Supereroankortasun: berrikuspenen arteko aldeak
Ezabatutako edukia Gehitutako edukia
t Robota: Testu aldaketa automatikoa (-thumb|right +thumb) |
t Robota: Aldaketa kosmetikoak |
||
1. lerroa:
[[Fitxategi:Meissner effect p1390048.jpg|thumb|300px|
<!-----ARTIKULUAREN HASIERA----->
'''Supereroankortasuna''' [[tenperatura]] oso txikian material batzuek daukaten propietate fisikoa da, zeinak material hauen [[erresistentzia elektriko]]a zero bihurtzen du eta [[Meissner efektua]]ren bidez bere barneko [[eremu magnetiko]]a kanporatu egiten du.
17. lerroa:
Erresistentzia elektrikoa korronte elektrikoaren garraiapenari material batek jartzen dion traba da. Ohmen legearen bidez kalkula daiteke ''R=V/I'', non ''V'' eta ''I'' potentzial tentsioa eta korronte elektrikoa diren hurrenez-hurren. Erresistentziaren unitatea nazioarteko sisteman ohmnioa dugu, Georg Simon Ohm fisikari alemaniarraren omenez, ikurra <math>\Omega</math>. Berau neurtzeko korronte bat pasarazten da materialetik eta tentsioa erorketa neurtzen da, ''V''=0 bada orduan erresistentzia zero dugu eta material hori egoera supereroalean dagoela esan genezake.
Supereroaleek korronte elektriko bat mantendu dezakete tentsiorik aplikatu gabe, elektroimanak egiteko erabiltzen den propietatea dugu, adibidez medikuntzan erabiltzen diren erresonantzia magnetiko nuklearrak egiteko makinetakoak. Neurketek diote 100.000 urtez iraun dezakela korronte batek harila batean biraka, beste kalkulu teorikoek diote unibertsoaren adina baino luzeagoa den denbora periodo batean egotera irits zitekeela.
Eroale arrunt batean, korronte elektrikoa metaletan zehar doan elektroien higidura dela jo dezakegu. Elektroiek etengabe talka egiten dute metalean dauden ioi positiboekin, eta garraiatzen duten energiaren zati bat ioiak xurgatzen du bibrazio energiatzat (beroa). Horrela, korrontearen energia denbora guztian barreiatzen ari da. Aldiz, supereroaletarako ezin dugu ikuspegi hori erabili.
23. lerroa:
=== Supereroankortasunera fase trantsitzioa ===
[[Fitxategi:Cvandrhovst.png|thumb|400px|Bero ahalmen (c<sub>v</sub>) eta erresistibitatearen (ρ) portaera supereroankortasunerako fase trantzisioan]]
Supereroaleek tenperatura kritiko baten azpitik soilik jokatzen dute era berezi horretan. <math>T_c</math> hori materialetik materialera aldatzen da, adibidez supereroale ''arruntetan'', merkurioa kasu, 1 K eta 20 K arteko balioak hartzen ditu tenperatura kritikoak, merkurioan zehazki 4.2 K. 2001 urterarte <math>MgB_2</math> zen 39 K-etako tenperatura kritikoarekin material arruntetako tenperatura kritiko handiena zuena, eta dirudiena baino exotikoagoa da, beste boranoekin konparatuz <math>T_c</math> oso altua baitauka.
Kobrearen oxidoekin osatutako supereroaleek 92 K-eko tenperatura kritikoak dituzte, adibidez <math>YBa_2Cu_3O_7</math>, eta merkurioz egindakoak 130 K-etako tenperatura kritikora heldu dira. Badirudi 150 K-etakoa dela gaur egungo errekorra. Material supereroale arruntetarako (lehengo motakoetarako) badago azalpen teorikorik propietate hau azaltzeko, aldiz ezin da azken hauetara hedatu (bigarren motakoak). Supereroankortasunera daramatzan prozesua fase trantsiziotzat hartzen da beste propietate fisiko batzuk aldatu egiten direlako ere bai. Materialaren bero espezifikoak, kasu, jauzi bat jasaten du; supereroale izatera pasatzen den trantsizioan lineala izatetik <math>e^{-\alpha/T}</math> bezalako menpekotasuna izatera pasatzen da, <math>\alpha</math> konstante arbitrarioa izanik.
