מוליכות-על היא תופעה פיסיקלית מעניינת במיוחד, שמוכרת זה שנים רבות. ברוב המתכות, וכן בחומרים מוליכים נוספים, כשמקררים אותם אל מתחת לטמפרטורה קריטית, התכונות האלקטרוניות שלהם משתנות באופן חד ומשמעותי והם הופכים למוליכי-על. במהלך השינוי ההתנגדות שלהם יורדת עד שהיא מתאפסת, כלומר עד שההולכה החשמלית שלהם מושלמת ואפשר להזרים דרכם אלקטרונים בלי התנגדות ובלי אובדן אנרגיה
נוסף על ההולכה החשמלית המושלמת שלהם, מוליכי-על דוחים שדות מגנטיים, בתופעה שנקראת "אפקט מייסנר". הסיבה לכך היא שקווי שדה מגנטי שחודרים לתוך מוליך העל גורמים עלייה באנרגיה שלו, כך שמבחינה אנרגטית עדיף למוליך העל לדחות את השדה המגנטי.
כאן גם נכנסת לפעולה ההולכה החשמלית המושלמת של מוליך העל. מאחר שזרם יכול לזרום בו בלי עלות אנרגטית, כשמקרבים אליו מגנט מתחיל לזרום זרם חשמלי על שפת המוליך. בתוך מוליך העל, השדה המגנטי שהזרם הזה יצר שווה בגודלו והפוך בסימנו לשדה המגנטי שנוצר בהשפעת המגנט החיצוני, כך שהשדה המגנטי בתוך מוליך העל מתאפס למעשה – כלומר השדה המגנטי נדחה ממוליך העל.
לעומת זאת, המגנט החיצוני חש בשדה המגנטי שנוצר עקב זרמי השפה שזורמים על מוליך העל ונדחה ממנו. באותו אופן מובן שגם מוליך העל נדחה מהמגנט (בגלל החוק השלישי של ניוטון) ולכן, כשמניחים מוליך-על מעל מגנט, הוא מרחף מעליו. התופעה הזו, המעניינת בפני עצמה, הופכת עוד יותר מיוחדת דווקא מאחר שדחיית קווי השדה עשויה להיות לא מושלמת. כלומר שאריות של קווי שדה מגנטי יכולות "להיתקע" בתוך מוליך העל וליצור בו מערבולות זרם קטנות.
קווי השדה שנשארים בתוך מוליך העל נוטים להינעל במקומות מסוימים וכל הזזה שלהם ממקומם עולה אנרגיה. לכן מוליך העל לא רק מרחף מעל המגנט אלא ממש ננעל במקומו. אנו יכולים להפוך את המערכת, לסובב אותה ולעשות בה כרצוננו, והנעילה תישאר.
בסרטון שלפניכם מתאר ומדגים את התופעה הזו ד"ר בועז אלמוג מאוניברסיטת תל אביב. הסרטון תורגם לעברית על ידי אור שלזינגר. כל הזכויות לסרטון שמורות ל-TED.
ד"ר ירון גרוס
המחלקה לפיסיקה של חומר מעובה
מכון ויצמן למדע
הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום ואנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה יתקבלו תמיד בברכה.
