Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012...

103
Lublin, 21 wrze ´ snia 2012 r. Nadprzewodniki: wla ´ sciwo ´ sci i zastosowania Tadeusz Doma ´ nski Instytut Fizyki Uniwersytet M. Curie-Sklodowskiej

Transcript of Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012...

Page 1: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

Lublin, 21 wrze snia 2012 r.

Nadprzewodniki: wła sciwo sci i zastosowania

Tadeusz Doma nski

Instytut Fizyki

Uniwersytet M. Curie-Skłodowskiej

Page 2: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

Lublin, 21 wrze snia 2012 r.

Nadprzewodniki: wła sciwo sci i zastosowania

Tadeusz Doma nski

Instytut Fizyki

Uniwersytet M. Curie-Skłodowskiej

http://kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures

Page 3: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

Plan wykładu :

Page 4: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

Plan wykładu :

⇒ Odkrycie nadprzewodnictwa

Page 5: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

Plan wykładu :

⇒ Odkrycie nadprzewodnictwa

⇒ Własciwo sci nadprzewodników

Page 6: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

Plan wykładu :

⇒ Odkrycie nadprzewodnictwa

⇒ Własciwo sci nadprzewodników

⇒ Istota zjawiska nadprzewodnictwa

Page 7: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

Plan wykładu :

⇒ Odkrycie nadprzewodnictwa

⇒ Własciwo sci nadprzewodników

⇒ Istota zjawiska nadprzewodnictwa

⇒ Sto lat odkry c

Page 8: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

Plan wykładu :

⇒ Odkrycie nadprzewodnictwa

⇒ Własciwo sci nadprzewodników

⇒ Istota zjawiska nadprzewodnictwa

⇒ Sto lat odkry c

⇒ Zastosowania

Page 9: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

Plan wykładu :

⇒ Odkrycie nadprzewodnictwa

⇒ Własciwo sci nadprzewodników

⇒ Istota zjawiska nadprzewodnictwa

⇒ Sto lat odkry c

⇒ Zastosowania

⋆ Pokaz

Page 10: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

1. Odkrycie nadprzewodnictwa

Page 11: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

Osobliwo sci niskich temperatur – sprzeczne oczekiwania

Dzieki opracowaniu metod skraplania gazów (tlenu, azotu i helu) n a

pocza tku XX wieku udało sie uzyska c temperatury rze du - 270 oC.

Page 12: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

Osobliwo sci niskich temperatur – sprzeczne oczekiwania

Dzieki opracowaniu metod skraplania gazów (tlenu, azotu i helu) n a

pocza tku XX wieku udało sie uzyska c temperatury rze du - 270 oC.

Page 13: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

Osobliwo sci niskich temperatur – sprzeczne oczekiwania

Dzieki opracowaniu metod skraplania gazów (tlenu, azotu i helu) n a

pocza tku XX wieku udało sie uzyska c temperatury rze du - 270 oC.

Oczekiwania dotycza ce wła sciwo sci oporu były skrajnie sprzeczne.

Page 14: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

Osobliwo sci niskich temperatur – sprzeczne oczekiwania

Dzieki opracowaniu metod skraplania gazów (tlenu, azotu i helu) n a

pocza tku XX wieku udało sie uzyska c temperatury rze du - 270 oC.

Weryfikacja do swiadczalna okazała sie jeszcze bardziej zaskakuja ca.

Page 15: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

Odkrycie nadprzewodnictwa – 25 pazdziernika 1911 r.

Pierwszym (przypadkowo) odkrytym nadprzewodnikiem była r tec Hg.

Jej temperatura krytyczna wynosi Tc = 4,2 K, czyli Tc ≃ -269 oC.

Page 16: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

Odkrycie nadprzewodnictwa – 25 pazdziernika 1911 r.

Pierwszym (przypadkowo) odkrytym nadprzewodnikiem była r tec Hg.

Jej temperatura krytyczna wynosi Tc = 4,2 K, czyli Tc ≃ -269 oC.

Page 17: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

Odkrycie nadprzewodnictwa – 25 pazdziernika 1911 r.