31. lerroa:
Supereroale bati <math>\vec{B}</math> eremu magnetiko ahul bat aplikatzen badiogu, eremua materialean <math>\lambda</math> distantzia bat sartuko da, '''Londonen sartze-sakonera''' deritzona, baina segituan eremua barruan zerora joango. ''Meissner efektua'' deritzo supereroaleen barruan eremu magnetikoak egotearen ezintasunari, baina ez da diamagnetismo perfektuarekin nahastu behar, supereroaleen propietate esklusiboa baita. Egia da supereroaleak suszeptibilitate magnetiko perfektua dutela, <math>\chi_m = - 1</math>, iragazkortasuna zero balitz bezala. Baino Meissner efektua haratago doa.
Diamagnetismo perfektuarekin duen ezberdintasuna zera da, Lenz-en legeari esker material diamagnetiko perfektu bat magnetizatzen saiatuko bagina, honek kontrako eremu magnetikoa sortuko lukeela bere gainean aplikatutakoa deuseztatzeko. Baina egoera supereroalera iritsi aurretik materialaren barruan eremu magnetikorik balego hortxe jarraituko luke. Aldiz Meissner efektuagatik, supeeroalearen barruan, hozketa aurretik zuen eremua kanporatuko luke, guk aplikatuko geniokenaz aparte.
52. lerroa:
Ekuazio hori xafla erdi-infinitu batean ebazten badugu, dimentsio bateko emaitza ondokoa dugu:
<math>B_x(z) = B_{x0} e^{-z/\lambda}</math>
Ekuazio horretan ikus dezakegunez <math>\vec{B}</math> eremu magnetikoa zerora jaisten da xaflan sartzen den bitartean. Lambdaren magnitude ordena nanometro ingurukoa dugu, esan daiteke benetan azkarra izan daitekela ekuazio horren abiadura. Beraz argi dago eremua barnean, Londonen lambdako sakoneratik barrura, <math>\vec{B} = 0</math> dugula eta sakonera hori arbuiatu dezakegu orokortuz barruan eremua zero dela.
60. lerroa:
== Material supereroaleak ==
=== I motako supereroaleak ===
Lehenego motako supereroaleak ingurugiro tenperaturan eroankortasunik erakusten duten metal edo erdi-metaletaz osatzen da. Tenperatura ikaragarri baxuak behar dituzte bibrazio molekularrak geldiarazteko, elektroi-pare askeei erraztasunez ibiltzen uzteko BCS teoriak aurresaten duen bezala. BCS teoriak dio elektroiak ''Cooper pareetan'' biltzen direla, hau da, binaka, elkarri trabak saihesten laguntzeko.
Mekanika kuantikoaren arabera elektroi bikoteen fluidoaren energia espektroak tarte debekatu bat dauka. Hau da, <math>\Delta E</math> minimo bat gainditu behar da fluidoa kitzikatzeko, energia hori sarearen energia baino handiagoa bada, sareak ez du fluidoa sakabanatuko eta Cooperren elektroi pareetako fluido hori superfluidoa izango da marruskadurarik gabe ibili ahalko delarik sarean barna. Honela azaltzen du lehenego motako materialen supereroankortasuna mekanika kuantikoak.
