超导

零电阻

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电阻是电荷穿过材料时要交的“通行费”:它们会撞上振动的原子和零散的杂质,每一次碰撞都把一点运动变成热。这就是烤面包机电热丝里的那份温热,也是每根电缆里悄悄浪费掉的能量。在通常情况下,电阻是移动电荷无法免除的一种税。

零电阻意味着这份税恰好降为零。在低于临界温度的超导体里,成对的电子滑过原子点阵却不发生散射,于是电流完全不受任何阻碍。实验以惊人的精度证实了这一点:在超导环里转起来的电流,多年间都测不出任何衰减,这意味着电阻低于我们所能探测的一切。这不是“很低”的电阻;在实验所能及的范围内,它精确地等于零。

它之所以重要,是因为电阻造成的能量损耗是人类最大的“漏洞”之一,输电线和电动机里相当可观的一部分电力都因此流失。一个常见的误解是以为零电阻就能让你抽取无限大的电流——但每个超导体都有一个临界电流,超过它超导态就会崩溃。而且零电阻只描述稳定的直流;面对快速变化的电流,超导体仍会耗散一点能量。

物理学家曾在超导环里启动电流,连续监测好几年都看不到任何减弱——细致的测量表明,它的电阻至少比铜低一万亿亿倍。

超导环里的持续电流不见衰减——这是零电阻最干净的证明。

光有零电阻并不能定义超导体。一个假想的“理想导体”同样没有电阻,但它会把原本在其内部的磁场困住;而真正的超导体反而会把磁场推出去,这才是更本质的区别。

又称
vanishing resistance零电阻