Ülijuhtivus: erinevus redaktsioonide vahel
Eemaldatud sisu Lisatud sisu
Resümee puudub |
P pisitoimetamine |
||
3. rida:
[[Materjal]]e, mis lähevad teataval madalal temperatuuril ülijuhtivasse olekusse, nimetatakse [[ülijuht]]ideks. Ülijuhis säilib [[elektrivool|vool]] [[energiakadu]]deta. Kui näiteks tekitada ülijuhtivas rõngas elektrivool ja seejärel [[vooluallikas]] eemaldada, siis jääb [[elektrivoolu tugevus|voolutugevus]] kuitahes pikaks ajaks muutumatuks.<ref name="Gallop" /> Reaalsed ülijuhid ei ole enamasti absoluutselt ülijuhtivad, vaid neil on siiski väike elektritakistus. Ülijuhtivust võib käsitada ka kui [[elektrongaas]]i [[ülivoolavus]]t. Ülijuhtivus on makroskoopiline kvantmaailma nähtus ja seda pole võimalik seletada kvantmaailma seaduspärasusi rakendamata.
[[Pilt:Supraleitung.jpg
Levinumad ülijuhtivad materjalid on NbTi ([[nioobium]]-[[titaan]]) ja Nb<sub>3</sub>Sn (nioobium-[[tina]]) [[sulam]]id.
Tänapäeval rakendatakse ülijuhtivust laialdaselt [[Tuumamagnetresonantsspektroskoopia|tuumamagnetresonantsspektromeetrites]], [[tomograafides]] jms seadmetes.
==Ajalugu==
[[
Ülijuhtivuse avastas [[8. aprill]]il [[1911]] [[Heike Kamerlingh Onnes]], kes uuris tahke [[elavhõbe]]da [[juhtivus]]t [[veeldumine|veeldatud]] [[heelium
Järgmise märkimisväärse sammu ülijuhtivuse olemuse väljaselgitamisel tegid [[1933]]. aastal [[Walter Meissner]] ja [[Robert Ochsenfeld]], kui nad avastasid, et ülijuhid tõrjuvad neid läbiva magnetvälja. Seda tuntakse nüüd [[Meissneri efekt]]ina.<ref name="Q5IsQ" /> [[1935]]. aastal näitasid [[Fritz London]] ja [[Heinz London]], et Meissneri efekt on ülijuhtiva voolu [[elektromagnetväli|elektromagnetilise]] [[vabaenergia]] minimeerimise ilming.<ref name="beMr7" />
15. rida:
[[1950]]. aastal töötasid [[Lev Landau]] ja [[Vitali Ginzburg]] välja endanimelise fenomenoloogilise ülijuhtivusteooria: [[Ginzburgi-Landau mudel]]i.<ref name="qKryH" /> See ühendas endas Landau teist järku [[faasisiire]]te teooria [[Schrödingeri võrrand|Schrödinger]]i-laadse lainevõrrandiga ja seletas väga edukalt ülijuhtide makroskoopilisi omadusi. [[Aleksei Abrikossov]] näitas, et selle mudeli järgi saab ülijuhid jagada I ja II tüüpi. [[2003]]. aastal said Abrikossov ja Ginzburg oma töö eest ülijuhtide ja ülivoolavusega Nobeli auhinna.
[[John Bardeen]], [[Leon N Cooper]] ja [[John Robert Schrieffer]] pakkusid [[1957]]. aastal välja esimese täielikult [[mikrofüüsika|mikroskoopilise]] ülijuhtivusteooria.<ref name="YozwQ" /> See, mida nüüd tuntakse kui [[BCS-teooria]]t, seletas ülijuhtivat voolu kui [[Cooperi paar]]ide ([[foonon]]ite kaudu interakteeruvad elektronpaarid) ülivoolavust. Selle mudeli eest said nad ka [[1972]]. aastal Nobeli auhinna. [[1958]]. aastal kindlustas BCS-teooriat [[Nikolai Bogoljubov]], kes näitas, et BCS-lainefunktsiooni, mis esialgu oli tuletatud [[variatsiooniprintsiip|variatsiooniprintsiibist]], annab ka teatud kanooniline teisendus elektronide [[hamiltoniaan]]ile.<ref name="hsoVp" /> 1959. aastal näitas [[Lev Gorkov]], et BCS-teooria taandub Ginzburg-Landau mudelile ülijuhtiva faasisiirde lähedal.<ref name="mGj2N" />
Esimese praktilise rakenduse ülijuhtivusele, [[krüotron]]i, töötas [[1954]]. aastal välja [[Dudley Allen Buck]].<ref name="BObVf" /> 2 väga erineva kriitilise magnetväljaga ülijuhti kombineeritakse kiireks ja lihtsaks lülituseks arvutielementidele. [[1962]]. aastal tõi Westinghouse turule ka esimese [[nioobium]]i ja [[titaan]]i [[sulam]]ist ülijuhtiva traadi, mis võimaldas valmistada esimesed praktilised ülijuhtivad [[elektromagnet]]id.
