مهمترین خواص ابررساناها

در مورد مهمترین خواص ابررساناها می‌توان به موارد ذیل اشاره داشت:

-         مقاومت ناچیز در مقابل عبور جریان مستقیم و توانایی عبور چگالی جریان بالا

-         توانایی تولید میدانهای مغناطیسی قوی

-         خاصیت تونل‌زنی

در ادامه توضیحات مختصری در ارتباط با هر یک از این خواص آورده می شود.

   مقاومت ناچیز در مقابل عبور جریان مستقیم و توانایی عبور چگالی جریان بالا

امروزه صرفه ‌جویی در مصرف انرژی، یکی از مهم‌‌ترین نیازهای کشورهای صنعتی است. بودجه‌‌های زیادی صرف تحقیقات در زمینه کشف راه‌های تازه و موثرتر برای یافتن انرژی‌های ارزان‌ و با ریسک کمتر می‌شود. ابررسانایی با نقشی که می‌تواند در زمینه صرفه جویی در تولید و انتقال انرژی الکتریکی بازی کند، در آینده بشر نقشی اساسی خواهد داشت و به همین دلیل در سالهای اخیر بیش از ده هزار پژوهشگر با صرف هزینه‌های زیاد، تحقیقات خود را روی موضوع ابررسانایی و کاربردهای آن در علوم مختلف متمرکز ساخته‌اند. با توجه به مقاومت تقریباً صفر، ابررساناها درشبکه‌های توزیع و انتقال (ترانسفورماتورها و کابل‌ها و ...) و همچنین ماشینهای الکتریکی قابل استفاده هستند. این خاصیت باعث می‌شود که اگر جریانی در یک ابررسانا ایجاد شود، بدون کاهش قابل توجهی برای مدت طولانی برقرار بماند. همینطور شدت جریان عبوری از ابرسانا نیز به علت فقدان افت اهمی بسیار بالاست. برای مثال آلیاژ نیوبیوم و تیتانیوم که در درجه حرارت 4.4 کلوین به حالت ابررسانایی می‌رسد قادر به عبور جریان 2000 آمپر بر میلیمتر مربع در شدت میدان 5 تسلا است. این چگالی صد بار بیشتر از چگالی جریان در سیم‌های مسی معمولی است. البته در صورت افزایش چگالی جریان از حد معینی، ابرسانا در وضعیت مقاومتی قرار می‌گیرد و خاصیت ابررسانایی خود را از دست خواهد داد. جریان یا چگالی جریانی که ابررسانا می‌تواند از خود عبور دهد و خاصیت ابررسانایی را از دست ندهد به جریان بحرانی یا چگالی جریان بحرانی معروف است.

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