【物理】「超電導」のメカニズムは実はよく分かっていない [すらいむ★]

**すらいむ ★** · 2022/08/24(水) 22:09:03.33

リニアにも活用される「超電導」のメカニズムは実はよく分かっていない

　特定の物質を極低温状態にまで冷却すると、電気抵抗がなくなり高い導電性を備えた「超電導」と呼ばれる状態になることが知られています。
　超電導はリニアモーターカーやMRIなどに応用されているのですが、実は物質が導電性を獲得するメカニズムを説明できる単純な理論は見つかっていません。
　ミシガン大学の研究チームは、新たにスーパーコンピュータを用いて「従来の理論で超電導を説明できるのは、既知の物質の50％」という結果を導き出しました。

　Mechanism of superconductivity in the Hubbard model at intermediate interaction strength | PNAS
　https://doi.org/10.1073/pnas.2205048119

（以下略、続きはソースでご確認ください）

Gigazine 2022年08月24日 06時00分
https://gigazine.net/news/20220824-superconductivity-mechanism/

**名無しのひみつ** · 2022/08/24(水) 22:19:40.48

大きな分子原子が動きにくくなった結果
その場で回転することによって一種の加速装置になってるとか

**名無しのひみつ** · 2022/08/24(水) 22:35:06.13

電子の動きを妨げる量子フォノンの振動が
絶対零度に近いほど小さくなるから？

よう判らんけど、観測難なんだろうなと。

**名無しのひみつ** · 2022/08/24(水) 22:39:43.07

原子の動きを止めて電子を動きやすくする

**名無しのひみつ** · 2022/08/24(水) 23:04:36.44

電子殻の電子の衛星軌道が低温で止まるから
止まった時に隣の原子の電子殻の電子と最大距離を取るように並ぶ
両隣、全方位の原子の電子殻の電子と最大距離を取ろうとして中間地点で止まるから、規則正しく電子が並ぶ
だから電流(電子)が無駄な抵抗無く綺麗に流れる

**名無しのひみつ** · 2022/08/25(木) 00:44:55.09

華麗なる説明だけど、電子配列表を見るに
電子が多くなるほど綺麗に並ばない原子も？

**名無しのひみつ** · 2022/08/25(木) 01:08:23.15

フェルミ球の外側でクーパー対を作ったほうがエネルギーが小さくなると聞いたが
これで全部が説明できるわけではないということか

**名無しのひみつ** · 2022/08/25(木) 01:19:56.60

ああ、あと【物理】なら超伝導な
工学なら超電導でよい

**名無しのひみつ** · 2022/08/25(木) 01:31:19.43

超電導?
超伝導じゃないの?

**名無しのひみつ** · 2022/08/25(木) 09:49:44.53

実はよく分かっていない事なんて多いだろ。
鉄が常温で磁石にくっつく理由すらまともに説明出来ない。

**名無しのひみつ** · 2022/08/25(木) 10:18:59.07

格子振動が電気抵抗になってるらしいし低温＝格子振動減衰したら電気抵抗も減衰すんじゃねーの？
すごく感覚的に腑に落ちる感じ

知らんけど

**名無しのひみつ** · 2022/08/25(木) 10:40:54.55

超電導状態にして電子顕微鏡で原子を見れば解りそうだけど
解ってないの？

**名無しのひみつ** · 2022/08/25(木) 10:46:45.51

原理は分からんけど結果は分かるから実用化してる技術って結構多いんじゃない？

**名無しのひみつ** · 2022/08/25(木) 10:49:21.58

常温の分子の動きが激しい状態で超伝導ってめっちゃ難しそう。
仮に常温の超伝導物質が見つかったとして超伝導になる精度で大量生産するのも難しそう。

**名無しのひみつ** · 2022/08/25(木) 11:08:46.20

超伝導送電網
21世紀に登場が期待されている環地球規模の大電力網。
送電ロスが無いため昼地域で太陽光発電した電力を夜地域で使える。
危険な原子力発電を駆逐できる。
2050年代に部分開通し全地球ネットワークの完成は22世紀になる。

