超導

超導電性

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讓電流穿過任何一根普通導線,總有一部分會變成熱散失掉——這就是為什麼手機充電器會發燙,也是為什麼電力在長途輸送中會損耗。現在設想把某些金屬冷卻到接近極寒,看著這種損耗徹底消失:不是慢慢減少,而是在某個明確的溫度之下一下子歸零。導線於是像摩擦被關掉了一樣輸送電流。

超導電性就是這種戲劇性的狀態轉變。在材料的臨界溫度之下,電子不再一路碰撞直到停滯,而是兩兩鎖成一對,齊步移動,就像本來你推我搡的人群突然像一個整體那樣齊步前進。它有兩個同時出現的標誌:電阻精確地降到零,材料還會主動把磁場從體內推出去。這兩點必須一起出現,才算真正的超導。

它之所以重要,是因為電流一旦在超導環裡啟動,可以轉上好幾年都不衰減;也因為它支撐著核磁共振掃描儀、粒子加速器和極靈敏的磁感測器。誠實的警告在於那份寒冷:幾乎所有已知的超導體都需要遠低於日常生活的溫度,所以這「免費」的電力其實付出了昂貴的製冷代價。在常壓下實現室溫超導,至今仍是一個著名的未解難題。

1911年,海克·卡末林·昂內斯把水銀冷卻到絕對零度以上約4度,看到它的電阻驟然降到一個測不出的微小值——這是人類見到的第一個超導體。

水銀,1911年:在約4開爾文以下電阻降為零,超導的發現。

超導體遠不只是一個特別好的導體。邁斯納效應——主動把磁場推出去——表明它是一種真正全新的物態,而不只是一個電阻碰巧極小的金屬。

又稱
超导现象超導現象