手机版 | 登陆 | 注册 | 留言 | 设首页 | 加收藏
当前位置: 网站首页 > 世界科技百科 > 物理大发现 > 文章 当前位置: 物理大发现 > 文章

超导现象的发现

时间:2019-09-28    点击: 次    来源:网络    作者:佚名 - 小 + 大

超导现象的发现

  

1911 年,从著名的莱顿大学低温实验室里传出了一个惊人的消息:水银

在零下 269 摄氏度的条件下,它的电阻消失了。

过去,人们从未想到过导体的电阻可以变得一点也没有。电阻可以说是

一种同时具有“优”“缺”点的性能。我们知道白炽灯泡能亮是由于灯丝有

电阻,电炉能烧饭也得归功于炉丝的电阻。但是,在输电线上,在电动机里,

在电子器件中,电阻使电能产生白白的消耗,电阻越大,电的消耗也越大,

在这种情况下,我们希望电阻越小越好,最好是没有,如今真的能让电阻消

失,这对电气工程来说,真是一个大喜讯。

发现这个现象的是荷兰物理学家卡麦林—翁纳斯。翁纳斯领导的实验室

是世界上“最冷的地方”,虽然莱顿城里鲜花常开,但是实验室里制造出来

的低温,比南极或北极的最低温度(-88℃)还要低几倍。

低温世界是一个魔术般的世界,把一束鲜花放在液态氮中一浸,拿出来

向地上一摔,鲜花就会像玻璃一样破碎;把一只橡皮球放在液态氮里一浸,

拿出来以后,能像铃铛一样敲响。水银在低温下冻得比铁还硬,可以用锤子

把它钉在墙上;在液氮中冻硬的面包,在漆黑的房间里竟然发出天蓝色的光

辉。

翁纳斯简直被这童话般的世界迷住了。他决心获得更低的温度。当时,

科学家已经能把除了氦气以外的气体全部都变为液态。利用液态氢,已获得

了-253℃的低温。但是,要使氦气变成液态困难还很大。例如在液体氦的温

度下,连空气都会变成固体。如果不小心与空气接触,空气便会立刻在液体

氦的表面上结成一层坚硬的盖子。但是翁纳斯是一位出色的实验专家,这一

点困难是吓不倒他的。

翁纳斯出身在一个书香之家,叔叔伯伯都是知名的学者,父母也是博学

之士。翁纳斯从小就表现出对于数学、物理的天分。他不仅喜欢读书,把家

中丰富的藏书读个遍,还喜欢动手实验。


翁纳斯有一次做实验时,化学药品引燃了周围的织物,等他发现时,火

势已不可控制,火借风势,刹时间半座楼就被烧毁了。他被吓坏了,逃到野

外,在灌木丛中躲了一夜。

救过火以后,父母亲才发现翁纳斯丢了。于是又连夜寻找直到次日的凌

晨。看到缩成一团的小翁纳斯,又冷又害怕,父亲非常心疼,他一把抱起儿

子说,“我的孩子,别害怕,为了研究科学,你就是把自家的房子全拆了,

把田地全毁了,我也不会埋怨你的。”父母的教育对翁纳斯产生了极大的影

响。

翁纳斯的成就还要感谢两位老师的精心培养。18 岁的翁纳斯进入德国海

德堡大学学习,深受著名化学家本生和学者基尔霍夫的器重。在两位导师的

指导下,他养成了锲而不舍、精益求精的治学态度,很快就获得博士学位。

29 岁就担任莱顿大学物理学主任教授,并着手在该校建立一个低温实验室。

提起科研,提起实验室,在有些人的心目中总是明亮的屋子,轻松的工

作,只要按一下电钮就可以了。实际上,低温实验室简直像一个车间,实验

室里充满了管道,还有隆隆作响的真空泵。因为低温不是一下子就能获得的。

必须沿着温度的台阶一步一步向下走,温度越低就越困难。翁纳斯先用液化

氯甲烷达到-90℃,用乙烯达到-145℃,用氧气达到-183℃,用氢气达到-253

℃。终于在 1908 年成功地实现了最后一种“永久气体”——氦气的液化,得

到了-269℃的低温。在这以后,他用液氦抽真空的方法,得到-272℃。

这个温度属于超低温,当时世界上只有莱顿大学的低温实验室可以得到

这么低的温度。翁纳斯和他的同伴在这得天独厚的条件下进行极低温度下的

各种现象的研究。他们发现水银、铅、锡一般降温到该物质的特性转变点以

下时,电阻会突然消失,变成“超导电性”物体。

这就是说,在一个超导线圈中一旦产生了电流就会周而复始地流下去。

因为电阻已经消失,电流不会在流动中衰减,翁纳斯把一个铅制的线圈放在

液体氦中,铅圈旁放一块磁铁,突然把磁铁撤走,根据法拉第发现的电磁感

应,铅圈内便产生了感应电流。

果然,在低温的条件下,电流不断地沿着铅圈转起来,就像不知疲倦的

一匹马一样。1954 年 3 月 16 日的一次类似实验,电流持续了长达两年半的

时间,一直到 1956 年 9 月 5 日才由于液态氦供应不上而终止。理论计算表明,

如果保持这种低温条件,电流就是流 10 万年也不会衰减。

这种现象物理学称为超导现象。1913 年,翁纳斯因为这项重大的发现获

诺贝尔奖。翁纳斯之所以能获得这种殊荣,与他的治学态度有关。他在总结

自己一生探索经验时说:“只要一养成做学问的习惯,那就跟一日三餐那样,

到时不吃不喝,就会感到饥渴难忍。有了做学问的习惯,还要牢记一点,那

就是专和精。跟整个知识相比,个人所掌握的实在太渺小了。我认为,人可

以在专和精中求广博;如果想懂得一切,那显然是不切实际的无稽之谈。”

翁纳斯的这一番话是值得人们深思的。他的一生也确实是这样做的。在

逝世的前两年,他已是 71 岁的老人,仍然经常通宵达旦地工作,直到他 1926

年逝世之日。


上一篇:镭和钋

下一篇:没有了

推荐阅读
备案ICP编号  |   QQ:81962480  |  地址:上海金海路  |  电话:12345678910  |  
Copyright © 2019 MAPDF Studio 版权所有,授权www.mapdf.net使用 Powered by MAPDF.net