Bilgi

Süperiletkenlik: Nedir ve Geleceğimiz İçin Neden Önemlidir

Süperiletkenlik: Nedir ve Geleceğimiz İçin Neden Önemlidir


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Ocak 2019'da CERN, süperiletkenliğin gücünü kullanan mıknatıslarla güçlendirilen, yaklaşık 100 kilometre uzunluğunda olan Büyük Hadron Çarpıştırıcısının yerini alacak bir Future Circular Collider (FCC) planlarını tamamladığını duyurdu. Parçacıkları birbirine çarpacak ışık hızına yakın hızlandırabilen FCC, bir "Higgs-bozon fabrikası" olma potansiyeline sahip. Peki onları bu kadar güçlü kılan süperiletkenlerle ilgili nedir?

Cevap, elektrik iletimi, ulaşım ve bildiğimiz fizikte devrim yaratma potansiyeline sahip benzersiz bir malzeme özelliği olan süper iletkenliğin inanılmaz özelliğinde yatıyor.

Süperiletkenlik nedir?

Süperiletkenlik açıkça önemlidir, peki bu nedir?

Başlamak için, elektrik akımının bir malzemeden nasıl geçtiğini ve bu süreçte direncin hangi rolü oynadığını anlamamız gerekir.

Bir elektrik akımına sahip olmak için, negatif yüklü bir malzemeye, nispeten pozitif yüklü bir malzemeye ve elektronları negatif yüklü malzemeden pozitif yüklü olana geçiren bir iletkene sahip olmanız gerekir.

AYRICA GÖZ ATIN: DÜNYANIN HER YERİNDEN FİZİKÇİLER YENİ SÜPER İLETKEN KEŞFİ KEŞFEDİYOR

Ancak bu süreç mükemmel değildir. Her malzeme bu elektronları bir sonraki kadar kolay geçmez ve bakır gibi en iletken metallerde bile malzeme akıma karşı direnç sunar. Bu direnç, tüm akımın malzemeden geçemeyeceği ve akımın ısı şeklinde enerjisinin bir kısmını kaybettiği anlamına gelir.

Bize elektrik ışıklarını ve diğer modern teknolojileri veren bu ısı enerjisi olduğundan, bu enerji kaybı ille de kötü değildir, ancak gücü ülkenin bir yerinden diğerine aktarıyorsanız, bu enerji kaybı inanılmaz derecede verimsizdir.

Diğer bir konu da akımın dirençli bir malzemeden geçerken zamanla zayıflaması ve ısı enerjisi olarak yavaş yavaş yok olmasıdır. Bu, bir elektrik akımının tamamen dağılmadan önce ne kadar uzağa gidebileceğinin bir sınırı olduğu anlamına gelir.

Süperiletkenliği bu kadar özel yapan da budur. Süperiletkenlik, bir malzemenin elektrik akımına direnmeyi bırakması ve sonuç olarak görünürde herhangi bir enerji kaybı olmaksızın onun içinden serbestçe geçmesine izin vermesidir.

Malzemeyi süper iletken bir duruma getirmek için, malzemenin son derece düşük bir sıcaklığa, bazen mutlak sıfırın yalnızca birkaç dereceye kadar (-459,67 Fahrenheit, -273,15 Santigrat derece) dondurulması gerekir. Daha sonra, hala açıklayamadığımız nedenlerle, elektrik direnci aniden durur ve bir elektrik akımı bir devre etrafında sonsuza kadar görünürde devam edebilir.

Bu, süperiletkenliğin tek egzotik özelliği değildir. Süperiletken durumdaki birçok malzeme manyetik alanı yok edebilir ve mıknatısların süper iletkenin üzerinde "gezinmesine" neden olabilir.

Süperiletken gibi bir şeyi nasıl keşfettik?

Birçok büyük bilimsel keşif gibi, süperiletkenlik tamamen tesadüfen keşfedildi.

8 Nisan 1911'de, Leiden Üniversitesi'nden Hollandalı fizikçi Heike Kamerlingh Onnes, tuhaf fenomenle karşılaştığında katı civanın özelliklerini inceliyordu.

Sıvı helyumu alıp katı bir cıva bobininin sıcaklığını sadece 4,2 derece Kelvin'e (-452,11 derece Fahrenheit, -268,95 santigrat derece) düşürmek için kullanan Onnes, elektrik direncinin aniden kaybolduğunu ve elektrik akımının gücünün bobin dağılmadı.

Onnes daha sonra bu işlemi kurşun üzerinde test etti ve bunun da elektrik akımına direnmeyi bıraktığını buldu, bu sefer 7 derece Kelvin'de. Yeni keşfedilen mülke süper iletkenlik adını verdi ve 1913'te yaptığı çalışmalarla Nobel Ödülü'nü kazandı.

