Vino si tu pe pagina de Facebook pentru o stire de stiinta, explicata simplu, in fiecare zi!
Pagina de Facebook!
În fiecare zi, o nouă fotografie din universul nostru fascinant împreună cu o explicaţie scrisă de către un astronom profesionist: Astronomy Picture Of the Day
   
Fizica Povestita

I
Fizica Povestita

Despre supraconductivitate – aplicatii (III)

Autor: Daniel Tutuc

Supraconductorii au câteva aplicatii foarte importante atât în viata de zi cu zi, cât si în laboratoarele stiintifice. Având în vedere caracteristica superconductorilor de a permite curgerea unui curent electric fara a opune rezistenta, iar curgerea unui curent electric genereaza un câmp magnetic, aceasta constituie principala aplicatie acestui tip de materiale. Câmpul magnetic este folosit atât în aplicatii spectroscopice, cum ar fi rezonanta magnetica nucleara, în transportul prin levitatie magnetica, cât si în acceleratoarele de particule pentru a controla directia particulelor încarcate electric.

În articolul precedent mentionam una din ultimele descoperiri în domeniul materialelor supraconductoare, si anume oxiarsenida. Acest material este remarcabil din punctul de vedere al câmpului magnetic critic, si anume 45 tesla. Însemnând ca este necesara aplicarea unui câmp magnetic de 45 T pentru a distruge faza supraconductoare. Aceasta descoperire deschide noi oportunitati în special pentru constructia unor magneti de laborator compacti, capabili sa genereze câmpuri magnetice de pâna la 45 T, valoare accesibila pâna acum numai în laboratoare speciale cu magneti uriasi, precum cel de la Grenoble, Franta sau Nijmengen, Olanda, câmpuri magnetice atât de mari fiind folosite pentru studiul comportamentului materiei în conditii extreme.

Printre primele aplicatii ale supraconductorilor a fost în acceleratoarele de particule. În anii ‘60 la laboratorul Rutherford-Appleton din Marea Britanie au fost dezvoltati electromagneti din cupru-clad niobiu-titaniu, si folositi pentru prima data în acceleratorul Tevatron de la Fermilab, din Statele Unite în 1987. Constructia acceleratoarelor de particule precum Tevatron de la Fermilab, Large Hadron Collider de la CERN, HERA de la Desy, nu ar fi fost posibila fara existenta magnetilor supraconductori. În aceste laboratoare se ciocnesc particule precum electroni, antielectroni, protoni sau antiprotoni accelerate la viteze foarte mari. Particulele sunt accelerate prin aplicarea unei diferente de potential între doi electrozi, deci numai particule cu sarcina pot fi accelerate (neutronii sau fotonii nu pot fi accelerati). O particula este mentinuta pe o traiectorie circulara prin aplicarea unui câmp magnetic, respectiv aplicarea unei forte Loretz, asupra particulei. Având în vedere ca forta Lorentz este direct proportionala cu sarcina particulei, si aici vorbim de sarcina elementara, este necesara aplicarea unor câmpuri magnetice mari (4–8T) si uniforme.

Unul dintre cele mai importante domenii de folosire ale superconductorilor este biomagnetismul. Medicii au nevoie de metode neinvazive pentru a întelege ce se întâmpla în interiorul corpului uman. Aplicând un câmp magnetic puternic asupra corpului, atomii de hidrogen din moleculele de apa si grasime din corp absorb energie electromagnetica. Ulterior aceasta energie este eliberata la frecvente care pot fi detectate si procesate grafic de un calculator (vezi poza). Spectroscopia cu rezonanta magnetica (cunoscuta ca MRI sau Magnetic Resonance Imaging) a fost de fapt descoperita în ani ‘40 ai secolului trecut, dar prima scanare a unui corp uman nu a avut loc decât abia în 1977, si a durat aproape 5 ore pentru a produce o imagine. Astazi, datorita avansului tehnologic claculatoarele pot procesa datele mult mai repede.

Levitatia magnetica este o alta aplicatie unde supraconductorii au performante foarte bune. Vehicule de transport – trenurile de exemplu – pot si facute sa “pluteasca” pe magneti supraconductori, eliminând frecarea dintre roti si sine. Magnetii conventionali nu numai ca ar risipi mare parte din energie prin caldura, dar ar trebui sa fie si mult mai mari. O data importanta pentru introducerea comenciala a tehnologiei MAGLEV a fost în 1990 când Japonia a deci sa construiasca prima linie de test, numita Yamanashi Maglev. Linia a fost deschisa pe 3 Aprilie 1997, iar în decembrie 2003 trenul MLX01 – in poza – a atins incredibila viteza de 581 km/h. Chiar daca tehnologia a fost testata, folosirea pe scara larga a acestei tehnologii a fost constrânsa de factori politici si ecologici.

Nu în ultimul rând, generatoarele elecritice care folosesc fire supraconductoare sunt cu mult mai eficiente decât generatoarele conventionale din cupru. De fapt eficienta acestora este peste 99%, iar marimea lor este cam jumatate din cea a generatoarelor conventionale. În 2002 General Electric Power Systems a primit 12 milioane de dolari de la Departamentul Energetic al Statelor Unite pentru a merge spre comercializarea generatoarelor cu supraconductori de temperatura mare.

Abonează-te la newletter:

Caută în site



Formular de contact

Advertisment ad adsense adlogger