超伝導体の基本原理

超伝導体の基本原理は、一部の物質が非常に低温に冷却されると、電気抵抗が完全になくなり、磁場を内部から排除する現象が起きることです。この状態では、物質内を抵抗なしで電流が流れ、エネルギーロスがゼロになります。この超伝導現象は、1911年にヘイケ・カメルリング・オネスによって発見され、水銀が最初にその現象を示した物質として知られています。

超伝導体の主要性質

超伝導体は二つの重要な特性を有します。一つ目は、電気抵抗が完全に消失することで、これにより時間が経過しても電流が減衰せず、非常に効率的な電力伝送が実現されます。二つ目は、マイスナー効果として知られる現象で、超伝導状態になると、磁場が超伝導体から追い出されることです。これは超伝導体が完全な反磁性体となることを意味します。

超伝導理論の確立

超伝導の理論的説明は、BCS理論によって提供されました。この理論は、低温下で電子がペアを形成し、これにより電子が通常の物質の格子による散乱を避け、抵抗なく流れることができると説明しています。

超伝導体のメカニズム

超伝導には主に二つのメカニズムがあります：電子系とホール系です。電子系超伝導体では電子がペアを形成し、ホール系超伝導体ではホール（正の電荷を持つ粒子）が重要な役割を担います。これらの違いは、材料の物理的特性や応用の可能性に大きく影響します。