-
1. ábra
|1|
-
2. ábra
|2|
-
3. ábra
|3|
-
4. ábra
|4|
-
5. ábra
|5|
-
6. ábra
|6|
-
7. ábra
|7|
-
8. ábra
|8|
-
9. ábra
|9|
-
10. ábra
|10|
-
11. ábra
|11|
-
12. ábra
|12|
-
13. ábra
|13|
-
14. ábra
|14|
-
15. ábra
|15|
-
16. ábra
|16|
-
17. ábra
|17|
-
18. ábra
|18|
-
19. ábra
|19|
-
20. ábra
|20|
-
Animáció: Szilárd-folyadék-gáz fázisdiagram (swf)
|1|
-
Animáció: Folyadék-gáz átalakulás (swf)
|2|
-
Animáció: Hőmérsékleti és energiaskála (swf)
|3|
-
Animáció: Energianívók termikus betöltése (swf)
|4|
-
Animáció: Bozonok kondenzációja (swf)
|5|
-
Animáció: Rubídium-atomok Bose-Einstein kondenzációja (mpeg, 2,3 MB!)
|6|
-
Animáció: Fermionállapotok termikus betöltöttsége (swf)
|7|
-
Animáció: Elektron-fonon kölcsönhatás (mpeg, 3,7 MB!)
|8|
Sólyom Jenő
Az alacsony hőmérsékletek titkai
I. Bevezetés
A mostani télen bőven találkoztunk alacsony hőmérséklettel. A mi viszonyaink mellett a -20 oC-os külső hőmérséklet nagyon alacsonynak, a +40°C nagyon magasnak tűnik.
- |1|
Maga a szerves élet is csak viszonylag keskeny hőmérséklet-tartományban lehetséges. Pedig a természetben ennél sokkal hidegebb és melegebb is előfordul. Mindennapi tapasztalataink inkább a melegebb hőmérsékletekről vannak. Tudjuk, hogy ha egy szilárd testet fokozatosan melegítünk, egy bizonyos hőmérsékleten megolvad, majd további melegítéssel a forrásponton gőzzé válik. Ha az anyagnak ezt a három halmazállapotát, fázisát, a szilárd, a folyékony és a gőzszerű állapotot nem légköri nyomáson, hanem a külső nyomást is változtatva vizsgáljuk a hőmérséklet függvényében, egy jellegzetes fázisdiagramhoz jutunk.
Animáció: Szilárd-folyadék-gáz fázisdiagram (swf) |1}|
Állandó nyomás mellett a hőmérsékletet növelve az anyagtól függő, de jól meghatározott hőmérsékleten következik be a fázisok közötti átalakulás. Ugyanígy ha a hőmérsékletet állandónak tartjuk, de a nyomást növeljük, a gőz hirtelen lecsapódik, majd a folyékony halmazállapotú anyag még nagyobb nyomás alatt megszilárdul. Vegyük észre, hogy lehet ez alól kivétel! Nagy nyomáson és magas hőmérsékleten egy szemmel láthatóan gőzszerű fázisból úgy is átmehetünk a folyékony állapotba, hogy közben semmiféle hirtelen változás nem történik. Ehhez a fázisdiagramon meg kell kerülni a kritikus pontot.
Animáció: Folyadék-gáz átalakulás (swf) |2}|
A szilárd állapot kialakulásánál ugyanez nem fordulhatna elő. Ez azért van, mert a bemutatott fázisdiagram kristályos szilárd testekre vonatkozik, melyek esetén a kristályos rendet mindig meg tudjuk különböztetni a rendezetlen folyadéktól.
- |2|
A természet azonban ennél gazdagabb. Nemcsak szilárd, folyékony és gőzfázisa lehet egy anyagnak, hanem az építőköveknek, a molekuláknak az alakjától függően közbenső fázisok is előfordulhatnak, melyekben a molekulák térbeli elhelyezkedése egyes irányokban a kristályokéra emlékeztet, más irányokban viszont inkább a folyadékokra jellemző rendezetlenséget találjuk. Ezek a folyadékkristályok (3. ábra).
- |3|
Más esetekben pedig, mint például az üvegében, annak ellenére, hogy az anyag szilárdnak látszik, egyáltalán nincs kristályos rendezettség a belső felépítésében.