Pierwszym (przypadkowo) odkrytym nadprzewodnikiem była r tec Hg.

Jej temperatura krytyczna wynosi Tc = 4,2 K, czyli Tc ≃ -269 oC.

Heike Kamerlingh Onnes

(Lejda, Holandia)

Page 18: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

2. Własciwo sci nadprzewodników

Page 19: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

Nadprzewodniki – podstawowe cechy

Page 20: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

Nadprzewodniki – podstawowe cechy

⋆ Idealne przewodnictwo

/ pradu stałego /

Page 21: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

Nadprzewodniki – podstawowe cechy

⋆ Idealne przewodnictwo

/ pradu stałego /

Page 22: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

Nadprzewodniki – podstawowe cechy

⋆ Idealne przewodnictwo

/ pradu stałego /

Zwykłe przewodniki:

prawo Ohma R = ρ l

S

gdzie ρ ≡ 1/σ

oraz σ = ne2τ

m

τ(T ) – czas relaksacji

Page 23: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

Nadprzewodniki – podstawowe cechy

⋆ Idealne przewodnictwo

/ pradu stałego /

Przewodnictwo

/ pradu zmiennego /

0

σN

1 2 3 4 5

Re

σ(ω

)

ωτ

wyrazenie Drude

σ(ω) = ne2τ

m

1

1−iωτ

spełnia regułe f-sum∫

−∞Re σ(ω) = π ne

2

m

Page 24: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

Nadprzewodniki – podstawowe cechy

⋆ Idealne przewodnictwo

/ pradu stałego /

Przewodnictwo

/ pradu zmiennego /

Reguła f-sum∫

−∞Re σ(ω) = π ne

2

m

jest tez spełniona

ponizej Tc, gdzie

n = nn + ns ns – koncentracja elektronów nadciekłych

Page 25: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

Nadprzewodniki – podstawowe wła sciwo sci (c.d.)

Page 26: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

Nadprzewodniki – podstawowe wła sciwo sci (c.d.)

⋆ Idealny diamagnetyzm Meissner i Ochsenfeld (1933 r.)

/całkowite ekranowanie pola magnetycznego/

T > Tc T < Tc

Page 27: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

Nadprzewodniki – podstawowe wła sciwo sci (c.d.)

⋆ Idealny diamagnetyzm Meissner i Ochsenfeld (1933 r.)

/całkowite ekranowanie pola magnetycznego/

T > Tc T < Tc

x

B(x) = B0 e−x/λ

Równanie Londonów:

~j = −nse2

m~A

gdziense2

m≡

1

µ0λ2

Page 28: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

Nadprzewodniki – podstawowe wła sciwo sci (c.d.)

⋆ Idealny diamagnetyzm Meissner i Ochsenfeld (1933 r.)

/całkowite ekranowanie pola magnetycznego/

T > Tc T < Tc

x

B(x) = B0 e−x/λ

Równanie Londonów:

~j = −nse2

m~A

gdziense2

m≡

1

µ0λ2 Heinz & Fritz London (1935 r.)

Page 29: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

3. Istota zjawiska nadprzewodnictwa

Page 30: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

Zagadka nadprzewodnictwa – problemy z wyja snieniem

Przez prawie 50 lat nikt nie potrafił wyja sni c mechanizmu zjawiska nadprzewodnictwa,

pomimo iz zajmowali sie tym najwybitniejsi naukowcy XX wieku:

„No one is smart enough to explain it” R. Feynman

Page 31: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

Zagadka nadprzewodnictwa – pomocne fakty

Kluczowe znaczenie dla zrozumienia problemu nadprzewodnictwa

miały dwa nastepuja ce fakty:

Page 32: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

Zagadka nadprzewodnictwa – pomocne fakty

Kluczowe znaczenie dla zrozumienia problemu nadprzewodnictwa

miały dwa nastepuja ce fakty:

⇒ odkrycie efektu izotopowego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (1950 r.)

