Geleceğe Yön Verecek Buluş: Süperiletkenler
Süperiletkenlik Nedir?
Süperiletkenlik, bir maddenin elektriksel direncinin sıfıra indirgenmesi ve manyetik alanlarındaki değişiminin ortadan kalkması sonucu oluşan bir durumdur. Bu duruma yol açan başlıca sebep bir atom altı parçacığı olan elektronlardan kaynaklandığı için süperiletkenlik kuantum mekaniğini ilgilendiren bir durumdur.
Bilimin süperiletkenlerle ilk teması
Tarihte bilinen ilk süperiletken 1911 yılında Heike Kamerlight Onnes tarafından keşfedilmiştir. Katı cıvanın(Hg) elektrik direnci üzerine çalışan Onnes, direncin 4,2 Kelvin(-268.95 °C) altında direncin sıfıra düştüğünü gözlemlemiştir. Süperiletken fikrini böylece ortaya atmıştır.
Süperiletkenlerin Özellikleri Nelerdir?
Yazının başında da bahsetmiş olduğumuz gibi elektriksel direncin sıfıra yakınlaştırılması ve manyetik alanlarındaki değişimin ortadan kalkması temel özellikleri olarak karşımıza çıkmaktadır. Bununla birlikte manyetik alanı itmesi yani diamanyetiklik de bir özellikleridir.Bu diamanyetikliğin yarattığı etkiye Meissner Etkisi denmektedir.
Meissner Etkisi Nedir?
Atomlarda manyetik alanı oluşturan temel atom alt parçacıklarından(kuarklardan) elektronlardır. (Proton ve nötronun etkisi elektronlara nazaran çok daha düşüktür). Manyetik alanları oluşturan olay elektronların bir eksen etrafında dönmesidir. Bu manyetik alanın yönünü elektronların dönüş yönü belirler. Atomların elektron dizilişi yazıldığı zaman eşlenmiş ve eşlenmemiş elektronları gözlemleyebiliriz. Eğer iki elektron eşlenmiş ise dönüş yönleri birbirine terstir ve birbirlerinin manyetik alanlarını sıfırlarlar. Eğer tüm elektronlar eşlenmiş ise atomda net bir manyetik alan oluşmaz ve böylece başka manyetik alanlardan etkilenesi söz konusu dahi olamaz. Tüm elektronları eşlenmiş olmasına diamanyetiklik denir. Tüm bu olay Meissner Etkisi olarak adlandırılır.
Süperiletkenler Nerede Kullanılıyor?
Süperiletken mıknatıslar bilinen tarihin en güçlü mıknatıslarındandır. Günümüzde MR cihazları, kütle spektrometrelerinde, örneğini CERN gibi kuantum araştırma laboratuvarlarında görebileceğimiz parçacık hızlandırıcılarındaki ışınları yöneten mıknatıslarda, Çin ve Japonya gibi ülkelerde kullanılan süper hızlı trenlerde(MAGLEV treni olarak adlandırılan bu trenler 600km/h hıza ulaşabilir), yüksek performanslı rüzgâr tribünlerinde, karışımıza çıkmaktadır.
Süperiletkenlerin Gelecekteki Kullanım Alanları
İleride enerji depolanması, elektrik motorlarının daha verimli çalışması gibi konularda hayatımızda yer edinecektir. Ayrıca süperiletken kablolar hakkında araştırmalar ve uygulamalar devam etmekte olup süperiletken kabloların yaygınlaşacağı aşikârdır. Bu noktada önümüzdeki en büyük engel süperiletkenlerin hareket halindeki manyetik alanlara karşı duyarlılığıdır, şuan için sadece sabit manyetizmalı sistemlerde kullanılmaktadır.
Daha fazla bilgi için referanslara göz atabilirsiniz.
Referanslar:
- ScienceAlert, “What is Superconductivity?”
- CERN, “Superconductvity”,
- Yüksek Sıcaklıklı Süperiletkenler,Cornell Universitesi , J. C. Séamus Davis,
Görseller:
Kapak Görseli: ViktorCap/iStock
A) South China Morning Post, “Will China’s 600km/h magşev train bring air travellers down to earth?”
İzmir Katip Çelebi Üniversitesi Petrol ve Doğalgaz Mühendisliği 3.sınıf öğrencisiyim. Merak ettikleriniz, araştırılsa güzel olur dediğiniz içerik ve fikirler için benimle iletişime geçebilirsiniz.