ზეგამტარობა არის ფიზიკის მაგარი ნაწილი, რომელიც გამოიყენება ჩვენი ცხოვრების ბევრ ფაქტორში. თუ მეცნიერებს შეეძლოთ ოთახის ტემპერატურისა და წნევის ზეგამტარის აღმოჩენა, ეს ტექნოლოგიაში რევოლუციას მოახდენდა. სამწუხაროდ, აღმოჩნდა, რომ ეს ძალიან რთული ამოცანაა და შეიძლება საერთოდ არ იყოს შესაძლებელი.
რა არის ზეგამტარობა?
ელექტრული გამტარი არის მასალა, რომელსაც შეუძლია ელექტროენერგიის გატარება. თითოეულ მასალას აქვს საკუთარი ელექტრული წინააღმდეგობა, რაც არის მისი წინააღმდეგობის საზომი ელექტრული დენის ნაკადთან. მაღალი წინააღმდეგობის მქონე მასალა არის ცუდი გამტარი და პირიქით.
სუპერგამტარობა არის ფიზიკის ფენომენი, როდესაც მასალას აქვს ნულოვანი ელექტრული წინააღმდეგობა. ამ მდგომარეობაში, არსებობს მრავალი საინტერესო და სასარგებლო ეფექტი. ზეგამტარი, რომელსაც არ აქვს წინააღმდეგობა, ნიშნავს, რომ ელექტრული დენი შეიძლება გაიაროს მასში ენერგიის დაკარგვის ან გაცხელების გარეშე. ამან შეიძლება უზრუნველყოს ენერგიის სრულყოფილად ეფექტური გადაცემა და შენახვა.
სუპერგამტარებს ასევე შეუძლიათ შექმნან განსაკუთრებით ძლიერი მაგნიტები, ამის მაგალითები შეგიძლიათ ნახოთ MRI აპარატებში და ნაწილაკების ამაჩქარებლებში. ექსპერიმენტებმა აჩვენა, რომ ამ მაგნიტებში ელექტრული დენები შეიძლება გაგრძელდეს წლების განმავლობაში სიძლიერის რაიმე გაზომვადი შემცირების გარეშე. კვლევები ვარაუდობენ, რომ დენი სტაბილური იქნება მინიმუმ 100 000 წლის განმავლობაში, ზოგიერთი შეფასებით იწინასწარმეტყველა, რომ დენი შეძლებდა არსებობდეს უფრო დიდხანს, ვიდრე სავარაუდო სიცოცხლე სამყარო.
მაგნიტზე მოთავსებისას ზეგამტარები ქმნიან თანაბარ მაგნიტურ ველს, რომელიც მოგერიებს მაგნიტს. ეს საშუალებას აძლევს ზეგამტარებს სრულყოფილად ლევიტირდეს მაგნიტის ზემოთ ან ქვემოთ ან თუნდაც მაგნიტების ბილიკზე.
ზეგამტარობის მოთხოვნები
მასალა იწყებს ზეგამტარობას მხოლოდ გარკვეული ტემპერატურის ქვემოთ, სადაც მისი ელექტრული წინააღმდეგობა უეცრად ნულამდე ეცემა. სამწუხაროდ, ყველა ცნობილი სუპერგამტარი ხდება სუპერგამტარი მხოლოდ უკიდურესად ცივ ტემპერატურაზე. "მაღალი ტემპერატურის" ზეგამტარი განისაზღვრება, როგორც მასალა, რომელიც იქცევა როგორც ზეგამტარი თხევადი აზოტის ტემპერატურაზე (73K ან -200°C). ზუსტ ტემპერატურას, რომლის დროსაც მასალის ელექტრული წინააღმდეგობა ნულამდე ეცემა, ეწოდება "კრიტიკული ტემპერატურა".
რჩევა: ფიზიკის განსაკუთრებით ცივი ელემენტები ჩვეულებრივ იზომება კელვინში (K). ერთი კელვინი ტოლია ერთი გრადუსი ცელსიუსის, მაგრამ კელვინის შკალა იწყება აბსოლუტური ნულიდან, ანუ -273,15°C.
ყველაზე მაღალი ტემპერატურის სუპერგამტარი, რომელიც 2020 წლისთვის აღმოაჩინეს, არის Hg12ტლ3ბა30დაახ30კუ45ო127 რომელსაც აქვს კრიტიკული ტემპერატურა 138K ან -135°C წნევის ერთ ატმოსფეროში.
ტემპერატურა არ არის ზეგამტარობის ერთადერთი მნიშვნელოვანი ფაქტორი, წნევა ასევე მონაწილეობს ზეგამტარების რაოდენობაში. წყალბადის სულფიდი (H2S) აქვს კრიტიკული ტემპერატურა მხოლოდ 203K (-70°C) და ლანთანუმის დეკაჰიდრიდი (LAH)10) აქვს კრიტიკული ტემპერატურა 250K (-23°C). სამწუხაროდ, ეს მასალები უნდა იყოს წარმოუდგენლად მაღალი წნევის ქვეშ, რომ გახდეს სუპერგამტარი, H2S-ს სჭირდება 986,923 ატმოსფერო წნევა და LaH10 სჭირდება 1,677,770 ატმოსფერო.
რჩევა: ამ სკალაზე წნევა ჩვეულებრივ იზომება GPa-ში ან Giga-pascals-ში, რიცხვები არის 100 GPa და 170 GPa, შესაბამისად. იმისათვის, რომ ეს მნიშვნელობა უფრო გასაგები გახდეს, ის გადაკეთდა ატმოსფეროში. წნევის ერთი ატმოსფერო არის ჰაერის საშუალო წნევა ზღვის დონეზე დედამიწაზე. შედარებისთვის, წნევა დედამიწის ოკეანეების ყველაზე ღრმა წერტილში, მარიანას თხრილში ჩელენჯერის სიღრმეზე, არის 1071 ატმოსფერო ზღვის დონიდან 10994 მეტრზე.
ოთახის ტემპერატურის ზეგამტარების პოტენციური სამომავლო გამოყენება
ტერმინი "ოთახის ტემპერატურის ზეგამტარი" გამოიყენება პოტენციური სამომავლო მასალების აღსანიშნავად, რომლებიც ავლენენ ზეგამტარობას 273K ან 0°C-ზე მაღალ ტემპერატურაზე. რეალურ სამყაროში განსაკუთრებით გამოსადეგი რომ გახდნენ, ეს მასალები ასევე უნდა იყოს სუპერგამტარი წნევის ერთ ატმოსფეროში ან მის მახლობლად.
ოთახის ტემპერატურის ზეგამტარი ხელს შეუწყობს მსოფლიოს ენერგეტიკული პრობლემების შემცირებას ელექტროენერგიის შორ მანძილზე გადაცემის დროს დაკარგული ელექტროენერგიის თითქმის აღმოფხვრაში. ისინი ასევე იძლევიან უფრო სწრაფ კომპიუტერებს და მეხსიერების შესანახ მოწყობილობებს უფრო მგრძნობიარე სამეცნიერო სენსორებთან ერთად. გაცილებით იაფი გახდება სუპერ ძლიერი მაგნიტების გაშვება, რომლებიც გამოიყენება მოწყობილობებში, როგორიცაა ნაწილაკების ამაჩქარებლები, MRI აპარატები, პროტოტიპი. ბირთვული შერწყმის რეაქტორები და მაგლევის მატარებლები, რადგან მაგნიტებს არ დასჭირდებათ თხევადი აზოტი ზეგამტარის გასაგრილებლად. მუშაობა.