Bir sonraki büyük sıçrama, 1933'te Alman bilim adamları Walther Meissner ve Robert Ochsenfeld'in süper iletken bir durumda olan malzemenin bir manyetik alanı ittiğini bulmasıyla geldi. Bir iletkenin üzerinden geçen bir mıknatıs bir elektrik akımı oluşturacaktır, bu da elektrik jeneratörlerini mümkün kılar.

Ancak bir süper iletkende, mıknatısın ürettiği akım, mıknatısı iten mıknatıs tarafından üretilen alanı tam olarak yansıtır. Bu, günümüzde Meissner etkisi olarak bilinen mıknatısı havada asılı kalmaya zorlama etkisine sahiptir.

Bilim adamları önümüzdeki birkaç on yıl içinde keşifler yapmaya devam ediyor, ancak süper iletkenlikte bir sonraki büyük adım, İsviçre'nin Rüschlikon kentindeki IBM Araştırma Laboratuvarı'ndan Alex Müller ve Georg Bednorz'un 30 derece Kelvin'de süper iletken olan bir seramik malzeme oluşturmasıyla geldi.

Bilim adamlarının seramiği süper iletken bir malzeme olarak görmemesi nedeniyle bu durum bir aktivite telaşına yol açtı - seramikler genellikle yalıtkanlardır - bu da sonunda Alabama-Huntsville Üniversitesi'ndeki bir araştırma ekibinin 92 derece Kelvin'de süper iletken bir seramik geliştirmesine yol açtı ( -294 derece Fahrenheit, -181.15 santigrat derece), yaygın olarak bulunan sıvı nitrojenden daha sıcak.

Süperiletkenler Nasıl Kullanılır?

Hâlâ süperiletkenlerin pratik uygulamalarını araştırıyoruz, ancak bunlar zaten dünyada kullanılmaya başlandı.

Spesifik endüstriyel kullanımların yanı sıra, süper iletkenler için en yaygın kullanılan uygulama, hastanelerde yaygın olarak bulunan bir MRI makinesidir. Yalnızca süperiletken bir sistem, bir MRI'ye güç veren bir manyetik alan oluşturmak için gereken enerjinin ekonomik olmasına izin verebilir.

MRI makinesinin yanı sıra, süper iletken malzemelerin en iyi bilinen kullanımı, CERN’deki Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC) veya önerilen Gelecek Dairesel Çarpıştırıcısı gibi partikül hızlandırıcılarda kullanılır.

MRI makinesi güçlü geliyorsa, LHC mutlak bir canavardır.

Trilyonlarca parçacığı ışık hızına yakın hızlarda 27 km'lik tünellere göndermek, parçacık demetini sabit tutmak ve kesin yol boyunca hareket etmek, Dünya'nın manyetik alanının 100.000 katından daha fazla büyük bir manyetik alan gerektirir. Bu, süper iletken bobinlerin sağlayabileceği türden muazzam miktarda enerji gerektirir.

Süperiletkenliğin Geleceği

Süper iletken malzemeler hakkında bilmediğimiz çok şey var ve her gün süper iletkenler için yeni uygulamalar geliştiriyoruz.

Umut, bir gün dünya çapında enerji maliyetlerini önemli ölçüde azaltacak olan güç aktarımlarında süper iletkenliği kullanmaktır. Bir tren vagonunu rayın üzerinde gezdirmek için süper iletkenlik kullanan ve böylece treni yavaşlatabilecek sürtünmeyi ortadan kaldıran Mag-lev trenler, ulaşımın geleceği olabilir.

Kim bilir? Belki bir gün, bize yalnızca ayda bir veya daha fazla şarj edilmesi gereken akıllı telefonlar vermek için süper iletkenler kullanan elektronik cihazlarımız olabilir.

Herkesin tahmin edebileceği gibi, ancak teknolojimizdeki hızlı ilerlemelerle birlikte, süperiletkenliği hayatlarımızdaki normal bir özellik olarak er ya da geç göreceğiz.


Videoyu izle: Tarihin En Önemli İcadı: TRANSİSTÖRLER! (Haziran 2022).


Yorumlar:

  1. Brademagus

    Fikrinizi tamamen paylaşıyorum. Bununla ilgili bir şey var ve bu harika bir fikir. Seni desteklemeye hazırım.

  2. Hurley

    iyi arkadaşlar!

  3. Phantasos

    Bu konu basitçe eşsiz :), gerçekten seviyorum)))



Bir mesaj yaz