Çoğu metal ve alaşımda, sıcaklık mutlak sıfıra (-273°C) yaklaştığında, elektrik direnci aniden sıfıra düşer. Böyle bir durum ilk olarak 1911’de Kamerlingh Onnes tarafından gözlemlendi ve fenomene süperiletkenlik adı verildi. 1908’de helyumu başarılı bir şekilde sıvılaştıran Onnes, metallerin düşük sıcaklıklardaki elektriksel özelliklerini araştırdı. Onnes, çalışmalarından dolayı 1913’te Nobel Fizik Ödülü’ne layık görüldü.
Bir iletkenin sıfır dirençli bir süper iletken olabilmesi için temel gereksinim, düşük sıcaklığıdır. Ancak düşük sıcaklık tek başına yeterli değildir. Çünkü yeterince güçlü bir manyetik alan süper iletkenliği yok eder. Bu nedenle manyetik alan belirli bir değerden küçük olmalıdır. Her malzeme için farklı olan bu manyetik alana kritik manyetik alan şiddeti denir. Süperiletken geçiş sıcaklığı aynı zamanda kritik sıcaklık olarak da adlandırılır. Her süper iletken malzeme için kritik sıcaklık farklıdır. Bu kritik sıcaklığın altına soğutulan bazı malzemelerin süper iletken hale geleceğini söylemiştik. Elbette düşük bir sıcaklık derken, bahsettiğimiz sıcaklıkların ne kadar düşük olduğunu anlamak gerekiyor. İlk keşfedilen süper iletken olan cıvanın süper iletkenliğe geçiş sıcaklığı -269 °C’dir. Normal soğutma sıvılarıyla düşük sıcaklıklara ulaşılamaz. Bu nedenle süper iletkenler, sıvı helyum gibi çok düşük sıcaklıklarda sıvılaşan gazlar kullanılarak soğutulur. Bugün bile süperiletkenliğin en yüksek geçiş sıcaklığı -150°C civarındadır.
Süperiletkenlerin doğru akıma karşı direnç göstermemesinin yanı sıra bir diğer önemli özelliği de manyetik alanı dışlamalarıdır. Başka bir deyişle, bir süperiletkene yaklaşan bir mıknatıs, karşısında eş kutuplu bir mıknatıs varmış gibi itilecektir. Bu fenomene Meissner etkisi denir. Meissner etkisi, süperiletkene yaklaşan mıknatıs tarafından üretilen akımlar nedeniyle, dış manyetik alana eşit, ancak ters yönde bir manyetik alanın oluşmasından kaynaklanır. Bu etki, süper iletkenleri bazı havaya kaldırma uygulamaları için kullanışlı hale getirir.
Süper iletkenin yakınındaki hafif ama güçlü mıknatıslar, süper iletken tarafından oluşturulan manyetik alan tarafından itilir. Bu itme kuvveti mıknatısın ağırlığına eşitse, mıknatıs havada asılı kalabilir. Süper iletkenlerin yerçekimini engellediğini varsaymak yanlıştır. Çünkü süperiletkene yaklaştırılan mıknatıs yeterince hafif veya güçlü değilse yerçekimi etkisiyle süperiletkenin üzerine düşeceği kolaylıkla görülebilir. Ayrıca manyetizma göstermeyen malzemeler bu şekilde havada asılı kalamaz.
Son olarak, süperiletkenlerin uygulama alanlarından bazı örnekler gösterelim. Süper iletken mıknatıslar, manyetik rezonans görüntüleme, parçacık hızlandırıcılar, maglev trenleri (yani manyetik kuvvetlerin yardımıyla rayların birkaç santimetre yukarısına hareket eden çok hızlı trenler) ve bazı hassas sensörlerde kullanılır.
katip: Cynol Jones
Diğer gönderilerimize göz at
[wpcin-random-posts]