Что такое сверхпроводимость

В 1991 г. голландский физик Х. Камерлинго-Оннес открыл явление сверхпроводимости. Он проводил измерения электрического сопротивления ртути при очень низких температурах. Оннес хотел выяснить, сколь малым может стать сопротивление вещества электрическому току, если максимально очистить вещество от примесей и максимально снизить ”тепловой шум”, т.е. уменьшить температуру.

Электрический ток – это движение заряженных частиц. Уже в то время было известно, что электрический ток в твердых телах – это поток электронов. Они заряжены отрицательно и намного легче, чем атомы, из которых состоит вещество.

Внешние электроны называют валентными. Они действительно отрываются от атомов, когда те объединяются в твердое тело, и образуют газ, почти свободных электронов. Это простая, красивая и часто оказывающаяся правильной физическая картина: кусок вещества представляет из себя как бы сосуд, в котором находится “газ” электронов.

Если мы создали электрическое поле – приложили к исследуемому кусочку напряжение, – в электронном газе возникнет ветер как бы под действием разности давлений. Этот ветер и есть электрический ток.

Через диэлектрики ток не течет, валентные электроны как бы привязаны к своим атомам. Но и в металлах электроны движутся не вполне свободно. Они наталкиваются на атомные “остовы”, от которых “оторвались”, и рассеиваются на них. При этом возникает трение, или, как мы говорим, электрический ток испытывает сопротивление.

А при сверхпроводимости сопротивление исчезает, становится равным нулю, т.е. движение электронов происходит без трения. Между тем опыт нашей повседневной жизни показывает, казалось бы, что такое движение невозможно.

На разрешение этого противоречия были направлены работы физиков на протяжении десятков лет.

Открытое свойство настолько необычно, что металлы, обладающие сопротивлением, в противоположность сверхпроводникам называют нормальными.