Теория решения проблемы высокотемпературной сверхпроводимости

Двое физиков из Калифорнийского университета в Сан-Диего (США) показали, что для наблюдения эффекта сверхпроводимости не требуется охлаждать до критической температуры весь объем материала.

В своей работе, которая носит чисто теоретический характер, авторы рассматривали модель тонкого провода из сверхпроводящего материала, находящегося в контакте с двумя термостатами — системами, сохраняющими свою температуру на заданном уровне за счет большой теплоемкости. Температуру перехода материала в сверхпроводящее состояние исследователи обозначили как Тс, а температуры термостатов — как ТR и ТL; значения этих параметров должны удовлетворять неравенству ТR > Тс > ТL. Дополнительно была введена величина ТR,с — максимальное значение ТR, при котором еще сохраняется сверхпроводящее состояние. Для того чтобы сделать запись более компактной, отношение ТL / Тс ученые обозначили буквой γ.

Моделирование проводилось для ситуации, в которой вся поверхность провода контактирует с термостатами. За α было принято отношение площади контакта термостата ТR к общей площади поверхности; для термостата ТL это отношение равняется, следовательно, (1 – α).

Выполнив расчеты, исследователи сформулировали зависимость, которая связывает между собой упомянутые выше параметры. Полученное уравнение имеет следующий вид:

ТR,с / Тс = γ1 – 1 / α.

Пользуясь этой зависимостью, можно оценить практические характеристики систем, работающих по предложенному принципу. Так, если «рабочую» температуру ТR,c поднять до точки кипения азота (77 К), 40% площади поверхности провода, изготовленного из материала с Тc ~ 60 К, необходимо будет охладить до 40 К.

Конечно, больший интерес представляет повышение ТR,c до комнатной температуры. Недавно открытые железосодержащие соединения, к примеру, имеют Тc ~ 50 К; если взять α = 0,5, то ТR,c превысит комнатную температуру при охлаждении половины длины провода до 7,5 К. В случае повышения Тc до 80 К необходимая температура ТL составит «целых» 20 К.

Авторы также предложили экспериментальную схему для проверки своей теории.

relation.jpg Результаты расчетов, проведенных авторами (иллюстрация из журнала Physical Review B)

Полная версия отчета исследователей будет опубликована в журнале Physical Review B; препринт статьи можно скачать с сайта arXiv.

Опубликовано в NanoWeek,


Пожалуйста, оцените статью:
Ваша оценка: None Средняя: 4.8 (4 votes)
Источник(и):

http://science.compulenta.ru/481513/

http://www.newscientist.com/…he-cold.html?…



Категории статьи