[[Kõrgtemperatuurne ülijuhtivus]] ehk üle 30 K, mille BCS-teooria arvati välistavat, avastati [[1986]]. aastal [[perovskiit]]ide näol.<ref name="Bednorz" /> Selle eest said [[Johannes Georg Bednorz]] ja [[Karl Alexander Müller]] aasta hiljem ka Nobeli auhinna.
27. rida:
* '''magnetväljale reageerimise järgi''' – saab olla I tüüpi, ühe kriitilise väljatugevusega (millest tugevama korral kaob igasugune ülijuhtivus), või II tüüpi ehk kahe kriitilise väljatugevusega, mille vahel tungib magnetväli osaliselt ülijuhti, tekitades nn keeriseid;
* '''neid kirjeldava mudeli järgi''' – saavad olla tavalised (st piisab [[BCS-teooria]]st või sellest tuletatud mudelitest) või ebatavalised;
* '''nende [[kriitiline temperatuur|kriitilise temperatuuri]] järgi''' – on kõrgtemperatuurilised (üldiselt need, mille jahutamiseks piisab vedelast [[lämmastik]]ust, seega ''T<sub>c</sub>'' > 77 K) või madalatemperatuurilised (vajavad muid jahutusmeetodeid);
* '''koostismaterjali järgi''' – keemilised elemendid (näiteks [[elavhõbe]] või [[tina]]), [[sulam]]id (näiteks NbTi, Nb<sub>3</sub>Ge või NbN), keraamilised materjalid (näiteks [[Ütrium|Y]][[Baarium|Ba]]<sub>2</sub>[[Vask|Cu]]<sub>3</sub>[[Hapnik|O]]<sub>7-x</sub> või MgB<sub>2</sub>) või orgaanilised ülijuhid ([[fullereen]]id või [[süsiniknanotorud]]).
38. rida ⟶ 35. rida:
===Nulltakistus===
[[
Lihtsaim viis millegi [[takistus|elektritakistuse]] mõõtmiseks on panna see [[elektriahel]]asse [[jadaühendus|jadamisi]] vooluallikaga (I) ja mõõta tekkivat [[Pinge (elekter)|pingevahet]] (Vv). [[Ohmi seadus]] annab siis takistuseks <math>R=\frac{V}{I}</math>. Kui pinge on null, tähendab, et ka takistus on null.
53. rida ⟶ 50. rida:
Ülijuhtivus esineb ainult alla kriitilise temperatuuri T<sub>c</sub>. See on erinevatel materjalidel erinev. Tavalistel ülijuhtidel, mida kirjeldab BCS-teooria, jääb see üldiselt 20 K kuni alla 1 K. Kõrgeima kriitilise temperatuuriga (39 K) tavaline ülijuht on MgB<sub>2</sub><ref name="ua2Lh" /><ref name="IIgqK" />, kuigi on kahtlusi, kas seda saab liigitada tavaliste ülijuhtide alla, kuna sellel on [[Fermi tase]]mel 2 tüüpi elektrone, mis kutsub esile erilisi efekte.
<ref name="autogenerated1" />
Kupraatülijuhtidel võivad olla palju kõrgemad kriitilised temperatuurid. [[Ütrium|Y]]
===Meissneri efekt===
{{Main|Meissneri efekt}}
[[
Kui ülijuht panna nõrka välisesse [[magnetväli|magnetvälja]] ja seejärel jahutada alla kriitilise temperatuuri, tõrjutakse magnetväli ülijuhist välja. See efekt pole täielik, magnetväli tungib siiski pisut ülijuhti ([[eksponentsiaalne kahanemine|kahaneb eksponentsiaalselt]] nullini), mida kirjeldab [[Londoni sügavus]]. Meissneri efekt on üks ülijuhtivuse defineeriv karakteristik, Londoni sügavus jääb tavaliselt 100
See erineb ideaalsest [[diamagnetism]]ist, nagu kirjeldab [[Lenzi seadus]], mille järgi väline muutuv magnetväli indutseerib juhis vastupidise magnetvälja. Ülijuhtiv materjal aga tõrjub alla kriitilise temperatuuri jahutamise korral välja ka konstantse välise magnetvälja.
69. rida ⟶ 66. rida:
==Rakendused==
[[
Ülijuhtide abil saab valmistada väga võimsaid [[elektromagnet]]eid, mida kasutatakse ([[Tuumamagnetresonantsspektroskoopia|tuuma]]-) [[magnetresonantstomograafia]]s, [[massispektromeetria]]s ja [[osakeste kiirendi]]tes.
| |||