Tc ∝

(

1

M

Page 33: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

Zagadka nadprzewodnictwa – pomocne fakty

Kluczowe znaczenie dla zrozumienia problemu nadprzewodnictwa

miały dwa nastepuja ce fakty:

⇒ odkrycie efektu izotopowego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (1950 r.)

Tc ∝

(

1

M

⇒ teoretyczna praca H. Fröhlicha . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (1950 r.)

Page 34: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

Zagadka nadprzewodnictwa – pomocne fakty

Kluczowe znaczenie dla zrozumienia problemu nadprzewodnictwa

miały dwa nastepuja ce fakty:

⇒ odkrycie efektu izotopowego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (1950 r.)

Tc ∝

(

1

M

⇒ teoretyczna praca H. Fröhlicha . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (1950 r.)

Wskutek sprzezenia do drga n sieci krystalicznej elektrony doznaja

efektywnego przyciagania, dzie

ki czemu ła

cza sie w pary Coopera.

Page 35: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

Mikroskopowa teoria – 1957 r.

Page 36: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

Mikroskopowa teoria – 1957 r.

Za opracowanie mikroskopowej teorii nadprzewodnictwa

(czyli tzw. teorie BCS) przyznano Nagrode Nobla w 1972 r.

Page 37: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

Nadprzewodnictwo klasyczne – istota zjawiska

Page 38: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

Nadprzewodnictwo klasyczne – istota zjawiska

Elektrony z otoczenia powierzchni Fermiego:

Page 39: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

Nadprzewodnictwo klasyczne – istota zjawiska

Elektrony z otoczenia powierzchni Fermiego:

⇒ łacza sie w pary Coopera

Page 40: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

Nadprzewodnictwo klasyczne – istota zjawiska

Elektrony z otoczenia powierzchni Fermiego:

⇒ łacza sie w pary Coopera

⇒ i w kolektywny sposób reaguja

na zewne trzne pola

Page 41: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

Nadprzewodnictwo klasyczne – istota zjawiska

Elektrony z otoczenia powierzchni Fermiego:

⇒ łacza sie w pary Coopera

⇒ i w kolektywny sposób reaguja

na zewne trzne pola

⇒ (jak gigantyczny super-atom ∼ 1023 identycznych obiektów !)

Page 42: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

Nadprzewodnictwo klasyczne – istota zjawiska

Elektrony z otoczenia powierzchni Fermiego:

⇒ łacza sie w pary Coopera

⇒ i w kolektywny sposób reaguja

na zewne trzne pola

⇒ (jak gigantyczny super-atom ∼ 1023 identycznych obiektów !)

Kondensat Bosego-Einsteina par Coopera jest odpowiedzialny za:

Page 43: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

Nadprzewodnictwo klasyczne – istota zjawiska

Elektrony z otoczenia powierzchni Fermiego:

⇒ łacza sie w pary Coopera

⇒ i w kolektywny sposób reaguja

na zewne trzne pola

⇒ (jak gigantyczny super-atom ∼ 1023 identycznych obiektów !)

Kondensat Bosego-Einsteina par Coopera jest odpowiedzialny za:

⇒ doskonałe przewodnictwo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ruch bez rozpraszania

Page 44: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

Nadprzewodnictwo klasyczne – istota zjawiska

Elektrony z otoczenia powierzchni Fermiego:

⇒ łacza sie w pary Coopera

⇒ i w kolektywny sposób reaguja

na zewne trzne pola

⇒ (jak gigantyczny super-atom ∼ 1023 identycznych obiektów !)

Kondensat Bosego-Einsteina par Coopera jest odpowiedzialny za:

⇒ doskonałe przewodnictwo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ruch bez rozpraszania

⇒ idealny diamagnetyzm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . czyli efekt Meissnera

Page 45: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

Nadprzewodnictwo klasyczne – istota zjawiska

Elektrony z otoczenia powierzchni Fermiego:

⇒ łacza sie w pary Coopera

⇒ i w kolektywny sposób reaguja

na zewne trzne pola

⇒ (jak gigantyczny super-atom ∼ 1023 identycznych obiektów !)

