Levitatsiya - bu tortishish kuchini engish, unda sub'ekt yoki ob'ekt kosmosda qo'llab-quvvatlanmaydi. "Levitatsiya" so'zi lotincha Levitas so'zidan kelib chiqqan bo'lib, "engillik" degan ma'noni anglatadi.

Levitatsiyani parvoz bilan tenglashtirish noto'g'ri, chunki ikkinchisi havo qarshiligiga asoslanadi, shuning uchun qushlar, hasharotlar va boshqa hayvonlar uchadi va havoga ko'tarilmaydi.

Fizikada levitatsiya

Fizikada levitatsiya tananing tortishish maydonidagi barqaror holatini anglatadi, tana boshqa narsalarga tegmasligi kerak. Levitatsiya ba'zi zarur va qiyin shartlarni nazarda tutadi:

• Gravitatsiyaviy tortishish va tortishish kuchini bartaraf etishga qodir kuch.
• Kosmosda tananing barqarorligini ta'minlashga qodir bo'lgan kuch.

Gauss qonunidan kelib chiqadiki, statik magnit maydonda statik jismlar yoki jismlar levitatsiyaga qodir emas. Biroq, agar siz shartlarni o'zgartirsangiz, levitatsiyaga erishishingiz mumkin.

kvant levitatsiyasi

Keng jamoatchilik kvant levitatsiyasi haqida birinchi marta 1991 yil mart oyida Nature ilmiy jurnalida qiziqarli fotosurat nashr etilgandan so'ng xabardor bo'ldi. Unda Tokio supero‘tkazuvchanlik tadqiqot laboratoriyasi direktori Don Tapskottning keramik o‘ta o‘tkazuvchan plastinka ustida turgani va pol bilan plastinka o‘rtasida hech narsa yo‘qligi ko‘rsatilgan. Surat haqiqiy bo‘lib chiqdi va uning ustida turgan rejissyor bilan birga og‘irligi taxminan 120 kilogramm bo‘lgan plastinka Meysner-Oxsenfeld effekti deb nomlanuvchi o‘ta o‘tkazuvchanlik effekti tufayli poldan yuqoriga ko‘tarilishi mumkin edi.

Diamagnetik levitatsiya

Bu o'z-o'zidan diamagnet bo'lgan, ya'ni atomlari asosiy elektromagnit maydon yo'nalishiga qarshi magnitlanishga qodir bo'lgan material bo'lgan suvni o'z ichiga olgan jismning magnit maydonida to'xtatilgan holatda qolish turining nomi. .

Diamagnit levitatsiya jarayonida asosiy rolni o'tkazgichlarning diamagnit xususiyatlari o'ynaydi, ularning atomlari tashqi magnit maydon ta'sirida molekulalarida elektronlar harakati parametrlarini biroz o'zgartiradi, bu esa paydo bo'lishiga olib keladi. asosiyga qarama-qarshi bo'lgan zaif magnit maydon. Ushbu zaif elektromagnit maydonning ta'siri tortishish kuchini engish uchun etarli.

Diamagnit levitatsiyani ko'rsatish uchun olimlar bir necha bor mayda hayvonlar ustida tajribalar o'tkazdilar.

Ushbu turdagi levitatsiya tirik ob'ektlar ustida o'tkazilgan tajribalarda qo'llanilgan. Taxminan 17 Tesla induksiyasi bilan tashqi magnit maydonda o'tkazilgan tajribalar davomida qurbaqalar va sichqonlarning to'xtatilgan holatiga (levitatsiya) erishildi.

Nyutonning uchinchi qonuniga ko'ra, diamagnitlarning xossalari aksincha, ya'ni diamagnit maydonida magnitni ko'tarish yoki uni elektromagnit maydonda barqarorlashtirish uchun ishlatilishi mumkin.

Diamagnit levitatsiya tabiatan kvant levitatsiyasi bilan bir xil. Ya'ni, Meissner effekti ta'sirida bo'lgani kabi, magnit maydonning o'tkazgich materialidan mutlaq siljishi mavjud. Birgina kichik farq shundaki, diamagnit levitatsiyaga erishish uchun ancha kuchli elektromagnit maydon kerak bo'ladi, lekin kvant levitatsiyasida bo'lgani kabi, ularning o'ta o'tkazuvchanligiga erishish uchun o'tkazgichlarni sovutish umuman shart emas.

