1986년에는 구리-페롭스카이트(perovskite) 계 세라믹 물질에서 임계 온도가 90 K(켈빈)을 넘는 고온 초전도체가 발견 하나요?
초전도 현상
1986년에는 구리-페롭스카이트(perovskite) 계 세라믹 물질에서 임계 온도가 90 K(켈빈)을 넘는 고온 초전도체가 발견되었는데, 이 때문에 초전도체 연구가 다시 활성화되는 계기가 되었다. 순수한 연구 주제로서, 이런 물질들은 초전도체를 설명하는 기존 이론으로는 설명되지 않고 있다. 게다가, 초전도 상태가 경제적인 면에서 중요한 기준이 되는 온도인 액체 질소의 비등점 (77 K)보다 높은 온도에서도 나타남에 따라, 좀 더 많은 상업적 응용 가능성이 열리게 되었다.
플라이슈만-폰즈 실험
연구 결과를 공개하기 이전 플라이슈만과 폰즈는 그들의 융합 성공이 세상에 알려지고 나면 팔라듐 값이 가파르게 치솟을 것을 예상하고 그것과 관계가 있는 주식들을 사들였다. 두 사람이 기대했던 대로 1989년 3월 말 연구 결과가 언론에 공개되자마자 팔라듐의 가격은 투기 세력의 급격한 유입과 함께 종전의 온스당 140달러 미만에서 순식간에 온스당 170달러를 넘어서며 25퍼센트가 넘게 폭등했다. 원자재 시장에서 이와 같은 급격한 가격 상승은 일반적인 수요와 공급에 의해서는 설명될 수 없는 수준의 것이었다. 실제로 플라이슈만과 폰즈는 이것으로 엄청난 경제적 이익을 거둘 수 있게 되었다. 이 시기 팔라듐 시장으로의 자금 유입은 미국 서부 개척 시대의 "골드 러시"에 빗대어 "상온 핵융합 러시"로 불릴 정도였다. 그러나 플라이슈만과 폰즈의 연구 결과가 거짓으로 밝혀진 뒤 팔라듐의 가격도 폭락했고, 2000년대 이전까지 "상온 핵융합 러시" 이전의 가격대인 온스당 100달러 안팎에서 유지되었다. 섹스 돌
2012년 이후부터 TPE라는 약자로 알려진 열가소성 엘라스토머가 품질이 높지만 비싼 백금 경화 실리콘보다 사람같은 인형을 싸게 만들 수 있어 특히 중국의 생산자들이 흔히 사용하였다. 켈빈
이 둘은 섭씨를 켈빈을 통해 정의하고 환산할 수 있도록 한다. 절대 영도는 열에너지가 있을 수 없는 어떤 계(system)의 안정된 상태인데 이런 물체는 우주에 존재하지 않는다. 이 상태를 0 K 이라고 하고 -273.15°C로 정의한다. 물의 삼중점은 273.16 K 이며 0.01°C로 정의한다. 이는 다음을 의미한다. 고분자
고분자는 다른 물질이 가지는 일정한 녹는점 이외에 유리전이온도라는 특이한 상변이 온도를 가진다. 대부분의 물질은 특정 기압에서 녹는점을 기준으로 고체 액체의 구분이 가능한데 고분자는 특정 온도구간을 기준으로 딱딱한 고체인 유리상에서 점성과 탄성을 가지는 고무상으로 변화하게 된다. 이를 유리전이온도라고 한다. 강유전체
가장 많이 알려진 페로브스카이트 결정 구조 BaTiO는 상온에서는 정방정(tetragonal) 결정구조를 가지며 양이온 Ti가 음이온 O의 중심보다 약간 다른 위치에 있어서 자발 분극을 갖게된다. 그런데 약 120C 이상이 되면 결정구조가 입방정(cubic)으로 바뀌면서 자발 분극이 사라지게 된다. 이렇게 강유전성(ferroelectricity)을 잃어버리는 온도를 "큐리 온도(Curie temperature)"라고 한다. 이러한 강유전 상전이는 고체상전이의 예의 하나로 큐리 온도를 "상전이 온도"라고도 부른다. 베릴륨
