Nadprzewodnictwo wysokotemperaturowe.

Nadprzewodnictwo wysokotemperaturowe zakłada bezstratny przepływ prądu. Jest to bardzo ciekawe zjawisko, ale jednocześnie pozostaje zagadką. Wiąże się z nim wielkie nadzieje na przełom w elektrotechnice i w życiu codziennym. Bezstratny przepływ prądu może się odbywać tylko w określonej niskiej temperaturze. Po oziębieniu niektórych metali d się zauważyć, że tracą one właściwość stawiania oporu elektrycznego. Oznacza to, że prąd elektryczny wzbudzony jednorazowo w nadprzewodniku będzie płynął w nim niezmiennie, tak długo, jak nadprzewodnik będzie utrzymywany w niskiej temperaturze. Po raz pierwszy zauważył to Haike Kammerlingh Onnes. Nadprzewodnictwo mogą zniszczyć silne pola magnetyczne i prąd elektryczny o dużym natężeniu. Dzięki temu zjawisku można osiągnąć ogromne korzyści, gdyby nie to, że potrzeba do tego celu bardzo niskich temperatur. Przełomem było odkrycie nadprzewodników wśród materiałów ceramicznych. Prąd bezstratnie płynął w temperaturach coraz bardziej zbliżonych do temperatury pokojowej. Jednak z racji kruchości materiałów ceramicznych nie dało rady ich zastosować powszechnie. Cały sekret nadprzewodnictwa polega na niesamowitym stanie powiązania elektronów, gdzie ruch jednego elektronu jest współzależny od ruchu pozostałych. Taki stan przewiduje mechanika kwantowa np. skroplony hel w temperaturze 2,2K. Niestety elektrony to fermiony, czyli występują w liczbie nieparzystej, czyli nie mogą się znajdować w tym samym stanie. Wyjaśnieniem tego pata zajęli się trzej naukowcy: John Bardeen, Leon Cooper i John Shreiffer. Założyli teorię BCS, która pokazuje, że w sprzyjających warunkach między parami elektronów o przeciwnych spinach (momentach pędu) może pojawić się niewielka siłą przyciągająca, która kompensuje odpychanie elektryczne. Taka para funkcjonuje jak pojedyncza cząstka, zwana prą Coopera. Całkowity spin tej pary jest zerowy i zachowuje się jak bozon (spin jest parzysty). Z tym że pary Coopera i teoria BCS dobrze opisuje nadprzewodnictwo w metalach, a co do nadprzewodnictwa wysokotemperaturowego- jest bezsilna, także to zjawisko pozostaje zagadką aż do dziś. Mimo to na świecie istnieje bardzo dużo nadprzewodników. Po odkryciu, że do utrzymania nadprzewodnictwa wysokotemperaturowego jest wymagany ciekły azot, a nie hel, liczba zastosowań nadprzewodników wzrosła. Przewody elektryczne złożone z warstw, z których jedna to nadprzewodnik wysokotemperaturowy, których używa się do przesyłania energii elektrycznej z obrzeży do centrów miast to jedno z zastosowań. Innym może być wytwarzanie silnych pól magnetycznych za pomocą cewek wykonanych z taśm nadprzewodzących, czy magazynowanie energii elektrycznej w tych cewkach, jako awaryjne źródło zasilania. Ale i tak nikt nie wie, na dzień dzisiejszy, czy uda się wytworzyć nadprzewodniki działające w temperaturze pokojowej, więc jeszcze wiele lat badań, oby z korzystnym rezultatem.