Az anyagok további lehetséges állapotait ismerhetjük meg, ha vizsgálatainkat kiterjesztjük a teljes hőmérséklet-tartományra. A különböző állapotok közötti átalakulás olykor egy széles hőmérséklet-tartományban történik meg, más esetekben egy jól meghatározott hőmérsékleten bekövetkező fázisátalakulással van dolgunk. Ilyen éles átalakulás a szilárd testek megolvadása vagy a folyadékok megszilárdulása, de a forrás is, ha a kritikus pontnál alacsonyabb hőmérsékleten és nyomáson következik be. Mindig ilyen jól meghatározott pontban bekövetkező fázisátalakulással találkozunk, ha a két fázist valamilyen szimmetria, valamilyen rend megléte vagy hiánya különbözteti meg. Ez lehet szemmel látható szimmetria, mint például egy szépen növesztett kristály külső alakján is megfigyelhető tükörsík, szemben az olvadék rendezetlen állapotával, de lehet a spinek szabályos beállásából adódó szimmetria vagy még ennél is kevésbé szemléletes rend.
II. A szélsőségesen magas hőmérsékletektől a szélsőségesen alacsonyakig
Néhányszor 10 ezer fok fölé melegített anyagban a termikus energia, mely a Boltzmann-állandó és a hőmérséklet szorzata, összemérhetővé válik a kémiai kötések jellegzetes energiájával, az atomonkénti 1-10 eV energiával. Ilyen magas hőmérsékleten az anyag atomjaira disszociál, sőt az atommaghoz kötött elektronok is leszakadhatnak.
Animáció: Hőmérsékleti és energiaskála (swf) |3}|
Még magasabb hőmérsékleten, nagyságrendileg 107 fok fölött már az atommagok sem maradnak stabilisak, szétesnek protonokra és neutronokra. További három nagyságrenddel magasabb hőmérsékleten pedig már a fény elemi kvantumai, a fotonok is akkora energiával rendelkeznek, hogy elektron-pozitron párokká alakulhatnak át. Ez éppen az ellenkezője annak a folyamatnak, amin a PET működése alapszik, hiszen ott egy pozitron és egy elektron találkozásakor azok úgy semmisülnek meg, hogy közben két foton keletkezik. (Lásd Mihály György előadását.)
- |4|
A hőmérsékleteket eddig, ha fokot mondtam, Celsius-fokban értettem, de a magas hőmérsékleteknél akár kelvinben is érthettük azokat. Ez utóbbi az abszolút hőmérsékleti skálán méri a hőmérsékletet, az abszolút nulla ponttól. A két hőmérsékleti skála 273 fokkal van eltolódva egymáshoz képest - a jég olvadáspontja 273 K-nek felel meg -, ami millió fokon vagy még magasabb hőmérsékleten nem számít (4. ábra). Alacsony hőmérsékleteken, különösen az abszolút nulla pont közelében azonban célszerű az abszolút hőmérsékleti skálát használni.
Ezeket a folyamatokat elméletileg jól le tudjuk írni, ám kísérletileg ilyen magas hőmérsékletet nem tudunk előállítani. Részecskegyorsítókban viszont ennél nagyobb energiára is fel lehet gyorsítani töltött részecskéket, s ennek révén lehet az ilyen nagy energiáknál lejátszódó folyamatokat tanulmányozni. Egyedi részecskék esetén nem lehet hőmérsékletről beszélni. A hőmérsékletnek csak véges sűrűségű anyagmennyiség esetén van értelme, ahol a statisztikus fizikai leírás alkalmazható. Egyetlen részecske esetén is van azonban értelme arról beszélni, hogy milyen hőmérsékleten lenne átlagosan egy részecskének akkora energiája, mint amekkorára felgyorsítottuk. Ennek alapján a hőmérsékleti skála mellé odatehetünk egy energiaskálát is.
Ma a legnagyobb gyorsítókban 200 GeV, vagyis 200x109 eV energiát lehet elérni, de a tervek szerint hamarosan 7 TeV, vagyis 7x1012 eV is elérhető lesz. Ezzel olyan ütközések lesznek vizsgálhatók, amelyek egy 1016 fokos rendszerben játszódnának le. (Hogy valamihez kötni tudjuk, ez egymilliárdszor nagyobb a Nap felszíni hőmérsékleténél.)
Mesterségesen elő tudunk tehát állítani ilyen magas hőmérsékletű anyagot. Ez azért izgalmas, mert a természetnek, ha rendkívül rövid időre is, de volt egy olyan állapota, melyben ilyen magas hőmérsékletek megvalósultak. A nagy gyorsítókban végzett kísérletek éppen azt teszik lehetővé, hogy az akkor lejátszódó folyamatokat jobban megérthessük.
