超伝導現象とは?
ちょうでんどうげんしょう
「現象」の用語まとめを見る超伝導現象とは、特定の物質が極低温になると電気抵抗がゼロになり、完全な磁場の排除も起こる量子力学的な物理現象のことです。
超伝導現象(ちょうでんどうげんしょう)とは、ある種の物質を特定の温度(臨界温度)以下に冷却すると、電気抵抗が完全にゼロになる現象です。1911年、オランダの物理学者ヘイケ・カメルリング・オネスが水銀で初めて発見しました。
超伝導状態では、電気抵抗がゼロになるだけでなく、内部の磁場を完全に排除する「マイスナー効果」も現れます。このため、超伝導体の上に磁石を置くと磁石が宙に浮く「磁気浮上」が起きます。
超伝導の仕組みは、電子同士がペア(クーパー対)を形成して量子凝縮状態になることで、散乱なく流れるというBCS理論(1957年)によって説明されています。また、より高い温度で超伝導を示す「高温超伝導体」も発見されており、メカニズムの解明が続いています。
超伝導現象は以下のような分野で実用化されています。
- 医療:MRI装置の超伝導磁石(超強力な磁場を発生)
- 加速器:LHCなどの粒子加速器の電磁石
- リニアモーターカー:磁気浮上式鉄道の推進・浮上機構
- 量子コンピュータ:超伝導量子ビットの材料
室温で動作する超伝導体の実現は現代物理学・材料科学の大きな目標のひとつです。
使い方・例文
病院のMRI検査室では液体ヘリウムで冷やされた超伝導コイルが使われており、超伝導現象が日常医療の中で活用されている典型例です。
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