الأداء الفائق للنيوبيوم في التطبيقات فائقة التوصيل
منذ زمن بعيد، اكتشف الناس أن الخواص الكيميائية لبعض المواد تتغير فجأة وتصبح "فائقة التوصيل" دون مقاومة تذكر عندما تنخفض درجة الحرارة إلى ما يقارب الصفر المطلق. وبدأ يطلق على درجة حرارة أداء هذه المادة الغريبة "فائقة التوصيل" درجة الحرارة الحرجة. وغني عن القول أن درجة الحرارة الحرجة لجميع أنواع المواد ليست واحدة.
فكما هو معروف للجميع، ليس من السهل الحصول على درجات حرارة منخفضة للغاية ويدفع الناس ثمناً باهظاً مقابل ذلك. وكلما اقتربنا من الصفر المطلق، كلما زادت الحاجة إلى الدفع. أما بالنسبة للمادة فائقة التوصيل، بالطبع، كلما كانت درجة الحرارة الحرجة أعلى كان ذلك أفضل. هناك العديد من العناصر ذات الأداء فائق التوصيل الفائق، والنيوبيوم من أعلى درجات الحرارة الحرجة. تبلغ درجة الحرارة الحرجة للسبائك المصنوعة من النيوبيوم درجة حرارة حرجة تصل إلى درجة حرارة مطلقة تتراوح بين 18.5 و21 درجة، وهي أهم المواد فائقة التوصيل.
قام الناس ذات مرة بتجربة من هذا القبيل حيث قاموا بتطبيق حلقةمعدنية من النيوبيوم التي تبرد إلى حالة التوصيل الفائق على تيار كهربائي ثم فصلوه، ثم أغلقوا الجهاز بأكمله في وقت لاحق وأبقوه بارداً. وبعد عامين ونصف، وعند تشغيل الأداة وجدوا بعد تشغيلها أن تيار حلقة النيوبيوم استمر في التدفق، وكانت قوة التيار هي نفسها تقريباً نفس قوة التيار الذي كان يتدفق في حالة الطاقة الجديدة!
يمكننا أن نلاحظ أن المواد فائقة التوصيل لا تفقد التيار تقريبًا من التجربة. ستتحسن كفاءة الإرسال بشكل كبير باستخدام كابل فائق التوصيل لأنه لن يكون هناك أي فقدان للطاقة من خلال التيار بسبب عدم وجود مقاومة.
صمم أحدهم نوعًا من قطار ماجليف فائق السرعة مزودًا بعجلة مغناطيسية فائقة التوصيل، مما جعل القطار بأكمله يطفو فوق مدار حوالي عشرة سنتيمترات بحيث لا يوجد احتكاك بين القطار والمسار وتقل مقاومة الحركة. يمكن أن تصل سرعة قطار ماغليف الذي يحمل مائة شخص إلى أكثر من خمسمائة كيلومتر في الساعة من خلال قوة دفع تبلغ مائة حصان فقط.
عندما يتم لف حزام من النيوبيوم والقصدير بطول 20 كيلومتراً حول حافة قطرها 1.5 متر، يمكن أن ينتج اللف مجالاً مغناطيسياً قوياً ومستقراً لرفع وزن 122 كجم وجعله معلقاً فيه. إذا أمكن استخدام هذا النوع من المجال المغناطيسي في تفاعل الاندماج النووي الحراري والتحكم في تفاعل الاندماج النووي الحراري القوي، فمن الممكن أن يوفر لنا الكثير من الطاقة الرخيصة والتي لا نهاية لها تقريبًا.
قراءة ذات صلة: دور النيوبيوم في المواد فائقة التوصيل
Chin Trento