Jelenlegi ismereteink szerint az univerzum a mintegy 12 -15 milliárd évvel ezelőtt történt ősrobbanással (Nagy Bumm) keletkezett. A rendkívül forró, nagy energiasűrűségű univerzum gyorsan tágult és hűlt, s eközben éppen a fordított sorrendben játszódtak le az előbb vázolt folyamatok. Az ősrobbanás utáni egymilliomod másodpercben 1013 fok, egyszázad másodperc múlva már csak mintegy 1011 fok volt a hőmérséklet, ekkor még két nagyenergiájú foton ütközéséből szabadon keletkeztek az elektron-pozitron párok, de a nehezebb tömegű részecske-antirészecske párok már nem. 1 másodperc múlva 1010 fokra, további két másodperc múlva már 109 fokra csökkent a hőmérséklet. A fotonoknak már nem volt elég energiája elektron-pozitron párok keltésére, viszont beindulhatott az atommagok szintézise. A protonokból és neutronokból keletkezett héliumatomok stabilisan fennmaradhattak. Ezután viszont több százezer évnek kellett eltelnie, mire az univerzum annyira lehűlt, hogy az atommagok az elektrosztatikus erők révén az elektronokat magukhoz tudták kötni, és semleges atomok keletkezhettek. A további évmilliárdok alatt oda jutottunk, hogy a világűrt ma egy mintegy 3 K-es hőmérsékletnek megfelelő kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás tölti meg. Ilyen alacsony lenne a kozmosz hőmérséklete, ha termikus egyensúlyban lenne. Szerencsére nem ez a helyzet.
A csillagokba tömörült anyag sokkal magasabb hőmérsékletű, de a Földnek az emberi életet lehetővé tevő klímája is a termikus egyensúly hiánya miatt lehetséges.
Alacsony hőmérséklet alatt a nulla ponthoz közeli, néhány kelvin hőmérsékletű tartományt értjük, extrém alacsony hőmérsékletnek pedig a millikelvin vagy annál alacsonyabb hőmérsékleteket. Hiszen ma már ilyen rendkívül alacsony hőmérsékleteket is elő lehet állítani. Ennek egyik módja például az, hogy réz mintát nagy mágneses térbe tesznek, majd a teret kikapcsolják. Mivel az atommagot alkotó protonoknak és neutronoknak is van spinje, amit kis mágnestűnek is elképzelhetünk, így a magnak is lehet spinje, kis mágnesként viselkedhet. A rendezetlenül álló spineket a mágneses tér egy irányba rendezi. A mágneses tér kikapcsolása után a spinek újra rendezetlenné válnak, s eközben hőt vonnak el a környezettől, s ezzel azt lehűtik. Lézerekkel az egyes atomokat lehet mintegy megcélozni, s lendületet átadva azokat lelassítani. Ezzel a lézeres hűtéssel a kelvin fok tízmilliomod- vagy százmilliomod részénél (10-100 nK) is közelebb juthatunk az abszolút nulla fokhoz.
III. Mit várunk alacsony hőmérsékleten?
A kvantummechanikából tudjuk, hogy egy véges méretű dobozba zárt, de egyébként szabad részecskék gázában az egyes részecskék csak jól meghatározott energiájú állapotokban lehetnek. Ha ez a gáz termikus egyensúlyban van a környezetével, a részecskék onnan energiát nyerhetnek vagy oda energiát adhatnak le, az egyes állapotokat a hőmérséklettől függő valószínűséggel töltik be a részecskék. Feltéve, hogy bármelyik energiaszinten akárhány részecske lehet, magas hőmérsékleten magasan fekvő energiaszinteken is találunk részecskéket. Klasszikus, megkülönböztethető részecskék esetén az átlagos energia arányos lenne a hőmérséklettel. A kvantummechanika szerint a részecskék megkülönböztethetetlenek, s ezért az állapotok átlagos betöltöttségét a klasszikustól eltérő Bose-Einstein-féle eloszlási függvény adja meg.
Animáció: Energianívók termikus betöltése (swf) |4}|
A hőmérséklet csökkenésekor egyre kevesebb részecske rendelkezik nagy energiával. Energiájukat a környezetnek átadva alacsonyabb energiájú állapotba kerülnek.
Animáció: Bozonok kondenzációja (swf) |5}|
Ha az abszolút nulla fokot elérhetnénk, minden részecske a legalacsonyabb energiájú állapotban lenne. De ha elég nagy számú részecskéről van szó, már egy kísérletileg elérhető hőmérsékleten bekövetkezik az, hogy nagy számban lesznek részecskék ezen a legalacsonyabb nívón. Ez a Bose-Einstein-kondenzáció.