Uyda siz hatto diamagnit levitatsiya bo'yicha bir nechta tajribalarni o'rnatishingiz mumkin, masalan, agar sizda ikkita vismut plitasi (bu diamagnet) bo'lsa, siz past induksiyaga ega magnitni, taxminan 1 T, to'xtatilgan holatda o'rnatishingiz mumkin. Bundan tashqari, 11 Tesla induksiyasi bo'lgan elektromagnit maydonda kichik magnitni magnitga umuman tegmasdan turib, barmoqlaringiz bilan o'z o'rnini sozlash orqali to'xtatilgan holatda barqarorlashtirish mumkin.

Umumiy diamagnetlar deyarli barcha inert gazlar, fosfor, azot, kremniy, vodorod, kumush, oltin, mis va sinkdir. Hatto inson tanasi ham to'g'ri elektromagnit magnit maydonida diamagnetikdir.

magnit levitatsiya

Magnit levitatsiya - magnit maydon yordamida ob'ektni ko'tarishning samarali usuli. Bunday holda, magnit bosim tortishish va erkin tushishni qoplash uchun ishlatiladi.

Ernshou teoremasiga ko'ra, tortishish maydonidagi jismni barqaror ushlab turish mumkin emas. Ya'ni, bunday sharoitda levitatsiya mumkin emas, lekin agar diamagnetlar, girdoblar va o'ta o'tkazgichlarning ta'sir qilish mexanizmlarini hisobga olsak, samarali levitatsiyaga erishish mumkin.

Agar magnit levitatsiya mexanik yordam bilan ko'tarilishni ta'minlasa, bu hodisa psevdo-levitatsiya deb ataladi.

Meissner effekti

Meissner effekti - magnit maydonning o'tkazgichning butun hajmidan mutlaq siljishi jarayoni. Bu odatda o'tkazgichning supero'tkazuvchi holatiga o'tishida sodir bo'ladi. Supero'tkazgichlar ideallardan nimasi bilan farq qiladi - ikkalasida ham qarshilik yo'qligiga qaramay, ideal o'tkazgichlarning magnit induksiyasi o'zgarishsiz qoladi.

Birinchi marta bu hodisa 1933 yilda ikki nemis fizigi - Meissner va Oksenfeld tomonidan kuzatilgan va tasvirlangan. Shuning uchun ba'zan kvant levitatsiyasi Meysner-Oxsenfeld effekti deb ataladi.

Elektromagnit maydonning umumiy qonunlaridan kelib chiqadiki, o'tkazgich hajmida magnit maydon bo'lmasa, unda faqat sirt oqimi mavjud bo'lib, u o'ta o'tkazgich yuzasiga yaqin joyni egallaydi. Bunday sharoitda o'ta o'tkazgich diamagnit bilan bir xil harakat qiladi, lekin bitta bo'lmaydi.

Meysner effekti o'ta o'tkazgichlarning sifatiga qarab to'liq va qisman bo'linadi. To'liq Meysner effekti magnit maydon to'liq siljiganida kuzatiladi.

Yuqori haroratli supero'tkazgichlar

Tabiatda bir nechta sof supero'tkazgichlar mavjud. Ularning o'ta o'tkazuvchan materiallarining aksariyati qotishmalar bo'lib, ular ko'pincha faqat qisman Meissner effektini ko'rsatadi.

Supero'tkazuvchilarda bu materiallarni birinchi va ikkinchi turdagi supero'tkazgichlarga ajratadigan magnit maydonni uning hajmidan to'liq siqib chiqarish qobiliyatidir. Birinchi turdagi supero'tkazgichlar simob, qo'rg'oshin va qalay kabi sof moddalar bo'lib, ular hatto yuqori magnit maydonlarda ham Meissner effektini to'liq namoyish etishga qodir. Ikkinchi turdagi supero'tkazgichlar ko'pincha qotishmalar, shuningdek, yuqori induksiyaga ega magnit maydon sharoitida magnit maydonni hajmidan qisman siqib chiqarishga qodir bo'lgan keramika yoki ba'zi organik birikmalardir. Shunga qaramay, juda past magnit maydon induksiyasi sharoitida deyarli barcha supero'tkazgichlar, shu jumladan ikkinchi turdagi, to'liq Meissner effektiga qodir.

Bir necha yuz qotishmalar, birikmalar va bir nechta sof materiallar kvant o'ta o'tkazuvchanlik xususiyatlariga ega ekanligi ma'lum.

"Muhammad tobuti" tajribasi

"Muhammadning tobuti" - levitatsiya bilan bir xil hiyla. Bu ta'sirni aniq ko'rsatadigan tajribaning nomi edi.

Musulmon afsonasiga ko'ra, Magomed payg'ambarning tobuti hech qanday yordam va yordamsiz havoda osilgan. Shuning uchun tajriba bunday nomga ega.

