Ett internationellt forskargrupp under ledning av Evgeniy Talantsev, senior forskare vid forsknings- och utbildningscentret vid Ural Federal University, har närmat sig uppgiften att öka tillförlitligheten för sådana komplexa och dyra anläggningar som Large Hadron Collider (LHC). Resultaten av experimentet publicerades i tidskriften Vetenskapliga rapporter i en artikel med titeln "Uppkomsten av spridning i högtemperatur superledare:magnetisk hysteres och fältberoende."

Evgeniy Talantsev förklarar, "I arbetet med andra generationens högtemperatur supraledare vid flytande kvävetemperaturer (cirka -190 grader Celsius), fann vi att med ökande elektrisk ström, början av elektrisk strömavledning är tydligt förknippad med en plötslig övergång från det olinjära beteendet hos magnetfältet som skapas av den elektriska strömmen (och mäts när som helst på superledarens yta), till det linjära. En linjär ökning av magnetfältet och en linjär ökning av ström är ett vanligt beroende för metaller och halvledare, dvs. material med regelbunden linjär elektrisk motstånd, som Ohms lag är tillämplig på.

"Med andra ord, även om superledarnas elektriska motstånd vid avledningens början är cirka hundratals miljarder gånger lägre än för den bästa metallen, och är mycket olinjär och ökar tiotals miljoner gånger, magnetfältets beteende beroende på strömstyrkan visade sig vara linjärt och lätt detekterat av vanliga kryogena Hall -sensorer, Säger Talantsev.

Experimentet genomfördes först utan något externt applicerat magnetfält, och därför, utan en mängd extraeffekter som uppstår i superledare när det externa magnetfältet appliceras.

"Experimentet utan ett externt applicerat magnetfält är väldigt orört och enkelt. Men ingen genomförde det och analyserade resultaten före oss:Alla körde det i ett starkt magnetfält. Betydelsen av vårt tillvägagångssätt är att vi stängde alla kryphål när vi förklarade resultaten som påverkan av det yttre magnetfältet. det är rättvist att säga att den effekt vi fann är av grundläggande natur, "förklarar forskaren.

Forskarna kontrollerade också om effekten av övergången från olinjärt till linjärt magnetfältberoende fortfarande var närvarande med ökningen av strömmen när man applicerade ett starkt magnetfält på superledaren. Det här är viktigt, eftersom villkoren för den tekniska katastrofen i Large Hadron Collider inkluderade det externa magnetfältet som tillämpas.

"Det visade sig att i experiment med externt applicerat magnetfält, de linjära egenskaperna hos superledarens eget magnetfält, observerade vid början av effektförlust är identiska med de som observerats utan det yttre magnetfältet. Således, vi har visat att uppkomsten av energispridningsregimer, i motsats till de traditionella antagandena, är desamma med eller utan det externa applicerade magnetfältet, "Säger Evgeniy Talantsev." Dessutom i det här pappret, vi visade att superledaren minns sin magnetiska historia för alltid. Alla förändringar som sker även utan strömavbrott kommer ihåg av superledaren under obegränsad tid. Denna minneeffekt kallas hysteres. "

De fysiska principerna för den effekt som upptäcktes under den experimentella observationen ska teoretiskt underbyggas. Här, Evgeniy Talantsev räknar med hjälp av forskare och studenter vid forsknings- och utbildningscentret för nanomaterial och nanoteknologi. Under tiden, Evgeniy Talantsevs team planerar att fortsätta experiment vid låga temperaturer med flytande helium, under förhållanden nästan identiska med villkoren för Large Hadron Collider.

Large Hadron Collider är en 27 kilometer underjordisk anläggning på gränsen mellan Schweiz och Frankrike för att kollidera elementära partiklar accelererade till hastighet nära ljus. Genom att registrera kollisioner av partiklar, forskare försöker undersöka mysteriet med skapandet och universums struktur. Dessa studier är endast möjliga under förhållanden där flödet av elementära partiklar komprimeras av ett starkt magnetfält, en miljon gånger starkare än jordens magnetfält. Sådana fält skapas med hjälp av superledare, där en jätteförlustfri elektrisk ström cirkulerar i en induktor nästan 27 kilometer lång, som är grunden för LHC. En ökning av kolliderande partiklers energi är endast möjlig om magnetfältets storlek ökas. Superledarnas produktivitet, i tur och ordning, säkerställs genom kylning med flytande helium:detta ämne härdar inte ens vid en absolut nolltemperatur:-273,15 grader Celsius.

I september 2008, på grund av det okontrollerbara beteendet hos den 27 km supraledande induktansspolen vid Large Hadron Collider, den största tekniska superledande katastrofen, den så kallade "släckningen, "inträffade - detta var förstörelsen av superledarens tillstånd av superledaren. Den planerade ökningen av strömmen i spolen resulterade i skador på LHC:s kryogena system. Ungefär sex ton flytande helium avdunstade i atmosfären (observera att 1 liter vätska helium är cirka 125 gram, och kostar cirka € 100 euro). Lyckligtvis, det fanns inga personskador, men LHC, som fick betydande skador på grund av okontrollerad energispridning, var ur drift i mer än ett år. Europeisk vetenskap drabbades av förluster på flera miljoner dollar.

Forskningspapperet publicerades i Vetenskapliga rapporter .