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超導體歷史的介紹

上週韓國的研究團隊發表了一篇有關常溫超導體的論文,意外掀起了全球熱超導的熱潮,今天我們也來趁一下熱度,介紹一下超導體的歷史吧

超導體是一種令人驚嘆的物理現象,它在特定條件下能夠表現出零電阻和完全排斥磁場的性質。這一領域的發展歷程糾纏著許多著名的科學家、重要的實驗發現和理論突破。讓我們一同探索超導體歷史的軌跡,了解它是如何從一個神秘的現象漸漸被揭示和應用的。

超導體的歷史可以追溯到19世紀末。在1881年,荷蘭物理學家海克·康士坦丁·安德瑞斯·萊登(Heike Kamerlingh Onnes)成功地將氦冷卻到接近絕對零度(-273.15°C或0K)。在接近絕對零度的低溫環境下,萊登意外地觀察到某些金屬的電阻突然消失了,這是超導體現象的首次發現。萊登繼續深入研究,發現這種現象並不僅僅局限於金屬,還包括一些化合物和合金。

然而,超導體的奧秘並未在當時被充分理解。直到1933年,瑞士物理學家瓦爾特·迪斯尼(Walter Meissner)和羅伯特·奧肯貝爾(Robert Ochsenfeld)合作提出了著名的迪斯尼-奧肯貝爾效應,這一效應揭示了超導體對磁場的排斥作用,也就是所謂的「迪斯尼效應」。這項發現不僅豐富了對超導體的理解,還為後來的超導體應用提供了基礎。

隨著對超導體的研究深入,科學家們開始努力解釋超導體現象的本質。1957年,約翰·巴登(John Bardeen)、雷納德·庫珀(Leon Cooper)和羅伯特·舍里佩尔(Robert Schrieffer)提出了著名的BCS理論,該理論解釋了超導體電子配對的機制。BCS理論成為了理解低溫超導體行為的重要框架,並為超導體研究奠定了理論基礎。

然而,早期的超導體只能在極低溫下才能表現出超導現象,這限制了它們的實際應用。直到1986年,高溫超導的發現引起了科學界的轟動。由於研究團隊包括瑞士物理學家喬治·貝德納、德國物理學家K·亞歷山大·穆勒(K. Alex Müller)和美國物理學家J·喬治·貝德納(J. Georg Bednorz),他們發現了銅氧化物類的化合物可以在相對較高的溫度下實現超導。這一突破意味著超導體可能不再僅限於極低溫環境,而有望在更實際的應用中發揮作用。

自那時以來,高溫超導體的研究取得了長足的進展。科學家們發現了多種高溫超導材料,並且逐步解開了高溫超導的一些謎團。這些材料在液態氮的溫度下就能實現超導,這為超導技術的應用提供了更多可能性,例如在電力傳輸、磁 levitation(磁懸浮)和電子元件等領域。

超導體的應用正在不斷擴展。在電力傳輸方面,超導線材的使用可以大大減少電流傳輸時的能量損耗,提高能源的利用效率。此外,超導磁體在核磁共振成像(MRI)等醫學診斷技術中扮演著重要角色,並且在科學研究、加速器和量子計算等領域也有著潛在的應用前景。

總結來說,超導體歷史的發展經歷了從早期的現象觀

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