Süperiletkenlik Nedir?

Sayfayı Yazdır

Metal ve alaşımların bir çoğunda sıcaklık mutlak sıfıra(-273C derece) yakın sıcaklıklara kadar düşürüldüğünde elektirik direnci aniden sıfıra düşer. Böyle bir durum ilk defa 1911′de Kamerlingh Onnes tarafından gözlenmiş ve bu olaya süperiletkenlik ismi verilmiştir. 1908 yılında helyum gazını sıvılaştırmayı başaran Onnes bu sayede metallerin düşük sıcaklıklardaki elektriksel özelliklerini inceleyebilmiştir. Onnes yaptığı bu çalışmalardan dolayı 1913 yılında Nobel fizik ödülünü almıştır.

Bir iletkenin sıfır dirençli süperiletken haline geçmesi için gerekli temel şart düşük sıcaklıktır. Ama düşük sıcaklık tek başına yeterli değildir. Çünkü yeteri kadar kuvvetli bir manyetik alan süperiletkenliği yok eder. Bu nedenle manyetik alanında belli bir değerin altında olması gerekir. Her madde için farklı olan bu manyetik alana kritik manyetik alan şiddeti denir. Ayrıca süper iletkenliğe geçiş sıcaklığınada kritik sıcaklık denir. Kritik sıcaklık her süperiletken madde için farklı değerdedir. Bu kritik sıcaklık değerinin altına kadar soğutulan bazı maddelerin süperiletken hale geçeceğini söylemiştik. Tabi burada düşük sıcaklık derken ne kadar düşük sıcaklıklardan bahsettiğimizi anlamak gerekiyor. İlk keşfedilen süperiletken olan civanın süperiletkenliğe geçiş sıcaklığı -269C derecedir. Bu kadar düşük sıcaklıklara normal soğutucularla ulaşmak mümkün değildir. Bu nedenle süperiletkenler sıvı helyum gibi çok düşük sıcaklıklarda sıvılaşan gazlar kullanılarak soğutulur. Günümüzde bile en yüksek süper iletkenliğe geçiş sıcaklığı -150C derece civarındadır.

Süperiletkenlerin doğru akıma hiç direnç göstermemesinin yanısıra bir diğer önemli özellikleri manyetik alanı dışlamalarıdır. Yani bir süperiletkenin üzerine yaklaştırılan bir mıknatıs sanki karşısında eş kutuplu bir mıknatıs varmış gibi itilir. Bu olaya Meissner Etkisi denir. Meissner etkisinin nedeni süperiletkene yaklaştırılan mıknatısın süperiletken üzerinde oluşturduğu akımlar sebebiyle dış manyetik alana eşit fakat ters yönde bir manyetik alan oluşmasıdır. Bu etki süperiletkenleri bazı levitasyon uygulamaları için kullanışlı kılmaktadır.

Süperiletken üzerine yaklaştırılan hafif fakat kuvvetli bir mıknatıs süperiletkenin oluşturduğu manyetik alan tarafından itilir. Bu itme kuvveti mıknatısın ağırlığına eşit olduğu durumda ise mıknatıs havada asılı kalabilir. Burada süperiletkenlerin yerçekimini engellediği gibi bir kanıya kapılmak yanlıştır. Çünkü süperiletkenin üzerine yaklaştırılan mıknatıs eğer yeteri kadar hafif veya güçlü değilse yerçekiminin etkisiyle süperiletkenin üzerine düşeceği kolayca görülebilir. Arıca mıknatıs özelliği göstermeyen maddelerde bu yöntemle havada asılı tutulamaz.

Son olarak süperiletkenlerin uygulama alanlarına birkaç örnek gösterelim.Süperiletken mıknatıslar MR görüntülemede, parçacık hızlandırıcılarında, maglev trenlerde(yani manyetik kuvvetler yardımıla rayların birkaç cm üzerinde hareket eden çok hızlı trenlerde) ve bazı hassas algılayıcılarda kullanılmaktadır.

Yazar: Şenol GÜNEŞ