Tajribani ilmiy tushuntirish

Supero'tkazuvchanlikka faqat juda past haroratlarda erishish mumkin, shuning uchun supero'tkazgichni oldindan sovutish kerak, masalan, suyuq geliy yoki suyuq azot kabi yuqori haroratli gazlar yordamida.

Keyin tekis sovutilgan supero'tkazgich yuzasiga magnit qo'yiladi. Minimal magnit induksiyasi 0,001 Tesla dan oshmaydigan maydonlarda ham magnit supero'tkazgich yuzasidan taxminan 7-8 millimetrga ko'tariladi. Agar magnit maydon kuchi asta-sekin oshirilsa, o'ta o'tkazgichning yuzasi va magnit orasidagi masofa tobora ortib boradi.

Magnit tashqi sharoitlar o'zgarmaguncha va o'ta o'tkazgich o'zining o'ta o'tkazuvchanlik xususiyatlarini yo'qotmaguncha harakatlanishda davom etadi.

Supero'tkazgichning nol elektr qarshiligidan ham muhimroq xususiyati bu Meissner effekti deb ataladigan narsa bo'lib, u o'ta o'tkazgichdan doimiy magnit maydonning siljishidan iborat. Ushbu eksperimental kuzatishdan o'ta o'tkazgich ichida tashqi, qo'llaniladigan magnit maydonga qarama-qarshi ichki magnit maydon hosil qiluvchi va uni kompensatsiya qiluvchi so'ndirilmagan oqimlarning mavjudligi to'g'risida xulosa chiqariladi.

Berilgan haroratda etarlicha kuchli magnit maydon materiyaning o'ta o'tkazuvchanlik holatini buzadi. Ma'lum bir haroratda moddaning o'ta o'tkazuvchanlik holatidan normal holatga o'tishiga olib keladigan H c kuchiga ega bo'lgan magnit maydon tanqidiy maydon deb ataladi. Supero'tkazgichning harorati pasayganda, H c qiymati ortadi. Kritik maydonning haroratga bog'liqligi ifoda bilan yaxshi aniqlik bilan tavsiflanadi

nol haroratda kritik maydon qayerda. Supero'tkazuvchanlik, shuningdek, elektr toki kritikdan kattaroq zichlikka ega bo'lgan supero'tkazgich orqali o'tganda ham yo'qoladi, chunki u kritikdan kattaroq magnit maydon hosil qiladi.

Magnit maydon ta'sirida o'ta o'tkazuvchanlik holatini yo'q qilish I va II turdagi supero'tkazgichlar uchun farq qiladi. II turdagi supero'tkazgichlar uchun tanqidiy maydonning 2 ta qiymati mavjud: H c1, bunda magnit maydon Abrikosov girdoblari shaklida supero'tkazgichga kirib boradi va H c2 - bunda o'ta o'tkazuvchanlik yo'qoladi.

izotopik ta'sir

Supero'tkazuvchilarda izotopik effekt shundan iboratki, T c haroratlari bir xil supero'tkazuvchi element izotoplarining atom massalarining kvadrat ildizlariga teskari proportsionaldir. Natijada, monoizotop preparatlari kritik haroratlarda tabiiy aralashmadan va bir-biridan biroz farq qiladi.

London lahzasi

Aylanadigan supero'tkazgich aylanish o'qi bilan aniq tekislangan magnit maydon hosil qiladi, natijada paydo bo'lgan magnit moment "London momenti" deb ataladi. U, xususan, "Gravity Probe B" ilmiy sun'iy yo'ldoshida ishlatilgan, bu erda to'rtta supero'tkazuvchi giroskopning magnit maydonlari ularning aylanish o'qini aniqlash uchun o'lchangan. Giroskoplarning rotorlari deyarli mukammal silliq sharlar bo'lganligi sababli, London momentidan foydalanish ularning aylanish o'qini aniqlashning bir nechta usullaridan biri edi.

Supero'tkazuvchanlikning qo'llanilishi

Yuqori haroratli o'ta o'tkazuvchanlikni olishda sezilarli yutuqlarga erishildi. Sermetlar asosida, masalan, YBa 2 Cu 3 O x tarkibi, o'ta o'tkazuvchanlik holatiga o'tishning T c harorati 77 K dan (azotning suyultirish harorati) dan oshadigan moddalar olingan. Afsuski, deyarli barcha yuqori haroratli o'ta o'tkazgichlar texnologik jihatdan rivojlangan emas (mo'rt, barqaror xususiyatlarga ega emas va boshqalar), buning natijasida niobiy qotishmalari asosidagi o'ta o'tkazgichlar hali ham texnologiyada qo'llaniladi.