Kondensat Bosego-Einsteina par Coopera jest odpowiedzialny za:

⇒ doskonałe przewodnictwo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ruch bez rozpraszania

⇒ idealny diamagnetyzm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . czyli efekt Meissnera

⇒ inne zjawiska kolektywne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . efekt Josephsona itp.

Page 46: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

Zródła parowania – egzotyczne nadprzewodniki

Page 47: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

Zródła parowania – egzotyczne nadprzewodniki

Do powstawania par elektronowych oraz nadprzewodnictwa pr owadzi c moga

Page 48: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

Zródła parowania – egzotyczne nadprzewodniki

Do powstawania par elektronowych oraz nadprzewodnictwa pr owadzi c moga

1. fonony / nadprzewodniki klasyczne, MgB2 /

Page 49: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

Zródła parowania – egzotyczne nadprzewodniki

Do powstawania par elektronowych oraz nadprzewodnictwa pr owadzi c moga

1. fonony / nadprzewodniki klasyczne, MgB2 /

2. magnony / tzw. ciezkie fermiony /

Page 50: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

Zródła parowania – egzotyczne nadprzewodniki

Do powstawania par elektronowych oraz nadprzewodnictwa pr owadzi c moga

1. fonony / nadprzewodniki klasyczne, MgB2 /

2. magnony / tzw. ciezkie fermiony /

3. oddziaływanie kulombowskie / nadprzewodniki wysokotemperaturowe /

Page 51: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

Zródła parowania – egzotyczne nadprzewodniki

Do powstawania par elektronowych oraz nadprzewodnictwa pr owadzi c moga

1. fonony / nadprzewodniki klasyczne, MgB2 /

2. magnony / tzw. ciezkie fermiony /

3. oddziaływanie kulombowskie / nadprzewodniki wysokotemperaturowe /

4. rezonanse Feshbacha / ultrazimne gazy atomowe /

Page 52: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

Zródła parowania – egzotyczne nadprzewodniki

Do powstawania par elektronowych oraz nadprzewodnictwa pr owadzi c moga

1. fonony / nadprzewodniki klasyczne, MgB2 /

2. magnony / tzw. ciezkie fermiony /

3. oddziaływanie kulombowskie / nadprzewodniki wysokotemperaturowe /

4. rezonanse Feshbacha / ultrazimne gazy atomowe /

5. inne / plazma gluonowo-kwarkowa, nadciekłe gwiazdy neutronowe, ... /

Page 53: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

4. Sto lat odkrywania

Page 54: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

Nadprzewodniki konwencjonalne – historia odkry c

Page 55: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

Nadprzewodniki konwencjonalne – historia odkry c

Nadprzewodnictwo (fononowe) odkryto w szeregu róznych pi erwiastków oraz stopów.

Oto wybrane przykłady:

Page 56: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

Nadprzewodniki konwencjonalne – historia odkry c

Nadprzewodnictwo (fononowe) odkryto w szeregu róznych pi erwiastków oraz stopów.

Oto wybrane przykłady:

1900 1920 1940 1960 1980 20000

20

40

60

80

rok

Tc(

K)

ciekly N2

ciekly H2

Hg

Pb Nb NbN V3Si

Nb3Sn

Nb−Al−Ge

Nb3Ge

Page 57: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

Nadprzewodniki konwencjonalne – historia odkry c

Nadprzewodnictwo (fononowe) odkryto w szeregu róznych pi erwiastków oraz stopów.

Oto wybrane przykłady:

1900 1920 1940 1960 1980 20000

20

40

60

80

rok

Tc(

K)

ciekly N2

ciekly H2

Hg

Pb Nb NbN V3Si

Nb3Sn

Nb−Al−Ge

Nb3Ge

PdHx (T. Skoskiewicz, 1972 r.)�

Page 58: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

Nadprzewodniki wysokotemperaturowe – nowa epoka odkry c

Page 59: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

Nadprzewodniki wysokotemperaturowe – nowa epoka odkry c

Alex Müller, Georg Bednorz

/ IBM Rüschlikon, Szwajcaria /

W 1986 r. odkryto, ze materiał ceramiczny La2−xSrxCuO4 (który dla x=0 jest izolatorem

typu Motta) staje sie nadprzewodnikiem w zakresie domieszkowania 0,05 < x < 0,25.

