TEXT 14
SUPERCONDUCTIVITY AT ROOM TEMPERATURE
Several years ago an experiment was performed at the Massachusetts Institute of Technology that demonstrated the possibility of constructing a perpetual-motion machine. An electric current was induced to flow around a small ring of metal. The ring was then set aside. A year later the current was found to be still circulating in the material of the ring; what is more, it had not diminished by a measurable amount during this period! Although physicists object instinctively to the idea of perpetual motion and refer to such currents euphemistically as "persistent currents", they are obviously extremely persistent currents.
The secret of this extraordinary phenomenon is of course that the metal must be kept very cold — in fact, within a few degrees of absolute zero (—273 degrees Centigrade). Below a characteristic "transition temperature" certain metals spontaneously enter what is known as the superconducting state, in which a stream of electrons can flow without encountering any resistance in the form of friction. Since friction is the cause of the failure of all mechanical perpetual-motion machines, its total absence in this case allows the initial current to persist indefinitely without any further input of energy, thereby violating the traditional doctrine of the impossibility of perpetual motion.
Actually the phenomenon of superconductivity is not at all rare. Since its discovery by the Dutch physicist Heik Kamerlingh Onnes more than 50 years ago many different metals and several hundred alloys composed of these metals have been identified as superconductors. As might well be expected, the technological potential of perpetual-motion machines based on the principle of superconductivity is virtually unlimited. Lossless power transmission, enormously powerful electromagnets, more efficient motors, amplifiers, particle accelerators and even computers are just a few of the serious proposals for the exploitation of superconductivity that have been put forward in the past 50 years. The main drawback of all these schemes involves the very low temperatures typically associated with superconductors; the complex and bulky refrigeration equipment required to maintain such metals in the superconducting state makes most of the proposed applications as yet economically unfeasible. The hope that the problem of refrigeration might some day be circumvented by the discovery of superconductors with higher transition temperatures has led to the investigation of a large number of alloy combinations of the known superconducting metals. Although many new superconducting alloys have been found, the outlook for high-temperature metallic superconductors is not bright. The highest transition temperature recorded so far is only 18.2 Kelvin (degrees Centigrade above absolute zero), which is still well below the temperature range accessible to simple refrigeration systems. Moreover this work has yielded a considerable amount of statistical evidence that suggests that it is extremely unlikely that an alloy will ever be found with a transition temperature appreciably higher than about 20 degrees K.
What about the possibility of discovering some other substance — perhaps a nonmetallic one — that would be superconducting at higher temperatures? As a matter of fact it is an especially opportune time to investigate such a possibility in view of the great theoretical advances that have been made in recent years towards understanding the superconducting state. Of particular interest is the possibility of synthesizing an organic substance that would mimic the essential properties of a superconducting metal. Calculations have shown that certain organic molecules should be able to exist in the superconducting state at temperatures as high as room temperature (about 300 degrees K) and perhaps even higher!
СВЕРХПРОВОДИМОСТЬ В ТЕМПЕРАТУРЕ КОМНАТЫ{МЕСТА}
Несколько лет назад эксперимент был выполнен в Институте Штата Массачусетс Технологии, которая демонстрировала возможность строительства машины{механизма} бесконечного движения. Электрический ток был вызван течь вокруг маленького кольца металла. Кольцо тогда было обойдено. Год спустя поток{ток}, как находили, все еще циркулировал в материале кольца; что является больше, это не уменьшилось измеримым количеством в течение этого периода! Хотя физики возражают инстинктивно против идеи относительно бесконечного движения и обращаются{относятся} к таким потокам{току} эвфимистически как "постоянные потоки{ток}", они - очевидно чрезвычайно постоянные потоки{ток}.
Тайна этого экстраординарного явления состоит конечно в том, что металл должен быть сохранен очень холодным - фактически, в пределах нескольких степеней{градусов} абсолютного ноля (-273 Стоградусные степени{градуса}). Ниже характерной "температуры перехода" определенные металлы спонтанно входят в то, что известно как государство{состояние} суперпроведения, в котором поток электронов может течь, не сталкиваясь ни с каким сопротивлением в форме трения. Так как трение - причина отказа{неудачи} всех механических машин{механизмов} бесконечного движения, его полное отсутствие в этом случае позволяет начальному потоку{току} сохраняться неопределенно без дальше введенного из энергии, таким образом нарушая традиционную доктрину невозможности бесконечного движения.
Фактически явление сверхпроводимости нисколько не редко. Начиная с его открытия голландским физиком Хеиком Камерлингом Оннесом больше чем 50 лет назад много различных{других} металлов и несколько сотен сплавов, составленных из этих металлов были идентифицированы{опознаны} как сверхпроводники. Как мог бы хорошо ожидаться, технологический потенциал машин{механизмов} бесконечного движения, основанных на принципе сверхпроводимости фактически неограничен. Передача энергии без потерь, чрезвычайно мощные электромагниты, более эффективные двигатели, усилители, ускорители частиц и даже компьютеры - только несколько из серьезных предложений об эксплуатации сверхпроводимости, которые были выдвинуты за прошлые 50 лет. Главный недостаток{препятствие} всех этих схем вовлекает очень низкие температуры, типично связанные со сверхпроводниками; сложное и большое оборудование охлаждения, требуемое поддерживать{обслуживать} такие металлы в государстве{состоянии} суперпроведения делает большинство предложенных заявлений{применений} пока еще экономически невыполнимым. Надежда, что проблема охлаждения могла бы однажды обойтись открытием сверхпроводников с более высокими температурами перехода, привела к исследованию{расследованию} большого количества комбинаций сплава известных металлов суперпроведения. Хотя много новых сплавов суперпроведения были найдены, перспектива для высокотемпературных металлических сверхпроводников не ярка. Самая высокая температура перехода, зарегистрированная пока - только 18.2 Келвинов (степени{градусы}, Стоградусные выше абсолютного ноля), который является все еще значительно ниже температурного диапазона, доступного для простых систем охлаждения. Кроме того эта работа привела к значительному количеству статистического свидетельства{очевидности}, которое предлагает, что крайне маловероятно, что сплав будет когда-либо находиться с температурой перехода заметно выше чем приблизительно 20 степеней{градусов} K.
Что относительно возможности обнаружения некоторого другого вещества{сущности} - возможно неметаллический - который суперпровел бы в более высоких температурах? Фактически это - особенно подходящее время, чтобы исследовать такую возможность ввиду больших теоретических авансов{достижений}, которые были сделаны в последние годы к пониманию государства{состояния} суперпроведения. Особенно интересный - возможность синтезирования органического вещества{сущности}, которое подражало бы существенным свойствам металла суперпроведения. Вычисления показали, что определенные органические молекулы должны быть в состоянии существовать в государстве{состоянии} суперпроведения в температурах столь же высоко как температура комнаты{места} (приблизительно 300 степеней{градусов} K) и возможно еще выше!