O'ta o'tkazuvchanlik hodisasi kuchli magnit maydonlarni (masalan, siklotronlarda) olish uchun ishlatiladi, chunki kuchli magnit maydonlarni yaratadigan o'ta o'tkazgich orqali kuchli oqimlarning o'tishida issiqlik yo'qotishlari bo'lmaydi. Biroq, magnit maydon o'ta o'tkazuvchanlik holatini buzganligi sababli, kuchli magnit maydonlarni olish uchun magnit maydonlar deb ataladigan narsa ishlatiladi. ikkinchi turdagi o'ta o'tkazgichlar, ularda o'ta o'tkazuvchanlik va magnit maydonning birgalikda mavjudligi mumkin. Bunday o'ta o'tkazgichlarda magnit maydon namunaga kirib boradigan oddiy metallning ingichka iplari paydo bo'lishiga olib keladi, ularning har biri magnit oqimining kvantini (Abrikosov girdoblari) olib boradi. Iplar orasidagi modda supero'tkazuvchi bo'lib qoladi. II turdagi supero'tkazgichda to'liq Meissner effekti mavjud emasligi sababli, o'ta o'tkazuvchanlik magnit maydonining H c 2 ning ancha yuqori qiymatlarigacha mavjud. Texnologiyada asosan quyidagi o'ta o'tkazgichlar qo'llaniladi:

Supero'tkazuvchilarga asoslangan foton detektorlari mavjud. Ba'zilar kritik oqim mavjudligidan foydalanadilar, ular shuningdek, Jozefson effekti, Andreev aks ettirish va boshqalardan foydalanadilar. Shunday qilib, IQ diapazonida bitta fotonlarni aniqlash uchun o'ta o'tkazuvchan bir fotonli detektorlar (SSPD) mavjud bo'lib, ular detektorlarga nisbatan bir qator afzalliklarga ega. ro'yxatga olishning boshqa usullaridan foydalangan holda shunga o'xshash diapazon (PMT va boshqalar).

Supero'tkazuvchanlik bo'lmagan xususiyatlarga asoslangan eng keng tarqalgan IR detektorlarining qiyosiy tavsiflari (birinchi to'rtta), shuningdek o'ta o'tkazuvchan detektorlar (oxirgi uchtasi):

Detektor turi	Maksimal hisoblash tezligi, s −1	Kvant samaradorligi, %	, c −1	NEP seshanba
InGaAs PFD5W1KSF APS (Fujitsu)
R5509-43 PMT (Hamamatsu)
Si APD SPCM-AQR-16 (EG\&G)
Mepsikron II (kvantar)
			1 10 -3 dan kam	1 10 -19 dan kam
			1 10 -3 dan kam

II turdagi supero'tkazgichlardagi vortekslar xotira hujayralari sifatida ishlatilishi mumkin. Ba'zi magnit solitonlar allaqachon shunga o'xshash ilovalarni topgan. Bundan tashqari, suyuqlikdagi vortekslarni eslatuvchi yanada murakkab ikki va uch o'lchovli magnit solitonlar mavjud, ulardagi oqimlarning rolini faqat elementar magnitlar (domenlar) joylashgan chiziqlar o'ynaydi.

Supero'tkazgich orqali to'g'ridan-to'g'ri oqimning o'tishi paytida issiqlik yo'qotishlarining yo'qligi elektr energiyasini etkazib berish uchun supero'tkazuvchi kabellardan foydalanishni jozibador qiladi, chunki bitta yupqa er osti kabeli an'anaviy usulda quvvatni yaratishni talab qiladigan quvvatni uzatishga qodir. ancha katta qalinlikdagi bir nechta kabellar bilan chiziqli sxema. Keng tarqalgan foydalanishga to'sqinlik qiladigan muammolar kabellarning narxi va ularga xizmat ko'rsatishdir - suyuq azot doimiy ravishda supero'tkazuvchi liniyalar orqali pompalanishi kerak. Birinchi tijoriy supero'tkazuvchi elektr uzatish liniyasi 2008 yil iyun oxirida Nyu-Yorkdagi Long-Aylendda American Superconductor tomonidan foydalanishga topshirilgan. Janubiy Koreya energetika tizimlari 2015-yilgacha umumiy uzunligi 3000 km boʻlgan oʻta oʻtkazuvchan elektr uzatish liniyalarini yaratmoqchi.

Muhim dastur miniatyuradagi supero'tkazuvchi halqa qurilmalarida - SQUIDlarda mavjud bo'lib, ularning ishlashi magnit oqim va kuchlanishning o'zgarishi o'rtasidagi munosabatlarga asoslangan. Ular Yerning magnit maydonini o'lchaydigan o'ta sezgir magnitometrlarning bir qismi bo'lib, tibbiyotda turli organlarning magnitogrammalarini olish uchun ham qo'llaniladi.

