Nuclear Science
STKC 2554

100 ปีกับสภาวะการนำไฟฟ้ายวดยิ่ง

คณาทิพ  เบ่าล่าย เกตุแก้ว  ศรีวับ
มหาวิทยาลัยทักษิณ
และ รพพน พิชา
สถาบันเทคโนโลยีนิวเคลียร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน)

ในเวลา 100 ปี ตั้งแต่มีการค้นพบสภาวะการนำไฟฟ้ายวดยิ่ง (superconductivity) นั้น ได้มีความก้าวหน้าในหลายด้าน ในที่นี้เราจะมากล่าวถึงชนิดของตัวนำไฟฟ้ายวดยิ่งแบบต่าง ๆ และเหตุการณ์ที่นับเป็นจุดสำคัญของการพัฒนา เทคโนโลยีที่มีความหมายต่อโลกอย่างยิ่งนี้ ตั้งแต่ตัวนำไฟฟ้ายวดยิ่งแบบที่ใช้งานกันกว้างขวางจนไปถึงการมา ของคอปเปอร์ออกไซด์ รวมทั้งวัสดุอินทรีย์ และเหล็กออกไซด์ซึ่งเพิ่งได้รับการค้นพบ
1908:
ไฮเก คาเมอร์ลิงค์ ออนส์ ชนะการแข่งขันทางวิทยาศาสตร์กับเจมส์ ดีวาร์ ในการทำให้ฮีเลียมเป็น ของเหลว ได้ก่อน
1911:
ออนส์ค้นพบสภาวะไร้ความต้านทานในปรอท (ร่วมกับกิลส์ โฮลส์)
1913:
รางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ได้ถูกมอบให้ไฮเก คาเมอร์ลิงค์ ออนส์
1931:
แวนเดอร์ โจฮานส์ เดอ ฮาส และ วิลเลม คีซอม ค้นพบการเหนี่ยวนำยวดยิ่งในอัลลอย
1933:
วอลเทอร์ เมสเนอร์ และ โรเบิร์ต ออชเซนเฟลด์ ค้นพบว่าสนามแม่เหล็กถูกผลักออกจากตัวนำไฟฟ้ายวดยิ่ง โดยปรากฏการณ์นี้ถูกเรียกว่า "ผลกระทบเมสเนอร์" และเป็นสิ่งที่ทำให้ตัวนำไฟฟ้ายวดยิ่งสามารถลอยอยู่เหนือ แม่เหล็ก ได้
1935:
พี่น้องตระกูลลอนดอน คือ ฟริตซ์ และ ไฮซ์ สร้างทฤษฎีซึ่งได้รับการรอคอยมานาน ซึ่งประกอบด้วย สมการสองสมการ ซึ่งสามารถอธิบายการทำอันตรกิริยาระหว่างตัวนำไฟฟ้ายวดยิ่งกับสนามไฟฟ้าแม่เหล็ก
1957:
จอห์น บาร์ดีน  ลีออน คูเปอร์ และโรเบิร์ต ชริฟเฟอร์ได้ตีพิมพ์ทฤษฎีที่ให้ชื่อว่า BCS ซึ่งสร้างบนแนวคิดของ "คู่คูเปอร์" ซึ่งอธิบายถึงอิเล็กตรอนที่ถูกจัดกลุ่มเป็นฟังก์ชันคลื่น โดยทฤษฎีคาดการณ์ไว้ว่าสภาวะการนำไฟฟ้ายวดยิ่ง ไม่สามารถเกิดขึ้นได้ที่อุณหภูมิเกินกว่า 20 K
1962:
ไบรอัน โจเซฟสัน คาดการณ์ว่ากระแสไฟฟ้าจะผ่านระหว่างสองตัวนำยวดยิ่งที่แยกออกจากกัน โดยมีสิ่งกีดขวางที่เป็นฉนวน สองตัวนำนี้เรียกรวมว่า “รอยต่อโจเซฟสัน” เชื่อมกันแบบคู่ขนานเกิดเป็น อุปกรณ์รบกวนเชิงควอนตัมตัวนำยวดยิ่ง (SQUID) ซึ่งสามารถใช้วัดสนามแม่เหล็กที่อ่อนมากได้
1962:
รางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ถูกมอบให้เลฟ แลนเดา ผู้สร้างทฤษฎีเชิงคณิตศาสตร์ที่ใช้จำลองตัวนำไฟฟ้ายวดยิ่ง
1972:
รางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ถูกมอบให้กับ จอห์น บาร์ดีน ลีออน คูเปอร์, และ โรเบิร์ต ชริฟเฟอร์
1973:
รางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ถูกมอบให้กับไบรอัน โจเซฟสัน
1981:
เคลาส์ เบชการ์ด และทีมงานได้ค้นพบสภาพการนำไฟฟ้ายวดยิ่งในเกลือ ซึ่งเป็นสารอินทรีย์ชนิดแรก ที่มีการนำยวดยิ่งที่ความดันบรรยากาศ จนมาถึงปัจจุบันตัวนำยวดยิ่งอินทรีย์ที่มีอุณหภูมิวิกฤตสูงสุดคือ Cs3C60 ที่อุณหภูมิ 38K
1986:
จอร์จ เบดนอร์ซ และ อะเลกซานเดอร์ มุลเลอร์ ได้ค้นพบสภาพการนำไฟฟ้ายวดยิ่งที่อุณหภูมิ 30 K ซึ่งเหนือกว่าขีดจำกัดของทฤษฎี BCS ที่อุณหภูมิ 20 K และไม่ได้เป็นโลหะแต่เป็นเซรามิก
1987:
พอล ชู และทีมงานได้ทำลายสถิติการเหนี่ยวนำยวดยิ่งในไนโตรเจนเหลวที่ 77 K และ ค้นพบสภาวะเหนี่ยวนำไฟฟ้ายวดยิ่งที่ 93 K ในสารประกอบที่มีอิทเทรียม แบเรียม ทองแดง และ ออกซิเจน ซึ่งในปัจจุบันรู้จักกันในชื่อว่า "YBCO”
1987:
รางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ถูกมอบให้จอร์จ เบดนอร์ซ และ อะเลกซานเดอร์ มุลเลอร์
2001:
จุน อะกิมิตสุประกาศว่าสารเคมีแมกนีเซียมไดโบไรด์ (MgB2) ซึ่งมีราคาไม่แพงนั้น สามารถนำไฟฟ้ายวดยิ่ง ได้ที่อุณหภูมิสูงถึง 39 K
2003:
รางวัลโนเบลฟิสิกส์ถูกมอบให้กับอะเลกไซ อะบริโกซอฟ และ วิทาลี กินส์เบิร์ก
2006:
ฮิเดโอะ โฮโซโนะ และทีมงานค้นพบความเหนี่ยวนำไฟฟ้ายวดยิ่งในสารประกอบเหล็ก โดยอุณหภูมิวิกฤติสูงสุด มีค่าถึง 55 K
มีพื้นฐานมาจาก Physics World, Volume 24, No 4, April 2011

โพสต์เมื่อ : 27 เมษายน 2554