Tegoroczną Nagrodę Nobla z fizyki otrzymali dwaj Rosjanie: Aleksiej A. Abrikosow i Witalij L. Ginzburg oraz Amerykanin Anthony J. Leggett. Nagrodzono ich za “pionierski wkład do teorii nadprzewodnictwa i nadciekłości“.

Przepływ bez oporu

Tegoroczna Nagroda Nobla z fizyki została przyznana trójce fizyków, którzy wnieśli decydujący wkład w rozważania dwóch zjawisk fizyki kwantowej: nadprzewodnictwa i nadciekłości. Nadprzewodnictwo jest używane między innymi w obrazowaniu rezonansem magnetycznym w badaniach medycznych i w akceleratorach cząstek. Wiedza o nadciekłych przepływach może dać nam głębszy wgląd we własności, zgodnie z którymi zachowuje się materia w swoim najniższym i najbardziej podstawowym stanie.

W niskich temperaturach (kilka stopni powyżej zera bezwzględnego) pewne metale pozwalają na przepływ prądu elektrycznego bez stawiania mu oporu. Takie nadprzewodzące materiały mogą również wypierać z siebie (całkowicie bądź częściowo) pola magnetyczne. Te, które wypierają całkowicie nazywane są nadprzewodnikami I typu, a teoria wyjaśniająca to zjawisko została nagrodzona Nagrodą Nobla w 1972 roku. Bazuje ona na fakcie, że elektrony łączą się w pary. Nie jest jednak adekwatna do wyjaśnienia nadprzewodnictwa w materiałach ważnych z technicznego punktu widzenia. Nadprzewodniki II typu pozwalają współistnieć nadprzewodnictwu i magnetyzmowi w tym samym czasie i zachowują swoje własności nadprzewodnictwa w silnych polach magnetycznych. Aleksiejowi Abrikosowowi udał się wyjaśnić to zjawisko teoretycznie. Punktem wyjściowym jego badań była teoria sformułowana dla nadprzewodników I typu przez Witalija Ginzburga i innych. Abrikosowi udało się ją uczynić właściwą dla typu II. Wprawdzie te teorie zostały sformułowane w latach pięćdziesiątych, to jednak uzyskały nową ważność po odkryciu materiałów o zupełnie nowych własnościach. Pewne substancje mogą stawać się nadprzewodnikami w dość wysokich temperaturach i w obecności silnych pól magnetycznych.

W niskich temperaturach ciekły hel uzyskuje własności nadciekłości, to znaczy traci swoją lepkość i może przepływać bez stawiania oporu. Atomy rzadkiego izotopu 3He muszą tworzyć pary, podobnie jak ma to miejsce w metalicznych nadprzewodnikach. Teoria wyjaśniająca sposób oddziaływania atomów w stanie nadciekłych została sformułowana w latach siedemdziesiątych przez Anthony’ego Leggetta. Ostatnie badania pokazują w jaki sposób porządek nadciekłości przechodzi w chaos i turbulencje. Jest to jednym z dotąd nierozwiązanych problemów fizyki klasycznej.

Informacje o nagrodzonych

Aleksiej Abrikosow urodził się w 1928 roku w Moskwie. Jest obywatelem rosyjskim i amerykańskim. Doktorat uzyskał w 1951 roku w moskiewskim Instytucie Problemów Fizycznych. Pracuje w znajdującym się w stanie Illinois Materials Science Division (Wydział Nauk Materiałowych) w Argonne National Laboratory (Narodowe Laboratorium w Argonne).

Witalij Ginzburg urodził się w 1916 roku w Moskwie, uzyskał doktorat na Uniwersytecie Moskiewskim. Kierował grupą fizyków teoretycznych w Instytucie Fizyki imienia Lebiediewa w Moskwie.

Anthony Leggett urodził się w 1938 roku w Londynie. Ma obywatelstwo brytyjskie i amerykańskie. Doktoryzował się w 1964 roku na Oxfordzie. Pracuje na Wydziale Fizyki w Uniwersytecie stanu Illinois w Urbana-Champaign.

Autor

Michał Matraszek

Komentarze

  1. Anonymous    

    Nadprzewodnictwo, nadciekłość — Jeśli nie stanowi to problemu dla posiadacza takiej wiedzy lub znający źródło tej wiedzy, proszę o informację na temat; nadprzewodnictwo i nadciekłość. Z góry dziękuję, Andrzej

    1. Tomek    

      zjawiska kwantowe — Zjawiska nadprzewodnicta i nadcieklosci to zjawiska czysto kwantowe. Na ich wyjasnieniu spedzili wiele czasu takie osobistosci jak Landau czy Cooper. Zreszta Landau gdyby zyl dzisiaj dostalby nobla, bo to wlasnie teoria Landaua-Ginzburga zostala uchoronowana (ten drugi zyje i dostal nagrode). Skad sie biora te zjawiska. Otoz okazuje sie, ze w niskich temperaturach zjawiska kwantowe powoduja, ze ukladowi (wbrew zdrowemu rozsadkowi) bardziej oplaca sie nie tracic energii niz ja tracic. W przypadku nadprzewodnictwa tworza sie tzw. pary coopera (dwa elektrony o dokladnie przeciwnych pedach i spinach) i jezeli tylko temperatura nie jest zbyt duza to nie oplaca sie takiej pary rozrywac – krysztal staje sie nadprzewodzacy. Teoretyczny model jest dosc skomplikowany, ale mozna to sobie wyobrazac jak bal – dwie osoby tanczac ze soba sa blisko siebie i ich ruchy sa zsynchronizowane. Nawet jak zderza sie z inna para to nadal tancza ze soba. Trzeba dobrze przygrzac, zeby ich rozerwac. Takie jest nadprzewodnictwo niskotemperaturowe. W przypadku nadprzewodnictwa wysokotemperaturowego jest inaczej – jak na dyskotece. Osoby tanczace sa zazwyczaj daleko od siebie i laczy ich tylko wzrok. ALe ruchy maja nadal zsynchronizowane. Ten przypadek jest trudniejszy teoretycznie i do dzis jest wiele pytan na ktore nie udzielono odpowiedzi. To tak troszke zeby przyblizyc… Pozdrawiam,

    2. Anonymous    

      nadciekłość

      > Jeśli nie stanowi to problemu dla posiadacza takiej wiedzy
      > lub znający źródło tej wiedzy, proszę o informację na temat;
      > nadprzewodnictwo i nadciekłość. Z góry dziękuję, Andrzej

  2. Konrad    

    Nadprzewodnictwo wysokotemperaturowe — Witam wszystkich !!! Mam do was ludzie bardzo goraca prozbe jesli ktokolwiek z was ma jakies materialy na podany przezemnie temat (nadprzewodnictwo wysokotemperaturowe) to bardzo prosze o przeslanie mi go na adres predator4@wp.pl.

    z gory dziekuje
    z powazaniem
    Konrad K.

  3. Robert    

    nadprzewodnictwo w informatyce kwantowej — Czy mógłbym się dowiedzieć, czy jest jakieś praktyczne wykorzystanie nadprzewodników w komputerach? Wiem, że można budować bramki logiczne wykorzystując złącze Josepsona. Czy są jeszcze jakieś inne elementy nad którymi prowadzone są prace?

Komentarze są zablokowane.