Supero'tkazuvchilar maglevlarda ham qo'llaniladi.

Supero'tkazuvchi holatga o'tish haroratining magnit maydon kattaligiga bog'liqligi fenomeni kriotrolar tomonidan boshqariladigan qarshiliklarda qo'llaniladi.

Bu hodisa birinchi marta 1933 yilda nemis fiziklari Meisner va Oksenfeld tomonidan kuzatilgan. Meysner effekti o'ta o'tkazuvchanlik holatiga o'tish paytida magnit maydonning materialdan to'liq siljishi fenomeniga asoslanadi. Ta'sirni tushuntirish supero'tkazgichlarning elektr qarshiligining qat'iy nol qiymati bilan bog'liq. Magnit maydonning oddiy o'tkazgichga kirib borishi magnit oqimning o'zgarishi bilan bog'liq bo'lib, bu o'z navbatida magnit oqimning o'zgarishiga to'sqinlik qiluvchi induksiya va induktsiyali oqimlarning EMF ni hosil qiladi.

Magnit maydon o'ta o'tkazgichga chuqur kirib boradi, magnit maydonning supero'tkazgichdan siljishi, London doimiysi deb ataladigan doimiy bilan belgilanadi:

. (3.54)

Guruch. 3.17 Meysner effektining sxemasi.

Rasmda magnit maydonning chiziqlari va ularning o'ta o'tkazgichdan kritik haroratdan past haroratda siljishi ko'rsatilgan.

Harorat kritik qiymatdan o'tganda, supero'tkazgichdagi magnit maydon keskin o'zgaradi, bu esa induktorda EMF impulsining paydo bo'lishiga olib keladi.

Guruch. 3.18 Meissner effektini amalga oshiruvchi sensor.

Bu hodisa ultra zaif magnit maydonlarni o'lchash, yaratish uchun ishlatiladi kriotronlar(kommutatsiya qurilmalari).

Guruch. 3.19 Kriyotronni loyihalash va belgilash.

Strukturaviy jihatdan kriotron ikkita supero'tkazgichdan iborat. Tantal o'tkazgich atrofiga niobiy bobini o'ralgan bo'lib, u orqali nazorat oqimi o'tadi. Tekshirish oqimining oshishi bilan magnit maydon kuchi oshadi va tantal o'ta o'tkazuvchanlik holatidan odatdagi holatga o'tadi. Bunday holda, tantal o'tkazgichning o'tkazuvchanligi keskin o'zgaradi va zanjirdagi ish oqimi amalda yo'qoladi. Kriyotronlar asosida, masalan, boshqariladigan valflar yaratiladi.

Nolinchi qarshilik supero'tkazuvchanlikning yagona xususiyati emas. Supero'tkazuvchilar va ideal o'tkazgichlar o'rtasidagi asosiy farqlardan biri 1933 yilda Valter Meissner va Robert Oksenfeld tomonidan kashf etilgan Meysner effektidir.

Meysner effekti o'ta o'tkazgich tomonidan magnit maydonni u egallagan bo'shliqdan "tashqariga chiqarish" dan iborat. Bu supero'tkazgich ichida qo'llaniladigan tashqi magnit maydonga qarama-qarshi bo'lgan va uni qoplaydigan ichki magnit maydon hosil qiluvchi so'ndirilmagan oqimlarning mavjudligidan kelib chiqadi.

Tashqi doimiy magnit maydonda bo'lgan supero'tkazgich sovutilganda, o'ta o'tkazuvchanlik holatiga o'tish paytida magnit maydon o'z hajmidan butunlay siljiydi. Bu supero'tkazgichni ideal o'tkazgichdan ajratib turadi, bunda qarshilik nolga tushganda, hajmdagi magnit maydon induksiyasi o'zgarishsiz qolishi kerak.

Supero'tkazuvchilar hajmida magnit maydonning yo'qligi magnit maydonning umumiy qonunlaridan unda faqat sirt oqimi mavjud degan xulosaga kelishimizga imkon beradi. U jismoniy jihatdan haqiqiy va shuning uchun sirt yaqinida bir oz yupqa qatlamni egallaydi. Oqimning magnit maydoni supero'tkazgich ichidagi tashqi magnit maydonni yo'q qiladi. Shu nuqtai nazardan, supero'tkazgich o'zini ideal diamagnet sifatida rasmiy ravishda tutadi. Biroq, bu diamagnet emas, chunki uning ichida magnitlanish nolga teng.