Az elméleti jóslástól a kísérleti megvalósításig 7 évtized telt el. 1995-ben sikerült először Eric Cornellnek és Carl Wiemannak nagy mágneses térben együtt tartott rubídiumatomokat olyan alacsony hőmérsékletre lehűteni, hogy a kondenzáció bekövetkezzék. Lézeres hűtéssel a száz nanokelvin hőmérsékletnek megfelelő tartományig kellett lemenni. Ilyen alacsony hőmérsékleten a mérésekben jól látható egy egyre növekvő csúcs az atomok sebességeloszlásában a nulla sebességnél.
Animáció: Rubídium-atomok Bose-Einstein kondenzációja (mpeg, 2,3 MB!) |6}|
A kísérlet kétségtelenül technikai bravúr volt, melyért Cornell és Wiemann jogosan kapta meg a Nobel-díjat, bár nem ez volt az első eset, amikor a Bose-Einstein-kondenzációt meg lehetett figyelni. Van ugyanis egy különleges folyadék, a hélium, ahol a kondenzáció létrejöttét és az abból adódó rendkívüli tulajdonságokat már régóta vizsgálták.
IV. Szuperfolyékonyság
- |5|
Azt gondolhatnánk, hogy az abszolút nulla hőmérsékleten minden anyag rendeződik, kristályos szilárd testté válik. Ám ismerünk ez alól egy kivételt: a héliumot. A kristályos anyagban ugyanis az atomok még T=0 hőmérsékleten sem ülnek mozdulatlanul, a kvantummechanika szerint ez nem lehetséges. Az ionok még a legalacsonyabb energiájú állapotban is az egyensúlyi helyük körül rezegnek. Annál inkább rezegnek (rezgésük amplitúdója annál nagyobb), minél kisebb a rácspontban ülő atomok vagy molekulák tömege. A hélium az egyik legkönnyebb elem, ráadásul mint minden nemesgáznál, az atomok közötti kölcsönhatás is rendkívül gyenge benne. Ez a két tényező együttesen azt okozza, hogy a hélium légköri nyomáson csak 4,2 K táján válik folyadékká, és még T=0-nál is folyadék marad. Csak nagy nyomáson szilárdul meg (5. ábra).
- |6|
- |7|
V. Bozonok és fermionok
- |8|
Animáció: Fermionállapotok termikus betöltöttsége (swf) |7}|
Véges hőmérsékleten az energianívó átlagos betöltöttségét a Fermi-Dirac-statisztika szabja meg. Az ilyen statisztikának eleget tevő rendszereket nevezzük Fermi-típusú rendszereknek, a részecskéket fermionoknak. Hiába csökkentjük a hőmérsékletet, a részecskék sohasem kerülhetnek mind a legalacsonyabb szintre. A részecskék úgy töltik be a legalacsonyabb energiájú állapotokat, hogy mindegyikre pontosan kettő jusson. Emiatt T=0-nál is vannak a rendszerben nagyenergiájú részecskék. A 3He folyadék tehát Fermi-folyadék. Alacsony hőmérsékleten, a 4He-énél sokkal alacsonyabb hőmérsékleten, a millikelvin tartományban ez is szuperfolyékonnyá válik, de sok szempontból a 4He-étől eltérő tulajdonságokkal, mivel a szuperfolyékonyság nem a Bose-Einstein-kondenzáció következménye, hanem a fermion-típusú részecskék kölcsönhatásából adódik. Érdekes megemlíteni, hogy a szuperfolyékony fázisban az áramló 3He folyadékban inhomogenitások, örvények jelennek meg, s azok elméleti leírása matematikailag nagyon hasonló a korai univerzumban megjelenő inhomogenitások leírásához. A szuperfolyékony állapot tanulmányozása tehát mintegy kísérleti terepet ad az univerzum titkainak megértéséhez is.
VI. Szupravezetés
- |9|
Az abszolút nulla hőmérséklet közelében azonban a szokásos fémes viselkedéshez képest új jelenség, a szuperfolyékonyságra valamelyest emlékeztető szupravezetés léphet föl. Az anyagtól függő kritikus hőmérsékleten a fém ellenállása hirtelen nullára eshet le.
