superjohtuvuudena

Superjohtuvuus on ilmiö, jossa tietyt materiaalit menettävät kaiken sähköisen resistanssinsa ja ajavat magnetismia ulos sisällään, kun ne jäähdytetään riittävän alhaiseen lämpötilaan. Tätä kriittistä lämpötilaa kutsutaan superjohtavaksi lämpötilaksi. Ensimmäisen kerran superjohtavuuden havaitsi Heike Kamerlingh Onnes vuonna 1911 tutkiessaan elohopean käyttäytymistä lähellä absoluuttista nollapistettä.

Superjohtavuuden kaksi keskeistä ominaisuutta ovat nollaresistanssi ja Meissnerin ilmiö. Nollaresistanssi tarkoittaa, että sähkövirta voi kulkea superjohtavassa materiaalissa ilman minkäänlaista energiahäviötä lämmön muodossa. Meissnerin ilmiö puolestaan ilmenee, kun superjohtava materiaali jäähdytetään kriittisen lämpötilansa alapuolelle magneettikentässä. Tällöin materiaali karkottaa magneettikentän ulos itsestään.

Superjohtavuutta on kahdenlaista: tyyppi I ja tyyppi II. Tyyppi I superjohteet ovat yleensä puhtaita metalleja, jotka menettävät superjohtavuutensa nopeasti voimakkaissa magneettikentissä. Tyyppi II superjohteet, jotka ovat usein metalliseoksia tai keraameja, pystyvät ylläpitämään superjohtavuuttaan paljon voimakkaammissa magneettikentissä.

Superjohtavuudella on potentiaalisia sovelluksia monilla aloilla, kuten lääketieteellisessä kuvantamisessa (MRI), maglev-junissa, tehokkaissa sähkömagneeteissa ja hiukkaskiihdyttimissä. Suurin haaste sovellusten yleistymiselle on edelleen tarve jäähdyttää materiaalit erittäin alhaisiin lämpötiloihin, mikä vaatii nestemäistä heliumia tai typpeä. Tutkimus korkeammissa lämpötiloissa toimivien superjohteiden löytämiseksi jatkuu edelleen.