Meissner effekti birinchi marta aka-uka Frits va Xaynts London tomonidan tushuntirilgan. Ular supero'tkazgichda magnit maydon sirtdan qattiq chuqurlikka - magnit maydonning London chuqurligiga kirib borishini ko'rsatdi. λ . Metalllar uchun l~10 -2 mkm.

O'ta o'tkazuvchanlik hodisasi kuzatiladigan sof moddalar ko'p emas. Ko'pincha supero'tkazuvchanlik qotishmalarda paydo bo'ladi. Sof moddalar uchun to'liq Meysner effekti sodir bo'ladi, qotishmalar uchun magnit maydon hajmdan to'liq chiqarib yuborilmaydi (qisman Meysner effekti). To'liq Meysner effektini ko'rsatadigan moddalar deyiladi birinchi turdagi supero'tkazgichlar , va qisman ikkinchi turdagi supero'tkazgichlar .

Hajmdagi ikkinchi turdagi supero'tkazgichlarda magnit maydon hosil qiluvchi dumaloq oqimlar mavjud, ammo ular butun hajmni to'ldirmaydi, lekin unda alohida iplar shaklida taqsimlanadi. Qarshilikka kelsak, u birinchi turdagi supero'tkazgichlarda bo'lgani kabi nolga teng.

Moddaning o'ta o'tkazuvchanlik holatiga o'tishi uning issiqlik xususiyatlarining o'zgarishi bilan birga keladi. Biroq, bu o'zgarish ko'rib chiqilayotgan supero'tkazgichlarning turiga bog'liq. Shunday qilib, o'tish haroratida magnit maydon yo'qligida I turdagi supero'tkazgichlar uchun T S o'tish issiqligi (yutilish yoki bo'shatish) yo'qoladi va natijada issiqlik sig'imining sakrashiga duchor bo'ladi, bu I turdagi fazali o'tishga xosdir. Supero'tkazuvchanlik holatidan normal holatga o'tish qo'llaniladigan magnit maydonni o'zgartirish orqali amalga oshirilganda, u holda issiqlik so'rilishi kerak (masalan, namuna issiqlik izolyatsiya qilingan bo'lsa, u holda uning harorati pasayadi). Va bu I tartibining fazali o'tishiga to'g'ri keladi. I tipidagi o'ta o'tkazgichlar uchun har qanday sharoitda o'ta o'tkazuvchanlikdan normal holatga o'tish I turdagi fazali o'tish bo'ladi.

"Muhammadning tobuti" deb atalgan tajribada magnit maydonni chiqarib yuborish hodisasini kuzatish mumkin. Yassi supero'tkazgich yuzasiga magnit qo'yilgan bo'lsa, u holda levitatsiya kuzatilishi mumkin - magnit unga tegmasdan, sirtdan biroz masofada osilib turadi. Hatto induksiyasi 0,001 T ga teng bo'lgan maydonlarda ham magnit bir santimetr masofaga yuqoriga siljiydi. Buning sababi shundaki, magnit maydon o'ta o'tkazgichdan tashqariga suriladi, shuning uchun o'ta o'tkazgichga yaqinlashayotgan magnit bir xil qutbli va aynan bir xil o'lchamdagi magnitni "ko'radi" - bu levitatsiyaga olib keladi.

Ushbu tajribaning nomi - "Muhammad tobuti" - afsonaga ko'ra, Muhammad payg'ambarning jasadi bo'lgan tobut hech qanday tayanchsiz kosmosda osilganligi bilan bog'liq.

Supero'tkazuvchanlikning birinchi nazariy izohi 1935 yilda Fritz va Xaynts London tomonidan berilgan. Yana umumiy nazariyani 1950 yilda L.D. Landau va V.L. Ginzburg. U keng tarqaldi va Ginzburg-Landau nazariyasi nomi bilan mashhur. Biroq, bu nazariyalar tabiatan fenomenologik edi va o'ta o'tkazuvchanlikning batafsil mexanizmlarini ochib bermadi. Birinchi marta mikroskopik darajadagi o'ta o'tkazuvchanlik 1957 yilda amerikalik fiziklar Jon Bardin, Leon Kuper va Jon Shrifferlarning ishlarida tushuntirilgan. Ularning nazariyasining BCS nazariyasi deb ataladigan markaziy elementi Kuper juft elektronlari deb ataladi.

Meysner effekti yoki Meissner-Oxsenfeld effekti o'ta o'tkazgichning o'ta o'tkazuvchanlik holatiga o'tishida magnit maydonning hajmidan chiqarib yuborilishidan iborat. Bu hodisa 1933 yilda nemis fiziklari Valter Meissner va Robert Oksenfeld tomonidan kashf etilgan bo'lib, ular qalay va qo'rg'oshinning o'ta o'tkazuvchan namunalari tashqarisida magnit maydonning tarqalishini o'lchagan.

