Портал | Содержание | О нас | Пишите | Новости | Голосование | Топ-лист | Дискуссия Rambler's Top100

TopList Яндекс цитирования

НОВОСТИ
"РУССКОГО ПЕРЕПЛЕТА"

ЛИТЕРАТУРА

Новости русской культуры

Афиша

К читателю

Содержание

Публицистика

"Курск"

Кавказ

Балканы

Проза

Поэзия

Драматургия

Искания и размышления

Критика

Сомнения и споры

Новые книги

У нас в гостях

Издательство

Книжная лавка

Журнальный зал

ОБОЗРЕНИЯ

"Классики и современники"

"Слово о..."

"Тайная история творений"

"Книга писем"

"Кошачий ящик"

"Золотые прииски"

"Сердитые стрелы"

КУЛЬТУРА

Афиша

Новые передвжиники

Фотогалерея

Музыка

"Неизвестные" музеи

Риторика

Русские храмы и монастыри

Видеоархив

ФИЛОСОФИЯ

Современная русская мысль

Искания и размышления

ИСТОРИЯ

История России

История в МГУ

Слово о полку Игореве

Хронология и парахронология

Астрономия и Хронология

Альмагест

Запечатленная Россия

Сталиниана

ФОРУМЫ

Дискуссионный клуб

Научный форум

Форум "Русская идея"

Форум "Курск"

Исторический форум

Детский форум

КЛУБЫ

Пятничные вечера

Клуб любителей творчества Достоевского

Клуб любителей творчества Гайто Газданова

Энциклопедия Андрея Платонова

Мастерская перевода

КОНКУРСЫ

За вклад в русскую культуру публикациями в Интернете

Литературный конкурс

Читательский конкурс

Илья-Премия

ДЕТЯМ

Электронные пампасы

Фантастика

Форум

АРХИВ

Текущий

2003

2002

2001

2000

1999

Фотоархив

Все фотоматериалы


Новости
"Русский переплет" зарегистрирован как СМИ. Свидетельство о регистрации в Министерстве печати РФ: Эл. #77-4362 от
5 февраля 2001 года. При полном или частичном использовании
материалов ссылка на www.pereplet.ru обязательна.

Тип запроса: "И" "Или"

24.03.2018
15:41

Раскрыта тайна «Стива» — особого вида северного сияния

24.03.2018
15:36

Нанопровода помогли достичь рекордной эффективности термоядерного синтеза на микроуровне

24.03.2018
15:32

Разработана новая ячейка энергонезависимой памяти для отечественных микросхем

24.03.2018
15:29

23 марта 1876 г. Павел Яблочков получил патент на "электрическую свечу"

24.03.2018
15:04

Ученым впервые удалось «приготовить» квантовую спин-жидкость

24.03.2018
14:59

NGC 3972 - галактика, полная космических маяков

24.03.2018
13:43

Носимые устройства заменили дополненной реальностью

24.03.2018
13:41

Китай занялся разработкой мощной гиперзвуковой аэродинамической трубы

23.03.2018
22:54

Поглотитель воды из воздуха испытали в пустынном климате

23.03.2018
22:51

NASA предскажет появление оползней после дождя по всему миру

23.03.2018
18:19

"Серюзье." - новое в литературном обозрении Соломона Воложина

23.03.2018
17:05

Космические сверхпроводники

    Заветная мечта многих физиков – найти сверхпроводник, который будет проводить электрический ток без сопротивления при комнатной температуре, или хотя бы близко к ней. Такие материалы весьма и весьма пригодились бы нам; они, к примеру, сделали бы магнитно-резонансную томографию намного доступнее и, возможно, даже позволили бы создать левитирующие сверхскоростные поезда. Так что о сверхпроводнике могут мечтать не только физики.

    Но что вообще такое сверхпроводники? Электрическое сопротивление любого проводника зависит от температуры: чем она ниже, тем меньше сопротивление. Электрический ток создают движущиеся электроны, но из-за того, что любой материал содержит дефекты, которые рассеивают электроны, даже при абсолютном нуле сопротивление не может полностью исчезнуть.

    Однако в некоторых материалах при достаточно низкой температуре электроны взаимодействуют друг с другом особым образом и формируют так называемые пары Купера. Эти пары можно рассматривать как отдельные частицы, и свойства их таковы, что они передвигаются, игнорируя дефекты, то есть электрическое сопротивление полностью исчезает. Температура, при которой материал переходит в сверхпроводящее состояние, зависит от электронной структуры материала и называется критической. Как видим, сверхпроводимость – квантовый эффект, и хотя существуют теоретические модели, которые достаточно удачно описывают её во многих материалах, физики до сих пор ломают головы над тем, что именно при этом происходит.

