А
79
∑
АБСОЛЮТ БЕЙТАРАП БӨЛШЕК – АЭРОСТАТИКА
90
91
Температура төмендеген кезде сынап кедергісінің секірісті түрде жоюылуын
ең алғаш рет 1911 ж. голланд физигі Хейке (Гейке)
Камерлинг-Оннес (1853 –
1926) байқаған (1-сызба). Ол сынаптың Т = 4,15 К температурада жаңа күйге ау-
ысатыны туралы қорытындыға келіп, бұл құбылысты «
асқынөткізгіштік» деп
атаған. Кейіннен Камерлинг-Оннес сынаптың электрлік кедергісінің жеткілікті
күшті магнит өрісінде Т < Т
к
қайтадан қалпына келетінін байқаған. Кедергінің
нөлге дейін кемуі температуралық тар алқапта жүзеге асатынын, бұл температура
таза үлгілер үшін 10
–3
–10
–4
К аралығында болады да қоспалар қосылған жағдайда
және басқа кемтіктік (дефект) құрылымы болса артатын болады.
Асқынөткізгіштік күйдегі сақинада іс жүзінде өшпейтін ток қоздырылады.
Бұл тәжірибеде асқынөткізгіштік металдан екі сақина (біреуі үлкен екіншісі одан
кіші) жасалып, оның үлкені қозғалмастай болып бекітілген, ал осы сақинаның
ортасына екіншісі серпімді жіпке байланып ілінген. Жіп ширатылмай тұрған кезде
әлгі екі сақинаның жазықтығы бірімен-бірі белгілі бір бұрыш жасап орналасқан.
Сақиналар магнит өрісінде кризистік температурадан төменгі температураға дейін
суытылған соң магнит өрісі ажыратылғанда сақиналарда ток қоздырылады да,
олар бір-бірімен өзараәсерлесіп, сақиналар
орналасқан жазықтықтардың арасындағы
бастапқы бұрышты кемітуге әрекеттенеді.
Жіп иіріледі, ал иірілу бұрышының тұрақты
болуы, әлгі сақиналардағы токтардың
өшпейтіндігінің айғағы болады. Тәжірибелер
асқынөткізгіштік күйдегі металл кедергісінің
10
–29
Ом·см-ден аз болатынын айғақтаған.
Таза Сu немесе Ag үлгілерінің сұйық гелий
температурасындағы кедергілері 10
–9
Ом·см.
Бірақ та
асқынөткізгіш идеал өткізгіш
бола алмайды. 1933 ж. неміс физигі Вольтер
Мейеснер (1882 – 1974) және
Р.
Оксенфельд әлсіз магнит өрісінің металл асқынөткізгіш күйге ауысқанға дейінгі
кезде де немесе одан кейін де іске қосылғанына қарамастан асқын өткізгіштің
бойына терең сіңе (ене) алмайтынын анықтаған. Идеал өткізгіш (аз кедергісі
жойылатын) өзінен өтетін магниттік ағынды қармап қалуы қажет (2-сызба, а, б, в).
Сыртқы магнит өрісінің қатысуы кезінде асқынөткізгіштік үлгіден магниттік
өрісті сыртқа қарай ығыстыру осы үлгінің идеал диамагнетик ретінде болатынын
аңғартады.
Асқынөткізгіштік жеткілікті күшті магнит өрісіндегі өзінің тәртібі бойынша екі
үлкен топқа:
1-текті және 2-текті асқынөткізгіштік топтарына ажыратылады.
2-сызба. Асқынөткізгіш шардың және
кедергісі жойылатын шардың маңайын-
да магнит өрісінің үлестірулері: а –
Т>Т
к
болғанда; б – Т<Т
к
болғанда, Н
сн
≠
0; в – Т<Т
к
болғанда, Н
сн
= 0.
А
79
∑
АБСОЛЮТ БЕЙТАРАП БӨЛШЕК – АЭРОСТАТИКА
90
91
Тұрақты электр тогы үшін асқынөткізгіштік кедергісі толық жойылған идеал
өткізгішке айналады. (Таза металдың асқынөткізгіштікке ауысу үрдісі 1-сызбада
кескінделген). Асқынөткізгіш металдан жасалған сақинада индукцияланған ток
ұзақ уақыт сақталады. Таза металдардың ішіндегі
кризистік температурасы
ең жоғарғысы ниобий (Т
к
= 9,22 К), ал
ең төменгісі иридий (
Т
к
= 0,140 К).
Асқынөткізгіштерде байқалған ең жоғарғы кризистік температура 20 К (Nb
3
Al–
Nb
3
Ge қорытпасы). Әдетте жақсы өткізгіш болып табылатын
алтын, күміс, мыс
тәрізді металдар асқынөткізгіш күйге ауыспайды.
Асқынөткізгіштердің физикалық табиғаты электр кедергісінің жойылуынан
басқа да қасиеттердің өзгеруімен сипатталады. Олардың магниттік, жылулық, т.б. да
қасиеттері күрт өзгеретіндіктен, асқынөткізгіштік төмен температурадағы заттың
ерекше күйі ретінде қарастырылады. Қалыпты жағдайда өткізгіштерді сыртқы маг-
нит өрісіне орналастырғанда, магнит индукциясы парамагниттердің ішінде артады,
ал диамагниттердің ішінде кемиді. Асқынөткізгіш күйге ауысқанда, зат магнит
индукциясының күш сызықтарын өзінен тысқары ығыстырып шығарады (2-сыз-
ба). Сондықтан асқын өткізгіштердің ішінде магниттік индукция нөлге теңеледі.
Мейснер эффектісі деп аталатын бұл құбылыс металдың сыртқы бетіндегі
асқынөткізгіш токтың магнит өрісі мен сыртқы магнит өрісінің теңгерілуі
нәтижесінде пайда болады. Сыртқы өріс кернеулігі белгілі бір шамадан артқанда
асқынөткізгіштік тегіне және оның температурасына байланысты өзгереді. Кез
келген ток магнит өрісін туғызатындықтан, асқынөткізгіш ішіндегі тоқтың да
асқынөткізгіштігін бұзатын кризистік шама болады. Асқынөткізгіштердің жылу
сыйымдылығы сол температурадағы қалыпты өткізгіштің жылу сыйымдылығынан
кем болады. Асқынөткізгіштік күйдегі заттар жылу алмасу үрдістеріне сезімтал
келеді. Мысалы, аз жылу жоғалту нәтижесінде өте тез суынады. Асқынөткізгіштер-
дің жеңіл изотоптары ауырларымен салыстырғанда асқынөткізгіштік күйге
жоғарырақ температурада ауысады.
1967 ж. – американ физиктері Джон
Бардин (1908 – 1991), Леон
Купер
(1930 – ?) және Джон
Шриффер (1931–?) жүргізген жан-жақты зерттеулер
асқынөткізгіштіктің теориясын тұжырымдауға мүмкіндік берді. Электрон электрлік
күштер арқылы кристалдық торды полярландырады. Полярландыру кезінде өзінің
периодтық құрылымын өзгерткен тор басқа бір электронмен әсерлесу нәтижесінде
бастапқы және соңғы электрондар арасында өзара тартылыс күші туады,
асқынөткізгіштік байқалатындай төменгі температурада осы тартылыс күшінің
мөлшері электрондар арасындағы кулондық өзаратебіліс күшінен артық болады.
Тебіліс күшінің әсерін жеңген электрондар бір-бірімен қосақталған электрондар