Tajribada, qo'llaniladigan magnit maydon mavjudligida o'ta o'tkazgichlar o'zlarining o'ta o'tkazuvchanlik o'tish haroratidan pastroq sovutildi va namunalarning deyarli butun ichki magnit maydoni bekor qilindi. Ta'sir olimlar tomonidan faqat bilvosita aniqlandi, chunki o'ta o'tkazgichning magnit oqimi saqlanib qolgan: namuna ichidagi magnit maydon kamayganida, tashqi magnit maydon kuchaygan.

Shunday qilib, tajriba birinchi marta o'ta o'tkazgichlar nafaqat mukammal o'tkazgichlar ekanligini, balki o'ta o'tkazuvchanlik holatini o'ziga xos belgilovchi xususiyatni ham ko'rsatdi. Magnit maydonning siljishiga ta'sir qilish qobiliyati supero'tkazgichning birlik xujayrasi ichidagi neytrallash natijasida hosil bo'lgan muvozanatning tabiati bilan belgilanadi.

Kuchsiz magnit maydonga ega yoki umuman magnit maydoni boʻlmagan oʻta oʻtkazgich Meysner holatida ekanligiga ishoniladi. Ammo qo'llaniladigan magnit maydon juda kuchli bo'lsa, Meissner holati buziladi.

Bu erda shuni ta'kidlash kerakki, supero'tkazgichlarni ushbu buzilish qanday sodir bo'lishiga qarab ikki sinfga bo'lish mumkin.Birinchi turdagi supero'tkazgichlarda, qo'llaniladigan magnit maydonning kuchi Hc kritik qiymatdan yuqori bo'lganda, o'ta o'tkazuvchanlik keskin buziladi.

Namuna geometriyasiga qarab, magnit maydon mavjud bo'lmagan supero'tkazuvchi materialning hududlari bilan aralashtirilgan magnit maydonga ega bo'lgan oddiy material mintaqalarining ajoyib naqshiga o'xshash oraliq holatni olish mumkin.

II turdagi supero'tkazgichlarda qo'llaniladigan magnit maydon kuchini Hc1 birinchi kritik qiymatiga oshirish aralash holatga olib keladi (shuningdek, vorteks holati deb ham ataladi), bunda magnit oqim tobora ko'proq materialga kirib boradi, lekin elektr tokiga qarshilik, agar bu oqim juda katta bo'lmasa, qolmaydi.

Ikkinchi kritik quvvat Hc2 qiymatida supero'tkazuvchi holat yo'q qilinadi. Aralash holat o'ta suyuqlikdagi elektron suyuqlikdagi girdoblar tufayli yuzaga keladi, ular ba'zan fluksonlar (flyukson-magnit oqimining kvanti) deb ataladi, chunki bu girdoblar tomonidan olib boriladigan oqim kvantlangan.

Niobiy va uglerod nanotubalaridan tashqari eng sof elementar oʻta oʻtkazgichlar I toifa superoʻtkazgichlar, deyarli barcha nopoklik va murakkab oʻta oʻtkazgichlar esa II toifa oʻta oʻtkazgichlardir.

Fenomenologik jihatdan Meysner effekti aka-uka Frits va Xaynts London tomonidan tushuntirilib, ular o'ta o'tkazgichning erkin elektromagnit energiyasi quyidagi shartlarda minimallashtirilganligini ko'rsatdi:

Bu shart London tenglamasi deb ataladi. U o'ta o'tkazgichdagi magnit maydon sirtdagi har qanday qiymatdan eksponent ravishda parchalanishini bashorat qiladi.

Agar kuchsiz magnit maydon qo'llanilsa, u holda o'ta o'tkazgich deyarli barcha magnit oqimni siqib chiqaradi. Bu uning yuzasi yaqinida elektr toklarining paydo bo'lishi bilan bog'liq. Sirt oqimlarining magnit maydoni supero'tkazgichning hajmi ichidagi qo'llaniladigan magnit maydonni neytrallashtiradi. Maydonning siljishi yoki bostirilishi vaqt o'tishi bilan o'zgarmasligi sababli, bu ta'sirni yaratuvchi oqimlar (to'g'ridan-to'g'ri oqimlar) vaqt o'tishi bilan so'nmaydi.

London chuqurligidagi namunaning yuzasida magnit maydon butunlay yo'q emas. Har bir supero'tkazuvchi material o'ziga xos magnit maydonning kirib borish chuqurligiga ega.