1898년에는 프랑스의 화학자 폴 르뷰(Paul Lebeau)가 플루오린화 베릴륨과 플루오린화 나트륨의 혼합물을 용융시킨 후 전기분해하는 방식을 이용하여 처음으로 고순도(99.5 ~ 99.8%)의 베릴륨을 얻는 데 성공하였다. 한편, 최초로 베릴륨을 발견한 당시에는 단맛을 내는 베릴륨 염에서 이름을 따 달다는 뜻의 그리스어 '글루코스()'에서 유래한 글루시늄(Glucinium, 원소 기호: Gl)으로 명명되었으나, 1957년 녹주석(, )의 이름을 딴 베릴륨으로 공식 변경되었다. 글리제 436
항성 모형에 의하면 글리제 436의 반지름은 태양의 47퍼센트 정도이며, 표면 온도는 3318 켈빈이다. 글리제 436은 태양보다 수십억 년 정도 더 늙은 것으로 보이며, 중원소 함량(헬륨-4보다 더 질량이 큰 물질들의 함량)은 태양의 44퍼센트 수준에 불과하다. 공전 속도는 초당 3킬로미터 수준이며 채층의 자기장 활동은 미약한 수준이다. 슈메이커-레비 제9혜성
첫 번째 충돌은 1994년 7월 16일 20:13(UTC)에 일어났으며, 혜성 핵은 목성 남반구에 60 m/s로 낙하했다. 갈릴레오 탐사선의 자료에 의하면, 첫 충돌 당시 화구의 온도는 24,000 K에 이르렀으며, 이후 40초 만에 1500 K까지 급속도로 냉각되었다. 충돌로 생긴 구름은 높이 3000 km에 육박했다. 충돌 몇 분 후 다른 화구들이 발견되었으며, 갈릴레오 탐사선의 온도 측정 결과에 따르면 이 화구들은 충돌로 인해 방출된 물질들이 다시 목성으로 떨어지는 것이었다. 지구 망원경들 또한 충돌 후 물질들이 솟아오르는 것을 발견하였다. 이트륨 바륨 구리 산화물
이트륨 바륨 구리 산화물()는 초전도체 물질 중 하나로 임계 온도는 90K(-183℃)에서 93K(-180℃)로 비교적 높아 경제적인 초전도 합금 중 하나이다. 90K은 산소의 끓는점으로 값이 비싼 액체 헬륨(-268℃)보다 비교적 값이 싸고 반응성이 적은 액체 질소(-196℃)로 초전도체를 만드는 게 가능해졌다. 처음의 임계 온도는 93K, 즉 -180도였다. 첫 샘플은 YBaCuO 이트륨-바륨-산화 구리이다. 초유체
초유체를 나타내는 대표적인 모형은 그로스-피타옙스키 방정식이다. 이는 약하게 상호작용하는 비상대론적 보손들을 나타내며, 슈뢰딩거 방정식에 비선형 멕시코 모자 퍼텐셜을 추가한 것이다.
이 경우, 복소 스칼라장의 U(1) 대칭이 자발 대칭 깨짐을 겪고, 골드스톤 보손이 생긴다. 즉, formula_15를 유질량 성분과 무질량 성분으로 분해하여 쓰자.
그렇다면 formula_17는 질량을 갖게 되고, 반면 formula_18는 무질량 골드스톤 보손이다. formula_17를 적분해 없앤 유효 이론에서, formula_18의 분산 관계는 대략 무질량 클라인-고든 방정식을 따른다.
즉, 낮은 에너지에서 유효 로런츠 대칭이 발생하게 되며, 이 경우 유효 광속은 다음과 같다.
