超伝導は、私たちの生活の多くの要素で使用されている物理学のクールな部分です。 科学者が室温と圧力の超伝導体を発見できれば、それは技術に革命をもたらすでしょう。 残念ながら、これは非常に困難な作業であることが証明されており、まったく不可能な場合があります。
超電導とは？
導電体は、電気を通すことができる材料です。 各材料には、電流の流れに対する反対の尺度である独自の電気抵抗があります。 抵抗の高い材料は導体が貧弱であり、その逆も同様です。
超伝導は、材料の電気抵抗がゼロである物理現象です。 この状態では、多くの興味深い有用な効果があります。 抵抗のない超伝導体とは、エネルギーを失ったり、加熱したりすることなく、電流を流すことができることを意味します。 これにより、完全に効率的なエネルギーの伝達と貯蔵が可能になります。
超伝導体は非常に強力な磁石を作成することもできます。この例は、MRI装置や粒子加速器に見られます。 実験によると、これらの磁石の電流は、測定可能な強度の低下なしに何年も持続する可能性があります。 調査によると、電流は少なくとも100、000年間安定しているとのことですが、いくつかの見積もりもあります。 電流が推定寿命より長く持続できると予測する 宇宙。
超伝導体を磁石の上に置くと、磁石をはじく等しい磁場が形成されます。 これにより、超伝導体は磁石の上または下、あるいは磁石の軌道に沿って完全に浮上することができます。
超電導の要件
材料は特定の温度以下でのみ超伝導を開始し、そこで電気抵抗は突然ゼロに低下します。 残念ながら、すべての既知の超伝導体は、極低温でのみ超伝導体になります。 「高温」超伝導体は、液体窒素の温度（73Kまたは-200°C）を超えると超伝導体として振る舞う材料として定義されます。 材料の電気抵抗がゼロに低下する正確な温度は、「臨界温度」と呼ばれます。
ヒント：物理学の特に冷たい要素は、一般的にケルビン（K）で測定されます。 1ケルビンは摂氏1度に相当しますが、ケルビンスケールは絶対零度、つまり-273.15°Cから始まります。
2020年の時点で発見された最高温度の超伝導体はHgです。12Tl3Ba30Ca30Cu45O127 これは、1気圧の圧力で138Kまたは-135°Cの臨界温度を持っています。
超伝導の重要な要素は温度だけではありません。圧力も多くの超伝導体に影響を及ぼします。 硫化水素（H
2S）の臨界温度はわずか203K（-70°C）で、ランタンデカハイドライド（LAH10）の臨界温度は250K（-23°C）です。 残念ながら、これらの材料は超伝導になるために信じられないほど高圧である必要があり、H2986,923気圧の圧力とLaHが必要なS10 1,677,770気圧が必要です。ヒント：このスケールの圧力は、通常、GPaまたはギガパスカルで測定され、数値はそれぞれ100GPaと170GPaです。 この値をより理解しやすくするために、大気に変換されています。 気圧の1つは、地球の海面での平均気圧です。 比較のために、地球の海の最も深い地点であるマリアナ海溝のチャレンジャーディープの圧力は、海面下10,994メートルで1,071気圧です。
室温超伝導体の将来の用途の可能性
「室温超伝導体」という用語は、273Kまたは0°Cを超える温度で超伝導を示す潜在的な将来の材料を指すために使用されます。 現実の世界で特に有用になるためには、これらの材料は、1気圧またはその近くで超伝導性でなければなりません。
室温超伝導体は、電力線を介した長距離送電中に失われる電気エネルギーをほぼ排除することにより、世界のエネルギー問題を軽減するのに役立ちます。 また、より感度の高い科学センサーとともに、より高速なコンピューターやメモリストレージデバイスも可能になります。 粒子加速器、MRI装置、プロトタイプなどのデバイスで使用される超強力な磁石を実行する方がはるかに安価になります 核融合炉、および磁気浮上式鉄道は、磁石が超伝導体を十分に冷却するために液体窒素を必要としないためです。 仕事。