Har qanday mukammal o'tkazgich nol qarshilikda oddiy elektromagnit induksiya tufayli uning yuzasidan o'tadigan magnit oqimdagi har qanday o'zgarishlarni oldini oladi. Ammo Meissner effekti bu hodisadan farq qiladi.

Oddiy o'tkazgich doimiy qo'llaniladigan magnit maydon mavjud bo'lganda o'ta o'tkazuvchan bo'ladigan tarzda sovutilsa, magnit oqim bu o'tish paytida siljiydi. Bu ta'sirni cheksiz o'tkazuvchanlik bilan izohlab bo'lmaydi.

Magnitning allaqachon o'ta o'tkazuvchan materialga joylashishi va undan keyin ko'tarilishi Meysner effektini ko'rsatmaydi, Meysner effekti esa, agar dastlab statsionar magnit keyinchalik kritik haroratgacha sovutilgan o'ta o'tkazgichdan qaytarilsa, namoyon bo'ladi.

Meysner holatida o'ta o'tkazgichlar mukammal diamagnetizm yoki superdiamagnetizmni namoyon qiladi. Bu shuni anglatadiki, umumiy magnit maydon ularning ichida chuqurlikda, sirtdan juda uzoq masofada nolga juda yaqin. Magnit sezuvchanlik -1.

Diamagnetizm tashqi qo'llaniladigan magnit maydon yo'nalishiga to'g'ridan-to'g'ri qarama-qarshi bo'lgan materialning o'z-o'zidan magnitlanishining paydo bo'lishi bilan belgilanadi.Ammo supero'tkazgichlar va oddiy materiallardagi diamagnetizmning asosiy kelib chiqishi juda boshqacha.

Oddiy materiallarda diamagnetizm tashqi magnit maydon qo'llanilganda elektromagnit maydon tomonidan induktsiya qilingan atom yadrolari atrofida elektronlarning orbital aylanishining bevosita natijasi sifatida yuzaga keladi. Supero'tkazuvchilarda mukammal diamagnetizm illyuziyasi faqat orbital aylanish tufayli emas, balki qo'llaniladigan maydonga (Meysner effektining o'zi) qarama-qarshi ravishda oqadigan doimiy skrining oqimlaridan kelib chiqadi.

Meysner effektining ochilishi 1935 yilda Frits va Xaynts London tomonidan o'ta o'tkazuvchanlikning fenomenologik nazariyasiga olib keldi. Bu nazariya qarshilikning yo'qolishini va Meissner effektini tushuntirdi. Bu o'ta o'tkazuvchanlik haqida birinchi nazariy bashorat qilish imkonini berdi.

Biroq, bu nazariya faqat eksperimental kuzatishlarni tushuntirdi, lekin u o'ta o'tkazuvchanlik xususiyatlarining makroskopik kelib chiqishini aniqlashga imkon bermadi. Bu keyinchalik, 1957 yilda Bardin-Kuper-Sxriffer nazariyasi tomonidan muvaffaqiyatli amalga oshirildi, undan kirib borish chuqurligi ham, Meysner effekti ham kelib chiqadi. Biroq, ba'zi fiziklarning ta'kidlashicha, Bardin-Kuper-Sxriffer nazariyasi Meysner effektini tushuntirmaydi.

Meissner effektini qo'llash quyidagi printsip bo'yicha amalga oshiriladi. Supero'tkazuvchi materialning harorati kritik qiymatdan o'tib ketganda, uning atrofidagi magnit maydon keskin o'zgaradi, bu esa bunday material atrofida o'ralgan lasanda EMF impulsining paydo bo'lishiga olib keladi. Va nazorat o'rashining oqimini o'zgartirib, siz materialning magnit holatini boshqarishingiz mumkin. Ushbu hodisa maxsus sensorlar yordamida ultra zaif magnit maydonlarni o'lchash uchun ishlatiladi.

Kriyotron - Meissner effektiga asoslangan kommutatsiya qurilmasi. Strukturaviy ravishda u ikkita supero'tkazgichdan iborat. Tantal novda atrofida niobiy bobini o'ralgan bo'lib, u orqali nazorat oqimi o'tadi.

Tekshirish oqimining oshishi bilan magnit maydon kuchi oshadi va tantal o'ta o'tkazuvchanlik holatidan odatdagi holatga o'tadi. Bunday holda, tantal o'tkazgichning o'tkazuvchanligi va boshqaruv pallasida ish oqimi chiziqli bo'lmagan tarzda o'zgaradi. Kriyotronlar asosida, masalan, boshqariladigan valflar yaratiladi.