상대론적 무질량 입자는 물론 선형 분산 관계를 따르므로, 이 경우 임계 속도 formula_23 이하에서 계는 초유체가 된다. 강자성
2009년에 MIT의 연구진들은 1 켈빈보다 낮은 온도에서 리튬 기체가 강자성을 보인다는 것을 발표하였다. 연구진들은 리튬-6의 페르미 입자를 적외선 레이저 냉각법을 이용하여 1500억의 1 켈빈보다 낮은 온도로 냉각시켰다. 이 연구는 기체도 강자기성을 나타낼 수 있음을 입증한 첫 연구이다. 초유체
최초로 발견된 초유체는 헬륨-4이다. 헬륨-4의 초유체성은 1937년에 표트르 레오니도비치 카피차 및 존 프랭크 앨런()과 돈 마이스너 에 의해 발견되었다. 이 공로로 카피차는 1978년 노벨 물리학상을 수상하였다. 저마늄
저마늄(←) 또는 게르마늄(←)은 화학 원소로 기호는 Ge(←)이고 원자 번호는 32이다. 독일의 화학자 빈클러가 1886년 발견한 반도체 물질로서 구리, 납, 아연 등의 광석을 정제하는 과정에서 얻어진다. 푸른빛이 감도는 회백색의 광택이 있고 단단한 준금속 원소로 규소나 주석과 화학적 성질이 비슷하다. 다양한 유기금속 화합물을 형성하며, 정류기, 트랜지스터, 반도체 등의 전자공학 분야에 널리 쓰이는 재료이다. 지각에는 50번째로 많이 존재하는 원소이다. 근접효과 (초전도)
근접효과(proximity effect)는 초전도 현상에서 초전도체가 정상의 비초전도체와 접촉될 때 발생하는 효과를 기술한다. 전형적으로 초전도체의 임계온도 formula_1는 억압되고 약한 초전도의 신호가 정상의 물질에 관측된다.  절대 영도
절대 영도(絶對零度, Absolute Zero)는 물리학에서 거시적으로 이론적인 온도의 최저점으로 0 켈빈의 온도를 의미한다. 섭씨로는 −273.15 °C에 해당하며, 화씨로는 −459.67 °F에 해당한다. 분자 등 어떠한 계를 구성하는 입자의 에너지가 최소 상태일 때를 절대 영도로 정의하기 때문에 실험적으로는 불가능하다고 볼 수 있다. 실험적으로 도달한 최저온도는 1999년도에 로듐을 이용한 냉각기법으로 기록한 100 피코켈빈이다. 분자의 운동에너지를 줄여서 같은 에너지 상태에 다수의 분자를 서려 놓는 보스-아인슈타인 응축(BEC, Bose-Einstein Condensate)을 통해 절대 영도에 가까운 상태를 구현할 수 있다. 그러나 절대 영도보다 더 낮은 온도를 만들 수 있고 그 온도의 물체는 오히려 절대 영도의 온도보다 뜨겁다는 것이 밝혀졌다. 샤를의 법칙에 따르면 온도가 내려갈 수록 기체의 부피도 줄어 들게 되어 있는데 이상기체의 경우 절대 온도에 도달하면 부피도 0이 된다. 하지만, 대부분의 기체는 절대 온도 이전에 이미 액화되는데 드라이아이스는 −79 °C (이산화탄소는 대기압에서 액체 상태를 거치지 않고 바로 고체가 된다), 산소는 −183 °C (액체)와 −218 °C (고체), 질소는 −196 °C(액체)와 −210 °C(고체), 그리고 헬륨은 −269 °C(액체)가 상변이 온도이다. 헬륨은 일반적인 대기압에서 고체가 되지 않는 유일한 원소로 알려져 있다. 우주 마이크로파 배경 복사의 온도는 −270 °C (2.7 K), 우주에서 가장 차가운 천체로 알려진 부메랑 성운은 −272 °C (1 K)로 알려져 있다. 알렉세이 알렉세예비치 아브리코소프
