Ülijuhtivus,makroskoopiline kvantnähtus

Kuupäev:

Tekst: TEET ÖRD

Juba üle saja aasta tagasi avastati ülijuhtivus: esimene makroskoopiline kvantfenomen, kus süsteemi kvantmehaanilised omadused ilmnevad atomaarsest palju suuremas mastaabis. Praeguseks on leitud veel mitu samalaadset nähtust. Ülijuhtivate materjalide järjest kasvav hulk koos nende omadustes avalduva väga eripalgelise füüsikaga on tinginud püsivalt suure huvi ülijuhtivuse vastu nii eksperimentaalses kui ka teoreetilises tahkisefüüsikas. Märkimist väärib asjaolu, et aja jooksul on selles valdkonnas antud Nobeli auhind kokku üheteistkümnele teadlasele.

Avastuslugu ja eksperimentaalsed tulemused

Määrav ülijuhtivuse avastamise eeldus oli madalate temperatuuride füüsika väljakujunemine, mis oli otseselt seotud edusammudega gaaside veeldamisel. Aastail 1877–1883 said Louis Paul Cailletet, Raoul-Pierre Pictet, Zygmunt Wróblewski ja Karol Olszewski temperatuuril 90,2 kelvinit (K) ehk –182,95 Celsiuse kraadi (°C; temperatuurile 0 K vastab –273,15 °C) vedelat hapnikku, 1883 tekitasid Wróblewski ja Olszewski temperatuuril 77,4 K vedelat lämmas- tikku. 1898. aastal sai James Deware temperatuuril 20,3 K omakorda vedelat vesinikku.

19. sajandi lõpus rajas Heike Kamerlingh Onnes Leideni ülikoolis krüogeenikalaboratooriumi, millest toona kujunes oma valdkonnas maailma juhtivaid uurimiskeskusi. 10. juulil 1908 veeldati seal temperatuuril 4,2 K esimest korda heelium.
Seejärel seadis Kamerlingh Onnes sihi teha kindlaks ainete madalatemperatuursed omadused. Tema keskne huviobjekt oli metallide elektritakistuse käitumine olukorras, kus temperatuur läheneb absoluutsele nullile. Tol ajal oli tuntud kolm hüpoteesi. James Dewar oli veendunud, et takistus kahaneb monotoonselt koos temperatuuriga nullini. William Thomson seevastu oletas, et juhtivuselektronid hakkavad madala- temperatuurses piirkonnas „külmuma“, mille tõttu hakkab elektritakistus seal suurenema ning saab nulltemperatuuril lõpmata suureks. Augustus Matthiessen oli juba varem väitnud, et kahanev takistus stabiliseerub lõplikul väärtusel nullile lähedaste temperatuuride korral. Elavhõbeda elektritakistuse tem-peratuurisõltuvuse mõõtmisel 1911. aastal saadi aga Kamerlingh Onnesi laboratooriumis täiesti ootamatu tulemus, mis ei olnud kooskõlas ühegi eelmainitud  stsenaariumiga. 

    Jagan artiklit

    Liitu uudiskirjaga

    - Saadame sulle uudiseid Loodusajakirja värskete väljaannete ja muude olulisemate teemade kohta

    Viimased artiklid

    Teised artiklid

    Mulluse Enigma 6. vooru võitja on Aivar Kauge

    Kuuenda vooru puhul oli ülesandesse ära peidetud nn pitsateoreem...

    Rändlindude kompassi töö põhineb kvantmehaanikal

    ÜLAR ALLAS Vöötsaba-viglele kuulub rändelennu rekord: 2022. aastal jõudis üks...

    Kuidas ürgsetest kvantvõbelustest galaktikad said 

    HARDI VEERMÄE Muistsed loomismüüdid etendasid suurt osa maailma struktureerimisel ja...

    Kuidas kvantsensorid aitavad läbi seinte näha

    ANDI HEKTOR Füüsikud on juba 70 aastat teadnud, et looduslikust...