Maksymalna temperatura krytyczna tego materiału wynosi Tc=36 K.

Page 60: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

Odkrycie to zapocza tkowało burzliwy okres historii rozwoju nadprzewodnictwa .

1900 1920 1940 1960 1980 20000

20

40

60

80

100

120

140

160

180

rok

Tc(

K)

ciekly N2

ciekly H2

HgPb Nb

NbN V3Si

Nb3Sn

Nb−Al−Ge

Nb3Ge

La2−δSrδCuO4

YBa2Cu3O7−δ

Bi2Ba2Ca2Cu3O10

Tl2Ba2Ca2Cu3O10

HgBa2Ca2Cu3O8+δ

*HgBa2Ca2Cu3O8+δ

Page 61: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

Nadprzewodniki – historia odkry c (c.d.)

Page 62: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

Nadprzewodniki – historia odkry c (c.d.)

W kolejnych latach odkryto równiez wiele egzotycznych nad przewodników, takich jak:

Page 63: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

Nadprzewodniki – historia odkry c (c.d.)

W kolejnych latach odkryto równiez wiele egzotycznych nad przewodników, takich jak:

„przeoczony” nadprzewodnik

Page 64: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

Nadprzewodniki – historia odkry c (c.d.)

W kolejnych latach odkryto równiez wiele egzotycznych nad przewodników, takich jak:

„przeoczony” nadprzewodnik

MgB2

Tc=39 K

Page 65: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

Nadprzewodniki – historia odkry c (c.d.)

W kolejnych latach odkryto równiez wiele egzotycznych nad przewodników, takich jak:

„przeoczony” nadprzewodnik

MgB2

Tc=39 K

/ J. Nagamatsu et al, Nature 410, 63 (2001). /

Page 66: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

Nadprzewodniki – historia odkry c (c.d.)

Pod ci snieniem 1 GPa ferromagnetyk UGe 2 staje sie nadprzewodzacy !

UGe2

/ S.S. Saxena et al, Nature 406, 587 (2000) /

Page 67: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

Nadprzewodniki – historia odkry c (c.d.)

Pod ci snieniem 1 GPa ferromagnetyk UGe 2 staje sie nadprzewodzacy !

UGe2

/ S.S. Saxena et al, Nature 406, 587 (2000) /

Zwykle magnetyzm rywalizuje ze stanem nadprzewodza cym.

Page 68: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

Nadprzewodniki – historia odkry c (c.d.)

Diament domieszkowany borem (synteza pod ci snieniem

100 tys. atmosfer) staje sie nadprzewodnikiem w Tc =4 K.

Page 69: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

Nadprzewodniki – historia odkry c (c.d.)

Diament domieszkowany borem (synteza pod ci snieniem

100 tys. atmosfer) staje sie nadprzewodnikiem w Tc =4 K.

/ E.A. Ekimov et al, Nature 428, 542 (2004) /

Najtwardszy nadprzewodnik

Page 70: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

Nadprzewodniki – historia odkry c (c.d.)

Page 71: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

Nadprzewodniki – historia odkry c (c.d.)

Nawet materiał promieniotwórczy PuCoGa5, który

jest wykorzystywany w broni nuklearnej, staje sie nadprzewodnikiem w temperaturze Tc =2, 3 K.

J.L. Sarrao et al, Nature 420, 297 (2002).

Page 72: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

Nadprzewodniki – historia odkry c

Page 73: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

Nadprzewodniki – historia odkry c

Page 74: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

Nadprzewodniki – historia odkry cod „epoki kamienia” do „epoki zelaza”

Page 75: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

5. Zastosowania nadprzewodników

Page 76: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

1. Linie przesyłowe – pradu stałego/zmiennego

Page 77: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

1. Linie przesyłowe – pradu stałego/zmiennego

Long Island Power Authority (AmSC, Stany Zjednoczone)

Page 78: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

1. Linie przesyłowe – pradu stałego/zmiennego

Long Island Power Authority (AmSC, Stany Zjednoczone)

Od kwietnia 2008 r. trójfazowa linia wysokiego napie cia zaopatruje

w pra d energetyczny około 300 000 udbiorców indywidualnych.