**名無しのひみつ** · 2022/08/25(木) 11:11:58.09

>>10
磁性体で検索

**名無しのひみつ** · 2022/08/25(木) 11:27:28.83

ニュートリノの作り方も知らないな

**名無しのひみつ** · 2022/08/25(木) 11:40:20.35

わかった気になってたわ。

**名無しのひみつ** · 2022/08/25(木) 11:43:47.95

>>3
で説明できるのが少数派　メインストリームの銅酸化物半導体はそれで説明できない

**名無しのひみつ** · 2022/08/25(木) 11:47:52.95

>>12
普通の材料ですら、普通のS/TEMで電子構造は見えない　

そして、そもそも超伝導になる=磁性を持つとまともな高分解能像を撮れない

**名無しのひみつ** · 2022/08/25(木) 11:48:26.42

>>19
○超伝導

**名無しのひみつ** · 2022/08/25(木) 11:52:44.18

>>1
馬鹿じゃないの
冷やすから超電導になるんだろ
こんな簡単なのにわからないってアホや

**名無しのひみつ** · 2022/08/25(木) 11:54:03.07

>>16
なんで鉄が強磁性体になるのかを説明してくれ

**名無しのひみつ** · 2022/08/25(木) 13:03:18.25

要約
つまり超伝導(超電導)の理論的な解明は成されたが、まだ細かい部分の説明は終わっていない
超電導は電子がペアを作り振動の位相を揃えることで、
原子中の電子の動きに電子がまるで一塊のように協調する事になり急激に電気が通りやすくなる上、これによって抵抗はゼロになるのが理論的な説明
が、その肝心のクーパー電子対の形成過程がよく解っていないと

**名無しのひみつ** · 2022/08/25(木) 13:17:46.49

>>9
電気など工学系は電気抵抗の事しか考えて無いから超電導
素粒子物理な人は電気以外の相互作用も見るので超伝導

と聞いた事がある。

**名無しのひみつ** · 2022/08/25(木) 14:29:49.63

>>23
電子スピンの数的不均衡

**名無しのひみつ** · 2022/08/25(木) 14:54:47.60

>>26
何故それが起きるのか。局在電子と遍歴電子が相互作用するからと言われている。
希土類金属の強磁性は3d-4fの相互作用に由来するものだがそれはRKKY相互作用によりある程度説明できている。
では鉄は？

**名無しのひみつ** · 2022/08/25(木) 16:36:42.98

>>27
鉄も同様に鉄原子やその酸化物が格子構造を作って電子を共有する事でスピンを揃える
これは鉄なら温度に依存しないと思う
そこまで知ってるなら俺より詳しそうだし俺に聴くまでもないと思うが

**名無しのひみつ** · 2022/08/25(木) 16:38:26.37

というかなんでこういう風にコロコロID変えるんだ？

**名無しのひみつ** · 2022/08/25(木) 16:51:19.58

俺も分からんから大丈夫だよ

**名無しのひみつ** · 2022/08/25(木) 16:54:46.42

>>10を見ると「鉄が常温で磁石にくっ付く理由」とあるよな
既存の理論で説明可能だろ

**名無しのひみつ** · 2022/08/25(木) 17:30:17.73

>>25
なるほど。捉えてるレベルが違うからそうなのか。勉強になった、ありがとう。

**名無しのひみつ** · 2022/08/25(木) 19:08:56.46

>>32
違う違う
工学的に必要なものは電気的な性質に偏るから「超電導」になるという話なだけ
横からだけど

**名無しのひみつ** · 2022/08/25(木) 20:24:21.42

>>29
たぶん連投キチガイとかキチガイは連投する
という批判と誹謗中傷があるから
人の目を気にしてわざわざID変えてるのかも

**名無しのひみつ** · 2022/08/25(木) 22:26:32.47

>>34
なるほど
経験上確かにコロコロID変える奴はキチガイが多い気がするわ
俺も飛行機ビュンビュンさせてるのを真似して変えてみるけど結局多勢に無勢になる事が多い

**名無しのひみつ** · 2022/08/25(木) 22:36:09.20

クーパー対って実はないってこと？

**名無しのひみつ** · 2022/08/26(金) 01:07:21.51

常温超電導はフォノン格子運動の制御と
周回電子のない原子を組みあわせるとか

発見までの道のりが大変そうな

**名無しのひみつ** · 2022/08/26(金) 09:13:18.57

>>33
そうじゃない
超伝導体は熱伝導に関してはむしろ断熱的なのでそこを区別したいという連中が超電導を使い始めた

**名無しのひみつ** · 2022/08/26(金) 12:44:58.33

>>38
超伝導という効果そのものに断熱効果がある物質なのかどうかは関係ないぞ
ソースはある？

それに電気抵抗がゼロ=熱が発生しないから超伝導体になるんだよ
超電導は電気的なメリットを鑑みて勘違いして使われているに過ぎず、その使い分け自体は古いんで断熱云々はたとえ本当だとしても後発の理由
後付けでしかない

