Süperiletkenlik

[boxcigar]

Elektronun keşfinin ortaya çıkardığı en önemli sonuçlardan birisisüperiletkenliğin bulunmasıdır. Elektrik akımı, yani elektronlarınakışı, iletken kablolar yardımıyla sağlanır. Fakat bu metal kablolarınelektriksel dirençleri vardır ve akımın telden akması sırasında budirenç nedeniyle enerjilerinin bir kısmı atık ısıya dönüşür.

Süperiletken malzemelerde ise neredeyse hiç elektriksel direnç yoktur.Dolayısıyla elektrik akımı bir süperiletkenden hiç enerji kaybınauğramadan akabilir.

Süperiletkenliğin keşfi, yüzyılımızın başlarında oldu. Danimarkalıfizikçi Kamerlingh Onnes, 1908 yılında, mutlak sıfırın birkaç dereceüstündeki sıcaklıklarda civanın elektriksel direncini ölçerken 4,2°K’de direncin aniden sıfıra gittiğini gözledi. Daha sonraları, bumükemmel iletkenliğe keskin geçişin, başka metal ve alaşımlarda daolduğu bulundu ve bu olguya süperiletkenlik adı verildi.

Bir metal, özelliklerine bağlı olarak değişen ve geçiş sıcaklığı adıverilen belli bir sıcaklıkta süperiletken hale gelir. Örneğin çinkoiçin bu sıcaklık 0,88 °K iken kurşun için 7,2 °K dir.

Süperiletkenlik olgusu, elektronların davranışıyla belirlenir:Süperiletken bir metalin kristal örgüsündeki serbest elektronların,civarlarındaki pozitif iyonlarla etkileşmeleri, örgüde kusurlara nedenolur. Bunun sonucunda, normalde birbirlerini itmesi gereken elektronlararasında dolaylı bir çekim kuvveti dolayısıyla metal içinde elektronçiftleri oluşur.

"Cooper Çiftleri" adı verilen bu elektron çiftlerinin, saçılma ilebirbirlerinden ayrılmaları zordur. Üstelik bu çiftlerin, saçılmayıönleyici kuantum özellikleri de vardır. Bu çiftler süperiletkenliğinsorumlusudur. Çünkü metallerde elektriksel iletkenlik, temeldesaçılmaya bağlıdır; ne kadar az sayıda saçılma olursa metal elektrikselolarak o kadar iyi iletken hale gelir.

Süperiletkenlik olgusunun kuramsal olarak açıklanması, yüzyılımızınortalarında John Bardeen, Leon Cooper ve John Schrieffer isimli üçAmerikalı fizikçi tarafından yapıldı ve bu çalışmaları onlara NobelÖdülü kazandırdı.