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超导

1911-04-08
  • Heike Kamerlingh Onnes
利用固态汞演示超导性的低温实验室装置。

(图片仅供参考)

1911年,海克·卡末林·昂内斯在研究固体汞的电阻时发现了超导现象。 低温 他观察到,汞的电阻在临界温度(T_c)4.2 K 时会骤降至零。这种现象被称为超导性,它代表了一种物质状态,该状态的电阻恰好为零,并且不会产生磁场。

这一发现是昂内斯在低温物理学领域开创性工作的直接结果,特别是他在 1908 年成功地使氦液化。这一成就为实验研究开辟了一个新的温度范围,低至约 1 K。昂内斯最初研究的是纯金属的电阻在这些极低温度下的表现。当时的理论认为,电阻要么趋于稳定,要么随着电子运动的停止而再次增加。然而,当他的团队冷却一个固态汞样品时,他们观察到电阻在 4.2 K 时突然完全消失。翁内斯起初怀疑是短路,但很快就证实了这一现象是真实存在的,而且是材料固有的。他将这种新状态称为 “超导性”(即后来的超导电性)。这一发现具有革命性意义,因为经典物理学无法解释电子是如何在不损失任何能量的情况下穿过材料晶格的。它标志着一个新物理学领域的诞生,并证明了宏观量子现象的存在,即量子效应在大尺度上是可见的。零电阻状态意味着在超导回路中诱导的电流可以在没有电源的情况下无限期地持续下去,这一概念后来在持续电流实验中得到了验证。.

这一发现意义深远,它预示着无损能量传输和制造超强磁体的可能性。然而,由于所需的极低温度(液氦温度),使得实际应用在数十年内都面临挑战。这一发现促使全球展开研究,致力于寻找具有更高临界温度的材料,并对其潜在机制进行理论理解。然而,这一谜题在BCS理论出现之前,近50年来一直悬而未决。

UNESCO Nomenclature: 2211
- 固体物理学

类型

物理特性

中断

革命

用法

广泛使用

前体

  • 氦的液化(1908年)
  • 低温学的发展
  • 德鲁德电传导模型
  • 低温电阻研究

应用程序

  • 磁共振成像(MRI)
  • 粒子加速器
  • 磁悬浮列车
  • 超导量子干涉装置(鱿鱼)
  • 输电线路

专利:

NA

潜在创新理念

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Related to: superconductivity, Heike Kamerlingh Onnes, critical temperature, zero resistance, mercury, cryogenics, low-temperature physics, phase transition, condensed matter, quantum mechanics.

历史背景

超导

1907
1909
1910
1911-04-08
1913
1915
1916
1904
1907
1909
1910
1912
1915
1915-11
1916

(如果日期未知或不相关,例如“流体力学”,则提供其显著出现的近似估计)

相关发明、创新和技术原理

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