Вісмут.
Індійські вчені з Інституту фундаментальних досліджень Тата (Tata Institute of Fundamental Research, TIFR) провели експеримент, в ході якого виявили надпровідність у монокристала вісмута при температурі 0,00053 К і нормальному тиску. Це відкриття вимагає оновлення теорії надпровідності, оскільки теорія Бардіна - Купера - Шріффера (БКШ) не пояснює спостережуваного явища.
Монокристал вісмута - об'ємний матеріал з вкрай низькою щільністю носія заряду, це значення порядку одного електрона на сто тисяч атомів. Вважалося малоймовірним, що у такого матеріалу можна знайти надпровідність, однак індійським дослідникам це вдалося. Для цього їм знадобилося найсучасніше обладнання: магнітометр високої чутливості і побудований в 2011 році холодильник, що працює на принципі ядерного адіабатичного розмагнічування. Це установка, здатна охолодити 5 кг міді до 0,00039 К і підтримувати цю температуру більш ніж 36 годин.
Надпровідність - це не тільки здатність матеріалу володіти строго нульовим електричним опором при охолодженні нижче певної температури. Цей стан характеризується і так званим ефектом Мейснера, при якому магнітне поле повністю витісняється з обсягу провідника. Саме таке витіснення і було зафіксовано в лабораторії TIFR.
Для експерименту знадобився монокристал вісмуту гранично можливої чистоти (99,998%) і ретельне екранування області експерименту від впливу зовнішніх магнітних полів. Таким чином, вдалося вирахувати критичне поле вісмута як надпровідника - це 0,000005 Тл (майже 1/8 магнітного поля Землі).
Пошук надпровідності вісмуту було розпочато майже півстоліття тому, і надпровідність була виявлена в інших формах існування елемента - тонких плівках, наночастинках, наностержнях, в аморфній формі, а також в умовах високого тиску. Надпровідність в монокристалі вісмута не тільки вважалася малоймовірною, але не може бути описана з точки зору стандартної теорії надпровідності, так як властивості вісмуту не задовольняють основним наближенням теорії.
Про якесь практичне застосування нових експериментальних даних говорити передчасно. Однак керівник дослідження професор Шринівасан Рамакрішнан (Srinivasan Ramakrishnan) відзначив важливість подібного роду фундаментальних досліджень. Так, людству знадобилося 60 років, щоб пройти шлях від відкриття надпровідності до створення надпровідних магнітів. І потім, нагадав професор Рамакрішнан, «знадобилося 10 років розвитку надпровідних магнітів, щоб вони стали придатні для практичного застосування». Зараз такі магніти використовуються в апаратах МРТ, а також в експериментальних установках, у тому числі Великому адронному колайдері.
Надпровідність - властивість деяких матеріалів володіти строго нульовим електричним опором при досягненні ними температури нижче певного значення (критична температура). Відомі кілька сотень сполук, чистих елементів, сплавів і керамік, що переходять у надпровідний стан. Надпровідність - квантове явище. Воно характеризується також ефектом Мейснера, що полягає в повному витісненні магнітного поля з обсягу надпровідника. Існування цього ефекту показує, що надпровідність не може бути описана просто як ідеальна провідність у класичному розумінні.
Відкриття в 1986 - 1993 рр. низки високотемп... надпровідників далеко відсунуло температурну межу надпровідності і дозволило практично використовувати надпровідні матеріали не тільки при температурі рідкого гелію (4,2 К), але і при температурі кипіння рідкого азоту (77 К), набагато більш дешевої кріогенної рідини.