알렉세이 알렉세예비치 아브리코소프(, 1928년 6월 25일 – 2017년 3월 29일)는 러시아의 이론물리학자이다. 초전도체의 연구에 큰 공헌을 하였다. 2003년에 노벨 물리학상을 수상하였다. 초유체
중성자별의 내부는 초유체의 중성자로 구성되어 있다. 중성자는 페르미온이지만, 마찬가지로 이들은 서로 짝을 지어 초유체성을 갖게 된다. 중성자별의 초유체성은 찬드라 엑스선 관측선이 2010년 11월 관측을 통해 간접적으로 확인하였다. 초전도 현상
최초의 초전도체는 1911년 헤이커 카메를링 오너스가 고체 수은의 저항을 당시 발견된 액체 헬륨을 이용하여 저온에서 측정하는 도중 발견하였다. 4.2 K의 온도에서 그는 저항이 갑자기 사라지는 것을 관찰하였다.[1] 이후 초전도체는 여러 다른 물질에서 발견되었다. 1913년 납의 초전도가 7 K에서 발견되었고, 1941년에는 질화 나이오븀(NbNi)의 초전도가 16K에서 발견되었다. 초천도체를 이해하는 그 다음 중요한 진전은 1933년 발터 마이스너와 로베어트 오흐젠펠트()가 마이스너 효과로 알려진 초전도체가 자기장을 밀쳐내는 것을 발견한 것이었다.[2] 1935년 프리츠 론돈()과 하인츠 론돈()은 마이스너 효과가 초전도 전류가 운반하는 전자기적 열역학적 자유 에너지를 최소화하려는 데에서 나타난다는 것을 보였다.[3] 초전도 현상
1986년까지 물리학자들은 BCS 이론에 의하면 30 K 이상에서 초전도성을 보이는 것이 불가능하다고 믿었다. 그러나 1986년 요하네스 게오르크 베드노르츠와 카를 알렉산더 뮐러는 란타넘 구리계 페롭스카이트 물질에서 초전도를 발견하였으며 그 임계 온도는 35 K이었다.[11] 이들은 이 연구로 1987년 노벨 물리학상을 수상하였다. 곧 우(M. K. Wu) 등이 란타늄을 이트륨으로 치환하여 YBCO를 만들었는데, 그 임계온도가 92 K에 이르렀다. 이것은 냉각제로 사용되는 액체 질소의 기화점인 77 K보다 높은 온도라는 점에서 중요한 것이었다.[12] 이것은 상업적으로 중요한데 왜냐하면 액화 질소는 원재료 걱정없이 값싸게 어디서나 생산할 수 있으며 액체 헬륨을 수송할 때 나타나는 문제점인 고체 에어 플러그 등의 문제에서 자유롭기 때문이었다. 그 이후로 많은 다른 구리계 초전도체가 발견되었으며, 이 물질들이 보이는 초전도에 대한 이론적 설명은 응집 물질 물리 분야의 가장 도전적인 과제가 되었다. 전자종이
전자종이는 1970년대에 제록스의 팰러앨토 연구소가 처음으로 개발했다. 기리콘으로 불렀던, 최초의 전자종이는 20 마이크로미터에서 100 마이크로미터내외의 폴리에틸렌 구체로 구성되었다. 각각의 구체는 음전하 검정색 플라스틱면과 양전하 하얀색 플라스틱면으로 구성된다. (그래서 각 비드는 쌍극자이다.) 구체는 투명한 실리콘 시트를 포함하고 있으며 기름의 거품으로 구체가 부유해서 자유롭게 순환할 수 있다. 각 전극에 양의 전압을 인가하면 흰면이나 검정면을 떠오르게 해서, 화소가 흰색이나 검정색을 나타냈 수 있게 된다. 감람석