Page 79: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

1. Linie przesyłowe – pradu stałego/zmiennego

Long Island Power Authority (AmSC, Stany Zjednoczone)

Kable wykonano z nadprzewodnika Y-Ba-Cu-O, które sa w miedzianej

osłonie zanurzone w ciekłym azocie (izoluja c od otoczenia).

Page 80: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

1. Linie przesyłowe – pradu stałego/zmiennego

Long Island Power Authority (AmSC, Stany Zjednoczone)

Moc pokazanej linii przesyłowej jest porównywalna z moca konwencjonalnej trakcji energetycznej sfotografowanej o bok.

Page 81: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

2. Bezpieczniki/ograniczniki – pradu stałego/zmiennego

Produkt firmy Nexan SuperConductors (Niemcy)

Page 82: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

2. Bezpieczniki/ograniczniki – pradu stałego/zmiennego

Produkt firmy Nexan SuperConductors (Niemcy)

Nadprzewodnikowe bezpieczniki umozliwiaja wyła czenie pradu pod-

czas zwarcia i po 1/60 sekundy automatyczne odblokowanie sie ci.

Page 83: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

2. Bezpieczniki/ograniczniki – pradu stałego/zmiennego

Produkt firmy Nexan SuperConductors (Niemcy)

Taki rodzaj ograniczników działa juz w miejscowo sci Vattenfall, gdzie

zabezpiecza od przepie c elektrownie oparta na weglu brunatnym .

Page 84: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

3. Silniki – do napedu samochodów

Page 85: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

3. Silniki – do napedu samochodów

W 2008 r. przedstawiono prototyp samochodu (wersja Toyoty C rown)

który zasilany jest silnikiem elektrycznym o mocy 365 kW.

Sumitomo Electric (Japonia)

Page 86: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

3. Silniki – do napedu samochodów

W 2008 r. przedstawiono prototyp samochodu (wersja Toyoty C rown)

który zasilany jest silnikiem elektrycznym o mocy 365 kW.

Sumitomo Electric (Japonia)

Zwoje silnika wykonano z nadprzewodnika wysokotemperatur owego

które sa na stałe zanurzone w ciekłym azocie (temp. ponizej - 200 oC).

Page 87: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

3. Silniki – do napedu statków

Page 88: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

3. Silniki – do napedu statków

Naped statków pasazerskich oraz wojskowych be dzie zasta piony silnikami

elektrycznymi wykonanymi z nadprzewodników wysokotemper aturowych.

American Superconductor Corporation (USA)

Page 89: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

3. Silniki – do napedu statków

Naped statków pasazerskich oraz wojskowych be dzie zasta piony silnikami

elektrycznymi wykonanymi z nadprzewodników wysokotemper aturowych.

American Superconductor Corporation (USA)

Takie silniki sa 3-krotnie mniejsze od konwecjonalnych oraz lzejsze i cich sze.

Na obrazku jest pokazany szkic silnika o mocy 36 megawatów (4 9 tys KM).

Page 90: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

4. Magnesy – pola stałego

W akceleratorze LHC w CERN wykorzystano magnesy nadprzewod nikowe

Page 91: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

4. Magnesy – pola stałego

W akceleratorze LHC w CERN wykorzystano magnesy nadprzewod nikowe

Page 92: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

4. Magnesy – pola stałego

W akceleratorze LHC w CERN wykorzystano magnesy nadprzewod nikowe

Elementy nadprzewodza ce zostały wykonane ze stopu NbTi.

Page 93: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

5. Medycyna – obrazowanie rezonansem magnetycznym (MRI)

Zasade działania rezonansu magnetycznego opracowano juz dawno t emu.

Dopiero jednak od 1977 roku udało sie uzyska c metody obróbki danych

(skanowania) dzie ki zastosowaniu komputerów.