**名無しのひみつ** · 2022/08/26(金) 14:30:25.24

>>38
本当に区別したいなら「超導電」と言うだろ
読みを変えないんじゃ意味がないし
漢文の素養があったら「電導」なんて恥ずかしくて使えない

**名無しのひみつ** · 2022/08/26(金) 15:40:23.38

>>39
断熱はしねーんじゃね？

**名無しのひみつ** · 2022/08/26(金) 16:07:13.85

>>39
お前の無知を何で俺が補ってやらなきゃいかんのだ
お前が今いじってる玩具で調べろよ
ググればいくつか出てくるが明確なのはこれとか
金沢大超低温物理学研究室のページにある核断熱消磁実験装置解説の熱スイッチのくだり
＞常伝導状態では電気抵抗は十分低く、ウィーデマン・フランツの法則により、その熱伝導度は高い。これがスイッチオンの状態である。
＞これに対して、超伝導状態では、金属中の電子は熱の担体とはならず、熱はフォノンのみによって運ばれ、熱伝導度は極端に低くなる。
＞すなわち近似的に断熱状態が実現される。これがスイッチオフの状態である。
なお読めば自明の通りこれは金属系の超伝導物質の応用例だが非金属系超伝導体では銅に匹敵する熱伝導率を持つ物質も見つかっているようだ
使い分けに関してはだいぶ古い啓蒙書で読んだだけなのでどこまで実態に近いかは知らん

**名無しのひみつ** · 2022/08/26(金) 16:37:57.26

>>42
よく読めよ、それ内部由来の熱の話だからな？
断熱効果が発生しているのは内部に起こっている現象
つまり電気抵抗ゼロによる熱損失が起こらない理由についての話なのよ
フォノンは音量子で、これは超伝導状態の物体中の熱伝導に関わらないというだけの話
厳密には断熱効果そのものではない

擬似的な断熱効果って････そもそも何のために熱を下げてるのかと

**名無しのひみつ** · 2022/08/26(金) 16:38:54.25

>>41
よく話を聞くとそうみたい

**名無しのひみつ** · 2022/08/26(金) 16:53:49.59

あー、なんかコンバトラーＶ思い出した

**名無しのひみつ** · 2022/08/26(金) 16:54:29.59

最近何故かID変えて粘着してくる連中が多発してる気がして気持ち悪いから書くけど、そもそも俺はニュース見てるだけの門外漢だから
他人から先に言われるのは癪だから前もって書いとくけど、馬鹿が知った気になってると思ってスルーしてくれ
それか別に詳しそうなヤツに聞いてくれ
そしていちいちそれをアピールしてくるな
余計なレスを生んでるのはお前らな

**名無しのひみつ** · 2022/08/26(金) 16:59:16.32

工学系は超電導っていうんだな
確かに理学系では超伝導だな
どっちか決めたほうがいいかもよ

**名無しのひみつ** · 2022/08/26(金) 17:06:44.91

超伝導の研究してきた研究室は日本は沢山あるからな
本来なら量子コンピューターの基礎は日本が独占できるほど進んでいるのだろうが
もうかなりやばい周回遅れが発生している。低温・真空・超伝導を活用できる良い機会なのにね
どうやら、日本政府はスパコンとやらにお熱で優秀な低温技術者を使おうと思わないらしい
素地的には確実に世界トップなのにね、やっぱおかしいよねこの国の予算配分

**名無しのひみつ** · 2022/08/26(金) 17:20:49.83

理学か工学かじゃない

物理、化学、材料は超伝導
機械、電気、電子は超電導

**名無しのひみつ** · 2022/08/27(土) 16:54:54.53

特別な超伝導相があり、条件温度等に至ると
反強磁性を示すということで良いんじゃないの？
で構造はお察しの通り異世界的ということで

>>43
どちらからも一方通行ってことで良いのかな？
閉じたら開かない扉