    «Обычные» сверхпроводники состоят из таких металлов как ниобий, свинец или ртуть. Критическая температура сверхпроводникового перехода в ртути составляет 4,15 К (-269.15°C). (Для сравнения: газ гелий становится жидким при нормальном давлении при 4,2 К.) В 1986 году физики открыли семейство «высокотемпературных» сверхпроводников на основе меди, которые теряют электрическое сопротивление при 134 К (-139°C). С тех пор было найдено немало других высокотемпературных сверхпроводящих соединений (керамические соединения на основе купратов, пниктиды железа, и т. д.), но пока что самая высокая критическая температура у них остаётся в районе 150 К (-123°C).

    Сверхпроводимость можно «простимулировать» с помощью давления. В 2015 году группа русских физиков из Института химии Общества Макса Планка и Института неорганической и аналитической химии в Майнце показала, что под давлением около 150 ГПа сероводород диссоциирует на высшие гидриды и становится сверхпроводником при температуре всего около -70°C! Но, конечно, использовать такой материал вне лаборатории пока не слишком возможно: чтобы понять, что такое 150 ГПа, скажем, что давление на дне Марианской впадины (глубина около 11 км) составляет 0,11 ГПа.

    Взглянув на таблицу химических элементов Менделеева, можно представить громадное количество возможных сверхпроводящих комбинаций. Ведь одни и те же химические элементы могут соединяться различными способами в зависимости от пропорций и условий синтеза! Кроме того, материалы могут быть слоистыми или иметь какую-то дополнительную наноструктуру, что тоже влияет на электронные свойства. Однако задачу по поиску высокотемпературного сверхпроводника усложняет то, что исследователям приходится полагаться большей частью просто перебирать возможные варианты.

    Дело в том, что как мы упоминали выше, сверхпроводимость возникает в результате взаимодействия большого количества электронов. В системах, где возможно такое взаимодействие, обычно возникают несколько многочастичных эффектов, многие из которых неизвестны или плохо изучены. Чем больше атомов нужно принять во внимание при расчётах, тем большие требуются вычислительные мощности. В большой системе выполнить точный расчёт невозможно, и неизбежно приходится упрощать. Да и малейшее изменение химического состава меняет электронные свойства материала. Поэтому поиски «того самого» сверхпроводника идут в двух направлениях: теоретики рассчитывают электронные структуры многообещающих соединений, а экспериментаторы синтезируют и изучают их свойства в лаборатории. Случается, что теоретические предсказания не совпадают с тем, что видят экспериментаторы. Тогда теоретикам приходится браться за работу с другого конца и объяснять результаты экспериментов. Именно так уточняются существующие модели и открываются новые виды многочастичных взаимодействий.

    Впрочем, бывает, что сверхпроводящие соединения находят случайно, без наводок теоретиков. Именно так в 1911 году открыли саму сверхпроводимость. История физики пестрит подобными случайностями, поэтому некоторые исследователи решают буквально следовать принципу «ну ты хоть лотерейный билет-то купи». Какие породы богаты самыми разнообразными и экзотическими металлическими соединениями? Геологические породы и метеориты. Метеориты образуются при самых разнообразных температурах и давлениях, и часто содержат уникальные соединения. Вполне вероятно, что какое-то из них окажется сверхпроводником!

    Физики из Калифорнийского университета в Сан-Диего под руководством Ивана Шуллера взялись за изучение всех доступных минералов из Смитсоновского института в Вашингтоне, включая те, что есть метеоритах. Сверхпроводник можно обнаружить, если при определенной температуре в нем резко до нуля упадет электрическое сопротивление. Кроме того, у сверхпроводников есть любопытные магнитные свойства: например, известно, что они могут в прямом смысле летать над сильным магнитом. Они «отталкиваются» от внешнего магнитного поля за счёт вихрей на поверхности: вихри создают противоположно направленное магнитное поле, чтобы внешнее магнитное поле не могло проникнуть вглубь материала.

    Это явление называется эффектом Мейснера; именно он заставляет сверхпроводники левитировать в сильном магнитном поле. Эффект Мейснера тоже используют при поиске новых соединений, особенно в неоднородных образцах, в которых находятся только небольшие вкрапления сверхпроводниковых кристаллов и сопротивление в которых никогда не падает до нуля.