감람석(Olivine)은 마그네슘-철질의 규산염 광물로 화학식은 (Mg,Fe)SiO이며, 마그네슘과 철의 비가 두 내성분인 포스터라이트(마그네슘 내성분)와 파얄라이트(철 내성분) 사이에서 변화하는 고용체이다. 클리솔라이트라고 불리기도 하며 보석 수준의 품질을 가질 때는 페리도트라고 하며, 이는 8월의 탄생석이기도 하다. 지구 상에서 가장 흔한 광물 중의 하나이며 달, 화성, 윌드2 혜성, 기타 많은 운석 등에서도 그 존재가 확인되었다. 감람석의 성분은 보통 철과 마그네슘의 몰수비로 나타낸다. 포스터라이트는 1900 °C에 이르는 유달리 높은 녹는점을 가지고 있으나 파얄라이트의 녹는점은 1200 °C 정도이다. 퀴리 온도
퀴리 온도 혹은 퀴리점은 강자성체가 강자성 상태에서 상자성(常磁性, paramagnetism) 상태로 변하거나 그 반대로 변하는 전이온도를 말한다. 자석같은 강자성체를 퀴리온도 이상으로 가열하면 자석으로서의 성질을 잃는다. 명칭은 발견자인 프랑스의 물리학자 피에르 퀴리의 이름에서 딴 것이다. 자석의 재료가 되는 물질을 조절하면 퀴리 온도를 어느 정도 바꿀 수 있다. 점접촉 분광분석법
일반 금속과 [[초전도체]] 사이에 ballistic regime에 해당하는 점 접촉을 만들고 도체와 초전도체 사이에 전압을 걸어주면 도체의 전도 전자들의 에너지가 특정 값을 넘기 전까지는 [[안드레예프 반사]] 현상으로 인해 점 접촉에서 흐르는 전류가 도체-점 접촉-도체의 경우에 비해 2배 증가한다. 그리고 이 특정값을 넘어서면 전류의 흐름은 감소한다. 이 특정값은 초전도체의 gap에 해당하는 에너지이다. 그러므로 PCS로 초전도체의 gap의 크기를 알 수 있다. 열전자 방출
1901년 리처드슨은 가열된 선의 전류가 선의 온도와 관련이 있다는 것을 발견했다. 이에 해당하는 식은
"J"는 전류 밀도, "T"는 금속의 온도, "W"는 금속의 일함수, "k"는 볼츠만 상수, "A"는 리처드슨 상수라고 한다.
이 식에 자연로그를 씌우면
이 식을 통해 다음과 같은 관계식을 얻을 수 있다. 초유체
헬륨-4를 관찰하면 특이한 형태의 상평형 그림을 얻게 된다. 일단 극저온·저압일 때에는 액체(초유체)의 상을 갖고, 저온 고압일 때에 비로소 고체가 된다. 이는 절대 영도에서 고체로 존재하는 다른 원소들과 비교할 때에 특이한 점이다. 극저온저압일 때 나타나는 초유체 상과 저압일 때에 나타나는 일반 액체 상사이의 상전이는 람다(λ) 상전이라고 불리는데, 이는 초유체에서 일반 액체로 상전이할 때에 비열용량이 그리스 문자 λ와 같은 형태로 발산하기 때문이다. 이때 이 임계 온도(람다점 λ)이하로 내려가면 초유체 상태로 전이된다. 헬륨3의 임계 온도는 약 1.02 mK이고, 헬륨4의 임계온도는 2.2K이다. 화학 혁명
