Telefonunuz uzun süre kullandığınızda neden ısınır? Ya da elektrik santralinde üretilen enerjinin büyük bir kısmı neden evimize ulaşana kadar yolda kaybolur? Cevap tek bir kelime: Direnç.
Günümüzde kullandığımız bakır veya alüminyum kablolar, içlerinden geçen elektronlara karşı koyar. Bu sürtünme ısı yaratır ve enerji kaybına neden olur. Peki, direncin "sıfır" olduğu bir dünya hayal edebilir misiniz? İşte Süperiletkenler tam olarak bu rüyayı gerçeğe dönüştüren teknolojidir.
Bu yazıda, fiziğin sınırlarını zorlayan bu malzemelerin nasıl çalıştığını, neden uçan trenler yapabildiğimizi ve gelecekte bizi nelerin beklediğini inceliyoruz.
Süperiletkenlik, bir malzemenin belirli bir sıcaklığın altına soğutulduğunda, elektrik akımına karşı gösterdiği direncin tamamen ortadan kalkması durumudur.
Normal bir kabloda akım zamanla zayıflar. Ancak süperiletken bir halkada akım başlatırsanız, hiçbir güç kaynağına bağlı olmasa bile o akım sonsuza kadar (milyarlarca yıl) dönmeye devam edebilir. Kayıp yoktur, ısı yoktur. Sadece saf enerji akışı vardır.
Süperiletkenlerin tek özelliği elektriği iyi iletmek değildir. Aynı zamanda manyetik alanları dışlama özelliğine sahiptirler. Buna "Meissner Etkisi" denir.
Bir süperiletkeni mıknatısın üzerine koyarsanız, manyetik çizgileri iter ve havada asılı kalır. Bilim kurgu filmlerinde gördüğünüz o havada süzülen cisimler, aslında bugün laboratuvarlarda süperiletkenlerle yapılan "Kuantum Kilitlenme" deneyleridir.
Eğer bu teknoloji bu kadar harikaysa, neden evimizdeki kablolar süperiletken değil? Sorun sıcaklıkta yatıyor.
İlk keşfedilen süperiletkenlerin çalışması için "Mutlak Sıfır" noktasına (-273 dereceye) çok yakın sıcaklıklara soğutulması gerekiyordu. Bu da çok pahalı ve zor bir işlem olan Sıvı Helyum kullanımını gerektiriyordu.
Daha sonra 1980'lerde "Yüksek Sıcaklık Süperiletkenleri" keşfedildi. Ancak buradaki "yüksek" kelimesine aldanmayın; fizikçiler için yüksek sıcaklık -196 derece (Sıvı Azot sıcaklığı) civarıdır. Bu, helyuma göre çok daha ucuzdur ama hala günlük hayatta (örneğin telefonunuzda) kullanmak için çok soğuktur.
Oda sıcaklığında çalışmasalar bile, süperiletkenler şu anda hayat kurtarıyor ve dünyayı hızlandırıyor:
MR (Manyetik Rezonans) Cihazları: Hastanelerdeki MR cihazlarının içindeki devasa mıknatıslar süperiletkendir. Vücudumuzun içini bu kadar net görebilmemizi, dirençsiz kabloların yarattığı o muazzam manyetik alana borçluyuz.
Maglev Trenleri: Japonya ve Çin'deki tekerleksiz, raylara değmeden giden manyetik trenler. Sürtünme olmadığı için saatte 600 km hızlara rahatça ulaşabilirler.
Parçacık Hızlandırıcılar: CERN gibi merkezlerde, atom altı parçacıkları ışık hızına yaklaştırmak için gereken devasa mıknatıslar süperiletken teknolojisiyle çalışır.
Bilim dünyasında son yılların en büyük yarışı, Oda Sıcaklığı Süperiletkenini bulmak üzerine kurulu.
Eğer soğutma gerektirmeyen, normal hava sıcaklığında çalışan bir süperiletken bulunursa:
Dünya genelindeki elektrik iletim hatlarındaki enerji kaybı sıfırlanır (Bu, yüzlerce nükleer santralin ürettiği enerjiye eşdeğer tasarruf demektir).
Elektrikli arabalar dakikalar içinde şarj olup binlerce kilometre yol gidebilir.
Bilgisayarlar hiç ısınmadan binlerce kat daha hızlı çalışabilir.
Füzyon enerjisi (yapay güneş) ticari ve ucuz hale gelebilir.
Son dönemde (örneğin LK-99 kodlu malzeme tartışmaları gibi) bu konuda pek çok iddia ortaya atılsa da, henüz bilimsel olarak kanıtlanmış ve seri üretime uygun bir oda sıcaklığı süperiletkeni yoktur. Ancak bilim insanları, bunun imkansız olmadığını biliyor.
Süperiletkenler, sadece bir "kablo" teknolojisi değil, enerjiyi üretme ve tüketme şeklimizi kökten değiştirecek bir devrimdir. Silikon çağından sonra gelecek olan çağ, muhtemelen "Süperiletken Çağı" olacaktır. O gün gelene kadar, laboratuvarlardaki -200 derecelik soğuk odalarda geleceği inşa etmeye devam ediyoruz.