    Но у метода на основе эффекта Мейснера есть существенный минус – он недостаточно чувствителен. Группа Шуллера изобретательно обошла это ограничение, пользуясь тем, что сверхпроводник иначе поглощает микроволны при переходе в сверхпроводящее состояние. Образец помещали в специальную полость, в которую накачивали микроволны. Внутри полости также возникало сильное постоянное магнитное поле, на которое накладывалось небольшое колеблющееся магнитное поле. Охлаждающийся образец проходил через критическую температуру, и в этот момент у него существенно менялось поглощение микроволнового излучения. Колеблющееся магнитное поле «включало и «выключало» сверхпроводимость, что увеличивало чувствительность метода примерно в 1000 раз.

    После того, как метод обкатали на тысячах разных образцов, Шуллер и его коллеги принялись за образцы с поверхности 16 различных метеоритов. Сверхпроводимость проявилась в двух из них: Мундрабилльском метеорите весом в 9980 кг, который обнаружили в Австралии в 1911 году, и метеорите Нунатак Грейвса (назван в часть скалистого выступа над ледником в Антарктиде, рядом с которым его нашли в 1995).

    Поймав нужный сигнал, физики рассортировали порошок, в который был растёрт образец, на разные виды кристаллов и с помощью рентгеноспектроскопии определили, какие из них являются сверхпроводниками. Выяснилось, что сплав в Мундрабилльском метеорите содержит индий, олово и, вероятно, свинец. Второй образец содержит сплав индия и олова. Оба этих сплава уже хорошо известны физикам, и их критическая температура находится около 5 К (-268°C).

    Хотя новых сверхпроводящих соединений открыть пока не удалось, полученные результаты показывают, что сверхпроводимость – не такая уж и редкость во Вселенной: если такие материалы можно найти в метеоритах, то их можно найти где угодно. Впрочем, главная цель здесь, конечно, в том, чтобы найти новые, неизвестные соединения – только так можно разгадать секрет сверхпроводимости.

    По информации https://www.nkj.ru/news/33364/

    Обозрение "Terra & Comp".

Выскажите свое мнение на:

23.03.2018
17:01

Компьютерная программа поможет добывать больше нефти

23.03.2018
16:55

Ученые собрались превратить свет в материю при помощи мощных лазеров

23.03.2018
16:50

Ученым впервые удалось "приготовить" квантовую спин-жидкость

23.03.2018
16:45

Слияние нейтронных звезд ведет к образованию во Вселенной золота

23.03.2018
16:23

NGC 1277 - реликтовая галактика недалеко от Млечного Пути

23.03.2018
16:16

Раскрыта тайна «инопланетного» гуманоида из Атакамы

22.03.2018
22:14

Новый стартап из MIT вознамерился запустить термоядерный реактор за 15 лет. Серьезно?

22.03.2018
20:17

Лидар научили видеть сквозь туман

<< 381|382|383|384|385|386|387|388|389|390 >>

НАУКА

Новости

Научный форум

Почему молчит Вселенная?

Парниковая катастрофа

Хронология и парахронология

История и астрономия

Альмагест

Наука и культура

2000-2002
Научно-популярный журнал Урания в русском переплете
(1999-200)

Космические новости

Энциклопедия космонавтика

Энциклопедия "Естествознание"

Журнальный зал

Физматлит

News of Russian Science and Technology

Научные семинары

НАУЧНЫЕ ОБОЗРЕНИЯ

"Физические явления на небесах"

"TERRA & Comp"

"Неизбежность странного микромира"

"Биология и жизнь"

ОБРАЗОВАНИЕ

Открытое письмо министру образования

Антиреформа

Соросовский образовательный журнал

Биология

Науки о Земле

Математика и Механика

Технология

Физика

Химия

Русская литература

Научная лаборатория школьников

КОНКУРСЫ

Лучшие молодые
ученые России

Для молодых биологов

БИБЛИОТЕКИ

Библиотека Хроноса

Научпоп

РАДИО

Читают и поют авторы РП

ОТДЫХ

Музеи

Игры

Песни русского застолья

Народное

Смешное

О НАС

Редколлегия

Авторам

О журнале

Как читать журнал

Пишут о нас

Тираж

РЕСУРСЫ

Поиск

Проекты

Посещаемость

Журналы

Русские писатели и поэты

Избранное

Библиотеки

Фотоархив

ИНТЕРНЕТ

Топ-лист "Русского переплета"

Баннерная сеть

Наши баннеры

НОВОСТИ

Все

Новости русской культуры

Новости науки

Космические новости

Афиша

The best of Russian Science and Technology

 

 


Если Вы хотите стать нашим корреспондентом напишите lipunov@sai.msu.ru

 

Редколлегия | О журнале | Авторам | Архив | Ссылки | Статистика | Дискуссия

Галерея "Новые Передвижники"
Пишите

© 1999, 2000 "Русский переплет"
Дизайн - Алексей Комаров

Русский Переплет
Rambler's Top100 TopList