「发明创造的故事」（156）-荷兰科学家发现“超导体”

荷兰科学家发现“超导体”

卡末林·昂内斯

1911年，荷兰莱顿大学教授卡末林·昂内斯意外地发现，将汞冷却到4.2K（﹣268.95 ）时，汞的电阻突然消失；后来他又发现许多金属和合金都具有与上述汞相类似的低温下失去电阻的特性，由于它的特殊导电性能，卡末林·昂内斯称之为超导态。卡末林由于他的这一发现获得了1913年诺贝尔奖。

超导体的发现与低温研究密不可分。在18世纪，由于低温技术的限制，人们认为存在不能被液化的“永久气体”，如氢气、氦气等。1898年，英国物理学家杜瓦制得液氢。1908年，卡末林·昂内斯教授成功将最后一种“永久气体”——氦气液化，并通过降低液氦蒸汽压的方法，获得1.15 4.25K的低温。低温研究的突破，为超导体的发现奠定了基础。

1911年2月，掌握了液氦和低温技术的卡末林·昂内斯发现，在4.3K以下，铂的电阻保持为一常数，而不是通过一极小值后再增大。因此卡末林·昂内斯认为纯铂的电阻应在液氦温度下消失。为了验证这种猜想，卡末林·昂内斯选择了更容易提纯的汞作为实验对象。首先，卡末林·昂内斯将汞冷却到零下40 ，使汞凝固成线状；然后利用液氦将温度降低至4.2K附近，并在汞线两端施加电压；当温度稍低于4.2K时，汞的电阻突然消失，表现出超导状态。

这一发现引起了世界范围内的震动。在他之后，人们开始把处于超导状态的导体称之为“超导体”。超导体的直流电阻率在一定的低温下突然消失，被称作零电阻效应。导体没有了电阻，电流流经超导体时就不会发生热损耗，电流可以毫无阻力地在导线中形成强大的电流，从而产生超强磁场。

超导体已经进行了一系列试验性应用，并且开展了一定的军事、商业应用，在通信领域可以作为光子晶体的缺陷材料。