超導
零電阻
/ ZEER-oh rih-ZIS-tuns /
電阻是電荷穿過材料時要交的「通行費」:它們會撞上振動的原子和零散的雜質,每一次碰撞都把一點運動變成熱。這就是烤麵包機電熱絲裡的那份溫熱,也是每根電纜裡悄悄浪費掉的能量。在通常情況下,電阻是移動電荷無法免除的一種稅。
零電阻意味著這份稅恰好降為零。在低於臨界溫度的超導體裡,成對的電子滑過原子點陣卻不發生散射,於是電流完全不受任何阻礙。實驗以驚人的精度證實了這一點:在超導環裡轉起來的電流,多年間都測不出任何衰減,這意味著電阻低於我們所能探測的一切。這不是「很低」的電阻;在實驗所能及的範圍內,它精確地等於零。
它之所以重要,是因為電阻造成的能量損耗是人類最大的「漏洞」之一,輸電線和電動機裡相當可觀的一部分電力都因此流失。一個常見的誤解是以為零電阻就能讓你抽取無限大的電流——但每個超導體都有一個臨界電流,超過它超導態就會崩潰。而且零電阻只描述穩定的直流;面對快速變化的電流,超導體仍會耗散一點能量。
物理學家曾在超導環裡啟動電流,連續監測好幾年都看不到任何減弱——細緻的測量表明,它的電阻至少比銅低一萬億億倍。
超導環裡的持續電流不見衰減——這是零電阻最乾淨的證明。
光有零電阻並不能定義超導體。一個假想的「理想導體」同樣沒有電阻,但它會把原本在其內部的磁場困住;而真正的超導體反而會把磁場推出去,這才是更本質的區別。
又稱
另見