- |10|
VII. Nem minden olyan anyag szupravezető, aminek nincs elektromos ellenállása
- |11|
Az, hogy egy anyag ellenállása eltűnik, nem feltétlenül jelent szupravezetést. Egészen különleges viselkedést tapasztalhatunk nagyon alacsony hőmérsékleten nagy mágneses térbe tett félvezető elemeket tartalmazó rendszerekben. Valójában nem is az az érdekes, hogy az ellenállás eltűnik, hanem az, hogy vele együtt a vezetőképesség is eltűnik, a Hall-ellenállás pedig ugrásszerűen változik, mindig ugyanakkorát ugorva, mintha a Hall-ellenállás egy elemi kvantum egész számú többszöröse lehetne csak. Ez a kvantumos Hall-jelenség (11. ábra).
Bizonyos értelemben igen egyszerű jelenségről van szó. Fontos szerepet játszik benne az, hogy az elektronok ebben a félvezető eszközben lényegében csak két irányban tudnak mozogni, s ez lényegesen befolyásolja a kialakuló energiaszinteket. Szennyezett mintában a szintek betöltöttségétől függően kapjuk a Hall-ellenállás kvantált értékét.
A meglepetés még nagyobb volt, amikor olyan helyeken is megjelent kvantált Hall-ellenállás, ami nem egész számú kvantumoknak felelt meg. Ez már egyáltalán nem volt értelmezhető a szokásos módon. Lehet, hogy egy újfajta állapot alakul itt ki, egy kvantumos Hall-folyadékot kapunk.
Felvetődik a kérdés, vajon létezhet-e az elektronoknak rendezett, kristályos fázisa. Elméletileg tudjuk a választ, éppen Wigner Jenő munkáiból. Elvben létezhet a Wigner-kristály, de ehhez olyan kis sűrűségű elektrongáz kellene, amire fémekben nem találunk példát. Félvezető eszközökben viszont létre lehet hozni ilyen kis elektronsűrűséget. Ilyenkor megfigyelhető, hogy a kristályosodás miatt megszűnik az elektronok mozgékonysága, a rendszer szigetelővé válik.
Ettől a speciális helyzettől eltekintve a fémes elektronrendszer, a szupravezetőben is, mindig folyadéknak tekinthető.
VIII. Milyen rend van a szupravezetőben?
A szupravezetőt tehát valami másféle rend jellemzi. Ahhoz, hogy a rend jellegéről képet kapjunk, végezzünk el egy interferenciakísérletet!
- |12|
- |13|
Eszerint mintha az elektronok párokba rendeződnének. Mi történik az elektronokkal a szupravezető állapot kialakulásakor? Ennek megértéséhez tekintsünk egy a kristályban mozgó elektront.
Animáció: Elektron-fonon kölcsönhatás (mpeg, 3,7 MB!) |8}|
Az elektron terjedése közben az ionokat rezgésbe hozhatja, egy hullámot kelthet. Ez a hullám a kvantummechanika szerint részecskének is tekinthető, neve fonon.. Azt mondjuk, hogy az elektron egy ilyen részecskét, egy fonont kelthet, s emiatt pályája megváltozik. Egy másik elektron már ezt a rezgő rácsot érzi, a fonont elnyelheti, s emiatt pályája szintén megváltozik. A rács közvetítésével tehát a két elektron egymás pályáját befolyásolja. Ha ez elég erős, a két elektronból kötött pár alakulhat ki. Ezt nevezzük Cooper-párnak.
Ez a pár már nincs alávetve a Pauli-elvnek, akár a rendszer összes elektronja is ugyanolyan típusú párba kondenzálódhat. Ezt föltételezve dolgozta ki John Bardeen, Leon Cooper és Richard Schrieffer a szupravezetés elméletét. Ezt a kondenzálódást legjobban az alagútjelenségben figyelhetjük meg.
- |14|
- |15|
Ezzel szemben egy Cooper-pár akkor is átalagutazhat a másik oldalra, ha az energiaszintek nincsenek eltolva (15. ábra), vagyis a szupravezető oldalakat tartalmazó alagútátmenetben akkor is folyhat áram, ha a két oldal között nincs feszültségkülönbség. Ezt nevezzük Josephson-jelenségnek.
A párokat tartalmazó szupravezető állapotban a rendszer valóban úgy viselkedik, mint egy makroszkopikus kvantumos objektum.
