Без сопротивления

Наука и технологии
Москва, 17.12.2001
«Эксперт» №47 (307)
На открытой девяносто лет назад сверхпроводимости теперь будут зарабатывать миллиарды

Десятая часть всей производимой в мире электроэнергии пропадает зря. Миллиарды долларов теряются ежегодно на нагрев медных и алюминиевых проводов. Между тем уже почти сто лет хорошо известно, как избежать этих потерь. Достаточно использовать сверхпроводники, обладающие при низких температурах нулевым сопротивлением. Электроток, возбужденный в кольце из подобного материала, способен годами течь безо всякой внешней подпитки. Правда, высокая стоимость сверхпроводящих материалов и необходимость охлаждения до сверхнизких температур до сих пор мешали их массовому применению в энергетике.

Но, похоже, дело сдвинулось с мертвой точки. За последние несколько лет цены на сверхпроводники упали в семь-восемь раз, причем эксперты прогнозируют их дальнейшее снижение. Уходящий год оказался богат на попытки масштабного использования сверхпроводников в самых разных отраслях экономики. Так, весной для подвода электроэнергии к одному из кварталов Детройта был проложен сверхпроводящий кабель; примеру Детройта собираются последовать и некоторые другие американские города. А несколько месяцев назад стартовала совместная программа Минатома РФ и РАО ЕЭС по разработке токоограничителя на сверхпроводниках. По оценкам Всемирного банка, уже через десять лет рынок сверхпроводникового электротехнического оборудования будет составлять 70 млрд долларов, а через двадцать лет превысит 240 млрд долларов.

Лабораторные фокусы

Явление сверхпроводимости было открыто в 1911 году Г. Камерлинг-Оннесом после того, как им же был сжижен гелий, и тем самым стала доступной область температур вблизи абсолютного нуля. Измеряя сопротивление ртути постоянному току при охлаждении, датчанин обнаружил, что при температуре 4шК (-269шC) это сопротивление скачкообразно уменьшалось до нуля. Вскоре было установлено, что аналогично ведут себя и многие другие металлы. Однако несмотря на очевидные перспективы практического использования, еще полвека сверхпроводимость оставалась областью всякого рода лабораторных фокусов. У известных тогда науке сверхпроводников оказался скверный характер. Помимо необходимости поддержания чрезвычайно низкой температуры они еще требовали малых токов: при превышении током критической величины сверхпроводниковые свойства исчезали. К тому же ученые так и не смогли построить непротиворечивую теорию самого явления.

В конце пятидесятых годов Джон Бардин, Леон Купер и Джон Шрифер из Университета Иллинойса разработали теорию БКШ, получившую такое название по первым буквам фамилий своих создателей. Суть ее вкратце такова. Как известно, проходящий через металл электрический ток представляет собой поток электронов. При этом электроны неизбежно сталкиваются с образующими кристаллическую решетку ионами металла. Колебания кристаллической решетки, в свою очередь, переходят в тепло, приводя к потерям электроэнергии. Согласно теории БКШ, при достаточном охлаждении металла эта картина существенно меняется. Возникающие при столкновении с одним из электронов колебания кристаллической решетки расп

Новости партнеров

«Эксперт»
№47 (307) 17 декабря 2001
Россия и вто
Содержание:
Обзор почты
Тема недели
Международный бизнес
Наука и технологии
На улице Правды
Реклама