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第19章 能在常温下实现超导吗

有关超导的美妙动听的故事开始于1911年,当时有一位荷兰科学家昂内斯看到了一个神奇现象,水银在-269℃时,它的电阻突然消失了,也就是说电流在这样的物体内不会有任何损失。这就是超导。

超导现象的发现,使许多物理学家感到奇怪。一些科学家就把研究的兴趣转移到超导领域,对此进行不懈的探索。其中比较著名的有发明晶体管的巴丁,他为此获诺贝尔物理奖。他与两位年轻的科学家对超导现象进行探索,做了许多实验,最后提出BCS理论。

理论解除了人们对超导现象的种种疑团,并揭开超导的秘密。人们期望着有这一天,把发电站的电流毫无损失地传输到遥远的地方,比如从三峡电站把电流送到上海、广州……电阻,在超导世界里是不存在的。

但是,要实现这个美好的愿望还真不容易。经过75年的探索,超导现象仍然只能在极低的温度下实现,从当初的-269℃仅仅提高到-250℃,只提高了19℃,而且也只能利用液氦才能实现。氦是一种气体,在空气中含量极微。要把氦收集起来制成液氦,费用之高,设备之复杂,都让人咋舌。人们不得不寻找新的超导材料。

物理学家认为,如果能在-196℃以上实现超导,那么氮就是首选材料,因为氮在空气中含量极为丰富,制造液氮的费用也不贵,比较实际。但是,也有人认为,液氮并不一定有超导现象。所以,实现液氮化只能停留在实验室内。

瑞士的两位科学家柏诺兹和缪勒向全世界宣布,他们发现一种陶瓷性的金属氧化物在-243℃时会出现超导。一下子把超导现象出现的温度提高7度。这7度来之不易,他们的发现在超导这个本来平静的湖水中激起了一股波澜,又给物理学家们一个惊喜。

他们认为,只要沿着这条路走下去,就可能找到和发现更多的新的超导材料,并在更高的温度条件下实现超导。

在瑞士科学家之后取得重要成果的是美籍华裔科学家朱劲武,他宣布金属氧化物确实是一种新的超导材料,他在-233℃时实现了超导,一下子把瑞士人的记录提高10度,当然这是非常了不起的成就。仅仅过了两个月,他又把温度提高到-175℃。事隔9天,中国科学院召开新闻发布会,宣布物理研究所的赵忠贤、陈立泉等十多位科学家,实现了在-173℃以上的超导研究,其材料分别是钡、钇、铜和氧。

一场在全世界范围内的超导竞争开始了,新的记录不断地被打破,在-169℃、-148℃的温度下也实现了超导。虽然,超导研究取得如此重要的进展,但是还是说不清楚超导的机理。不知道机理,谈何应用!对超导现象做出有影响的解释的科学家是前苏联的物理学家博古留切夫,他认为在低温条件下"原子被冻僵"了,在通电时,自由电子会畅通无阻地通过,不会像原来那样处处受到碰撞和阻碍。所以,超导现象便出现了。但是这个理论不能解释既然在低温度下原子会被"冻僵",为什么有的物体有超导现象,而有的物体则没有?在超导材料中,为什么有的临界温度高,有的临界温度低?能不能在常温条件下实现超导?所有这些问题都不知道。看来,超导现象研究的突破性进展只能等到下一世纪了。

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