IX. Mire használhatók a szupravezetők?
Az áram erősségének a gyűrűben található mágneses tér erősségétől való függését kihasználhatjuk a mágneses tér mérésre. Ezen alapszik a SQUID, ami legegyszerűbb változatában nem más, mint az előbb látott elrendezés, két párhuzamosan kapcsolt Josephson-átmenet. Ennek segítségével a mágneses tér rendkívül kicsi változásait lehet megmérni. Olyan gyenge terek is megmérhetők, melyek tízmilliárdszor kisebbek, mint a Föld mágneses tere. A fizikai laboratóriumokon túl, ahol a SQUID a modern méréstechnika fontos műszere, orvosi alkalmazásai is lehetségesek (16. ábra).
- |16|
Például az elektroenkefalográfhoz hasonlóan, ami az agykéreg elektromos tevékenységének megjelenítésére szolgál, a mágneses enkefalográfia segítségével az elektromos tevékenységgel együtt járó igen kicsi mágneses teret lehet mérni. A SQUID-et természetesen katonai célokra is alkalmazzák, hiszen aknák vagy tengeralattjárók detektálására is használható.
Vannak olyan elképzelések és kezdeti eredmények, melyek szerint Josephson-átmeneteket tartalmazó mikrochipekkel rendkívül gyors, a mai leggyorsabb számítógépeknél nagyságrendekkel gyorsabb, másodpercenként sokkal több műveletet elvégző számítógépek építhetők.
A legtermészetesebb alkalmazás az lehetne, hogy kihasználjuk, hogy szupravezető drótban ellenállás nélkül folyik az áram, a drót nem melegszik föl, nincs hőtermelés, nincs veszteség. Távvezetékként nyilván nem használhatunk szupravezetőt, hiszen azt folyamatosan hűteni kellene, s az ehhez szükséges energia nagyobb lenne, mint a vezetékben bekövetkező veszteség. Lehetséges azonban, hogy tároljuk az energiát (a szupravezető gyűrűben elindított áram évmilliókig nem csökkenne), s szükség esetén az áram onnan újra a hálózatba küldhető.
Elképzelhető, hogy a következő évtizedekben a szupravezető generátorok is szerepet kapnak az elektromos áram termelésében. A mai leggyakoribb alkalmazás azonban azzal kapcsolatos, hogy szupravezető tekercsben jól szabályozható nagyságú, igen nagy intenzitású mágneses teret tarthatunk fent (17. ábra). Ezt alkalmazzák a Mihály György előadásában már említett mágneses rezonancia tomográfban, és a mágneses lebegtetés elvét kihasználó, több helyen kísérleti stádiumban lévő szupergyors vonatokban (18. ábra). A vasúti kocsikon elhelyezett szupravezető mágnesek és a pályán lévő tekercsekben indukált áram mágneses tere közötti taszítás akkora lehet, hogy a vonat "lebeg" a pálya fölött, pontosabban fantasztikus, 500 km/órát meghaladó sebességgel, súrlódás nélkül száguld.
Ugyancsak a szupravezető mágnesek teszik lehetővé, hogy nagy részecskegyorsítókban, mint a Genf melletti CERN most épülő Nagy Hadron Ütköztetőjében (Large Hadron Collider) vagy az Egyesült Államokban Brookhaven mellett már működő Relativisztikus Nehézion Ütköztetőben (RHIC) olyan energiákat érjenek el, amelyekről az előadás elején szó volt, s aminek segítségével az univerzum keletkezésének titkait lehet kísérletileg vizsgálni (19. ábra).
X. Csak alacsony hőmérsékleten történhet meg mindez?
- |20|
Teljesen váratlanul 40, aztán közel 100, majd 130 K körüli átmeneti hőmérséklettel rendelkező anyagokat találtak. A jelenleg ismert legmagasabb átmeneti hőmérséklet légköri nyomáson mérve 138 K, vagyis Celsiusban -135 fok, ami még mindig igen alacsony hőmérséklet.
Ezek a felfedezések két irányban is óriási kihívást jelentettek. Egyrészt nem látszott kizártnak, hogy rövid időn belül olyan anyagokra találnak, melyek szobahőmérsékleten is szupravezető tulajdonsággal rendelkeznek, s akkor az alkalmazások is sokkal könnyebbé válnak. Bár egyelőre nem járt sikerrel a még magasabb átmeneti hőmérsékletű anyagok utáni hajsza, ezek az eredmények óriási lökést adtak az alkalmazásoknak. Ugyanakkor a kutatás számára is új kihívást jelentett ezeknek az anyagoknak a felfedezése, mert kiderült, hogy sok olyan jelenség figyelhető meg, melyek az eddigi elmélet keretébe nem férnek bele, s új utak keresésére ösztönöznek.