超導

持續電流

/ per-SIS-tunt KUR-unt /

在真實的桌面上抽一隻陀螺,它幾秒鐘內就會變慢、倒下,因為摩擦在不斷地抽走它的運動。現在設想一隻永不變慢的陀螺,沒人去碰它,它卻一直轉、一直轉。在超導環裡繞圈的電流,就像這隻沒有摩擦的陀螺——一旦啟動,它就只是不停地轉下去。

持續電流,就是在閉合超導迴路裡無限期流動的電流,沒有電池,也沒有電源去維繫它。由於環的電阻為零,沒有任何東西能把電流的能量變成熱,所以它永不衰減。它穿過迴路的磁通被磁通量子化鎖定,固定為整數個量子,而電流則安靜地自我調節,好讓那份磁通保持恆定。

它之所以重要,是因為它是零電阻最生動的日常證明,而且確實有用:核磁共振磁體充電一次,然後被切換進一個持續迴路,讓電流自行循環,在電源被斷開的情況下也能穩穩地維持磁場好幾年。誠實的警告還是那份寒冷——迴路必須持續保持在臨界溫度以下,所以日常的開銷是製冷,而不是電力。一旦讓它升溫,被俘獲的電流就會在一瞬間消失。

醫院的核磁共振磁體只被通電一次,隨後就閉合成一個超導迴路;電流在沒有任何外部電源的情況下流動好幾年,這正是這類磁體被稱為運行在「持續模式」的原因。

核磁共振磁體運行在持續模式:充電一次,隨後自行循環好幾年。

這種持續並非字面意義上的永恆——它受限於磁通渦旋極其緩慢、幾乎察覺不到的蠕動,以及微小的瑕疵——但理論預言的衰減時間可以超過宇宙的年齡,所以實際上它與永恆無異。

又稱
persistent supercurrent持续电流