ابررسانایی چیست؟

در سال 1908 وقتی هایک کمرلینگ اونز[1] هلندی در دانشگاه لیدن[2] موفق به تولید هلیوم مایع گردید حاصل شد که با استفاده از آن توانست به درجه حرارت حدود یک درجه کلوین برسد. یکی از اولین بررسی‌هایی که اونز با این درجه حرارت پایین قابل دسترسی انجام داد مطالعه تغییرات مقاومت الکتریکی فلزات بر حسب درجه حرارت بود. چندین سال قبل از آن معلوم شده بود که مقاومت فلزات وقتی دمای آنها به پایین‌تر از دمای اتاق برسد کاهش پیدا می‌کند. اما معلوم نبود که اگر درجه حرارت تا حدود کلوین تنزیل یابد مقاومت تا چه حد کاهش پیدا می‌کند. آقای اونز که با پلاتینیم کار می‌کرد متوجه شد که مقاومت نمونه سرد تا یک مقدار کم کاهش پیدا می‌کرد که این کاهش به خلوص نمونه بستگی داشت. در آن زمان خالص‌ترین فلز قابل دسترس جیوه بود و در تلاش برای بدست آوردن رفتار فلز خیلی خالص اونز مقاومت جیوه خالص را اندازه گرفت. او متوجه شد که در درجه حرارت خیلی پایین مقاومت جیوه تا حد غیر قابل اندازه‌گیری کاهش پیدا می‌کند که البته این موضوع زیاد شگفت انگیز نبود اما نحوه از بین رفتن مقاومت غیر منتظره می‌نمود. موقعی که درجه حرارت به سمت صفر تنزل داده می‌شود به جای اینکه مقاومت به آرامی کاهش یابد در درجه حرارت 4 کلوین ناگهان افت می‌کرد و پایین‌تر از این درجه حرارت جیوه هیچ‌گونه مقاومتی از خود نشان نمی‌داد. همچنین این گذرا ناگهانی به حالت بی‌مقاومتی فقط مربوط به خواص فلزات نمی‌شد و حتی اگر جیوه ناخالص بود اتفاق می‌افتاد. آقای اونز قبول کرد که پایین‌تر از 4 کلوین جیوه به یک حالت دیگری از خواص الکتریکی که کاملا با حالت شناخته شده قبلی متفاوت بود رفته است و این حالت تازه «ابررسانایی» نام گرفت

---

[1] Heike Kamerlingh Onnes

[2] Leiden

بعداً کشف شد که ابررسانایی را می‌توان از بین برد (یعنی مقاومت الکتریکی را می‌توان مجددا بازگردانید.) و در نتیجه معلوم شد که اگر یک میدان مغناطیسی قوی به فلز اعمال شود این فلز در حالت ابررسانایی دارای خواص مغناطیسی بسیار متفاوتی با حالت درجه حرارتهای معمولی می‌باشد. تاکنون مشخص شده است که نصف عناصر فلزی و همچنین چندین آلیاژ در درجه حرارت‌های پایین ابررسانا می‌شوند. مقاومت الکتریکی هادی‌های فلزی معمول، مثل مس و نقره، نیز با کاهش دما کم می‌شود، با این حال در اثر وجود ناخالصی در این هادی‌ها، حتی در دمای صفر مطلق نیز، مقاومت الکتریکی آنها صفر نخواهد بود. اما مقاومت الکتریکی یک ابررسانا، با کاهش دمای آن به زیر دمای مشخصی، که دمای بحرانی T_Cنامیده می‌شود، به صفر خواهد رسید.