Na swiecie jest uzytkowanych ponad 20 tys. tego rodzaju urza dzen

Najwazniejsza czescia urzadzenia jest magnes, który uzyskuje sie wskutek

przepływu pra du przez zwoje nadprzewodza ce. Dzieki temu mozna łatwo

sterowa c nate zeniem pola i uzyskiwa c odpowiedni przestrzenny rozkład.

Page 94: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

5. Medycyna – magnetoencefalografia (MEG)

Zasade działania rezonansu magnetycznego opracowano juz dawno t emu.

Dopiero jednak od 1977 roku udało sie uzyska c metody obróbki danych

(skanowania) dzie ki zastosowaniu komputerów.

Najnowsze urzadzenia technologii

biomagnetycznej skonstruowane sa w oparciu o zastosowanie SQUID-ów

(interferencji pra dów Josephsona).

Urzadzenia te sa tak dokładne, ze

wyczuwaja pola magnetyczne miliard

razy słabsze od pola potrzebnego do

poruszenia igły w kompasie. Ta

nieinwazyjna metoda nie wymaga

bezpo sredniego kontaktu z pacjentem.

Page 95: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

5. Medycyna – magnetokardiografia (MCG)

Zasade działania rezonansu magnetycznego opracowano juz dawno t emu.

Dopiero jednak od 1977 roku udało sie uzyska c metody obróbki danych

(skanowania) dzie ki zastosowaniu komputerów.

Bardzo czułe interferometry SQUID słuza równiez do sledzenia pradów

elektrycznych, steruja cych praca mie sni serca. Ta nieinwazyjna metoda

ma duza przewage nad tradycyjnymi sposobami EKG.

Page 96: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

6. Gradiometria – pomiary pól grawitacyjnych

Interferometry SQUID sa tez po srednio

wykorzystywane w gradiometrach

grawitacyjnych. Bardzo precyzyjne

zyroskopy z wbudowanymi

interferometrami SQUID stosowano w

próbach pomiarów efektów zwia zanych

z zakrzywieniem przestrzenno-

czasowym w poblizu Ziemi.

W badaniach kosmologicznych

dotyczacych tzw. ciemnej materii oraz

ciemnej energii (95 % Wszech swiata)

równiez uzywane sa ultraprecyzyjne

detektory podła czone do cewek

z wbudowanymi SQUID-ami.

Page 97: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

7. Lewitujace pocia

gi MAGLEV = Magnetically Lev itated Vehicle

Page 98: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

7. Lewitujace pocia

gi MAGLEV = Magnetically Lev itated Vehicle

Japonia

Pierwsza testowa linie lewitujacych pocia gów firmy Yamanashi otwarto w 1996 roku.

Efekt lewitacji został uzyskany Dzie ki wytworzeniu pola magnetycznego w zwojach

nadprzewodnikowych.

Page 99: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

7. Lewitujace pocia

gi MAGLEV = Magnetically Lev itated Vehicle

W 2003 roku pocia g Maglev złozony z 3 wagonów osiagna ł rekordowa predko sc:

581 km/h

Page 100: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

7. Lewitujace pocia

gi MAGLEV = Magnetically Lev itated Vehicle

Szanghaj, Chiny

Regularna linia MAGLEV (30 km) obsługuje obecnie pasazeró w podrózuja cych

z Szanghaju do lotniska Pudong – jest to wspólna inwestycja ni emiecko-chi nska.

Page 101: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

7. Lewitujace pocia

gi MAGLEV = Magnetically Lev itated Vehicle

Szanghaj (Chiny)

Cennik przejazdów: 6 $ – bilet normalny

12 $ – pierwsza klasa

Page 102: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

8. Antygrawitacja zastosowania w terapii

Page 103: Lublin, 21 wrzesnia 2012 r.´kft.umcs.lublin.pl/doman/lectures/festiwal.pdfLublin, 21 wrzesnia 2012 r.´ Nadprzewodniki: własciwo´ sci i zastosowania´ Tadeusz Domanski´ Instytut

8. Antygrawitacja zastosowania w terapii