72. lerroa:
Vanadio, teknezio eta niobioaz aparte bigarren motako supereroaleak konposatu eta aleazio metalikoak dira. Orain dela gutxi aurkitutako perovskiten taldea hemen sartzen da, perovskitak metal oxidotaz osatutako keramikak dira, topatu ziren arte oxidoek erresistibo fama zeukaten, eta ez edonolakoa, baina gaur egun material hauen propietate supereroaleek txunditurik ditu ikertzaileak eta ezin izan dute oraindik teorikoki argitu.
Materialaren egitura mikroskopikoa dela eta, tarteko egoerak sortzen dira bigarren motako konposatuetan. Egoera konbinatuak non supereroale diren zatiak eta eroale arrunt direnak nahasten diren. Hau da, meissner efektua soilik egituraren atal batzuetan gertatzen da guztiz supereroale izan arte
Gainera, supereroale egoerara iristeko gradualki joaten da euren suszeptibilitatea lehenego motakoak ez bezala, hauen erresistibitatea kolpean jaisten da. Bigarren motako materialak supereroaletasuna lortzeko tarteko egoera batean egon behar dute lehenik, lehen azaldu duguna hain zuzen.
84. lerroa:
1950eko hamarkadan supereroankortasuna azaltzeko Ginzburg eta Landauren teoria agertu zen, makroskopikoa, 2003an nobel saria jaso zuten horregatik. Azkenik 1957an supereroaleen propietateak mikroskopikoki azaltzen zituen teoria osotua sortu zuten, Bardeen, Cooper eta Schrieffer zientzialariek. Teoriari BCS deritzo, sortzaileen abizenen lehenengo hizkiekin. Horregatik 1972. urtean Fisikako Nobel Saria jaso zuten.
Supereroaleak modan jarri ziren eta elementu eta konposatu desberdinetarako egoera honen bilaketa sistematikoari ekin zitzaion. 1980 hamarkadara arte supereroankortasuna 30 K azpiko tenperaturan soilik ematen zela suposatzen zen, baina konposatu bereziak agertu ziren muga horren gainetik, lantanoz osatutako kobre oxidoaren perovskiten supereroankortasun egoera 35 Ketan topatu zen. Orokorrean metalen oxidoak, eta oxidoak orokorrean eroale ezin txarragotzat hartzen ziren, baina hamarkada horretatik aintzinerat mota honetako (ondoren bigarren motakoak deituak) material mordoa topatu dira, bilaketa sistematikoan jardun baitute zientzialariek. Hala ere, oraindik argitzeke dago zergatik ematen den propietate harrigarri hau bigarren motako materialetan.
2007ko martxorarte gutienez topatu izan den tenperatura altueneko supereroaleak 138 Ketakoa da.
98. lerroa:
=== Medikuntzako aplikazioak ===
Medikuntzarako oso erabiliak dira supereroaleen bidez egindako elektroimanak. Erresonantzia magnetikoak egiteko adibidez, gorputzari eremu magnetiko bat aplikatzen zaio eta gure barneko hidrogeno atomoak (uran daude) eta beste zenbait molekula astunek erradiazio detektagarria igortzen dute. Honela gure gorputzeko atal desberdinen barruko irudiak ikusi ditzazkegu X-izpiak aplikatu ezin daitezken tokietan, edo X-izpiek ikusten ez dituzten gauzak ikusi. Magnetoenzefalografiak egiteko erabiltzen dira ere bai.
Korea Research Institute of Standards ans Science, ''KRISS'' delakoaren barruko supereroankortasunaren aplikazioak ikertzen dituen taldeak ''SQUID'' (Superconducting QUantum Interference Device) delako makinaren bidez, gauss bat baino ehun miloi aldiz ahulagoa den eremu magnetiko baten aldaketa topa dezake, hau da, <math>10^{-15}</math> teslatako zehaztasuna du. Honen bidez gure gorputzean eremu magnetiko txikiak aplikatuta ere ''SQUID''aren bidez detaile txikienak ere ikus daitezke, arrisku biologikoa minimizatuz.
=== Oinarrizko fisikan aplikazioak ===
| |||