화학 혁명의 과정에서 수 많은 도구들이 개량되거나 새롭게 도입되었다. 어떤 도구들은 측정하고자 하는 특성을 새롭게 정의해야 하는 것들도 있었다. 대표적인 것이 온도계이다. 이전에 사용하던 온도계는 눈금의 단위와 온도의 표시방법이 제각각이어서 정량적 표현을 하기에 부족함이 많았다. 1742년 안데르스 셀시우스가 물의 끓는점을 0 °C로, 어는 점을 100 °C로 정의한 섭씨 온도를 제안하였고, 이후 1745년에 칼 리네우스(Carolus Linnaeus)는 물의 어는점을 0 °C로, 끓는 점이 100 °C로 바꾸어 정의하였다. 그러나 물의 어는점과 끓는점은 기압에 따라 달라졌고, 과냉각과 같이 어는점 아래에서도 얼음이 되지 않는 현상도 있었기 때문에 이를 정확히 정의하는 것은 쉽지 않은 일이었다. 온도에 대한 정의와 측정 도구의 개발은 수 많은 시행착오를 거치면서 정교화 되었다. 카를 알렉산더 뮐러
1980년대 초반에 그는 고온에서 초전도 현상을 나타낼 수 있는 물질을 찾기 시작했다. 당시 초전도 현상이 일어날 수 있는 임계 온도(최고 온도)는 23K으로 알려져 있었다. 1983년 그는 베드노르츠를 IBM 연구소의 연구원으로 뽑아 자신과 함께 체계적으로 산화물에 대한 연구를 돕게 했다. 1986년 그들은 란타늄 구리계 페롭스카이트(LBCO) 물질이 35K에서도 초전도 현상이 일어난다는 사실을 알게 되었다. 그로 인해 초전도 현상의 임계 온도는 12K 상승하게 되었다. 당시 기준으로서는 불가능할 정도로 높아진 온도였다. 그들은 1986년 4월에 이 연구 결과를 발표했다. 그 해에 도쿄 대학교의 쇼지 다나카 교수와 휴스턴 대학교의 추칭우 교수는 독자적으로 이들의 연구를 증명해 주었다. 이 연구는 또다른 고온 초전도체 연구에 영향을 주어 BSCCO(107K에서 초전도 현상) 및 추칭우 교수 등에 의한 YBCO(93K에서 초전도 현상)의 발견 등을 이끌었다. 이붕화 마그네슘
이붕화 마그네슘(Magnesium diboride, MgB)은 저렴하고 간단한 구조를 가진 초전도체이다. 이 물질이 최초로 합성되고 구조가 분석된 것은 1953년이었으나, 2001년이 될 때까지 초전도를 보인다는 사실이 알려지지 않았다. 때문에 이붕화 마그네슘의 초전도성이 2001년 3월 《네이처》의 논문에 의해 발견되자 상당한 흥분을 자아냈다. 이붕화 마그네슘의 초전도 상전이 임계 온도("T")는 39 K이었다. 이 온도는 (고온 초전도체가 아닌) 일반 초전도체 중에서는 최고로 높은 것이었다. 물질
페르미온 응축은 여러 면에서 보스-아인슈타인 응축과 비슷한 물질의 상이다. 그러나, 보스-아인슈타인 응축의 대상인 보손 대신 페르미온이 극 저온에 이르렀을 때 나타나는 현상이다. 초전도와 관련한 전자의 상태를 예측하면서 페르미온 응축이 예견되었으며 , 2003년 데보라 S 진이 실험실에서 만들어내었다. 이 실험에서 페르미온 응축을 만들기 위해 도달한 온도는 50-350 nK 이다.
중성자별은 자체 밀도로 인해 매우 강한 내부 압력을 갖는다. 이 때문에 중성자별의 핵은 기존의 물질의 상과는 다른 상을 띌 것으로 추정된다. 찬드라세카르 한계에 근접한 백색왜성은 태양의 약 1.4배에 달하는 질량을 갖는다. 이보다 더 큰 질량을 갖게 되면 백색왜성은 붕괴되어 중성자별이나 블랙홀, 또는 쿼크별이 된다. 이러한 압력을 받으면 붕괴된 입자가 파울리 배타 원리에 의해 축퇴물질을 형성할 수 있다. 태양의 1.5배에서 3배의 질량을 갖는 중성자별의 경우 양성자와 전자가 충돌하여 중성자가 되는 현상이 발생한다. 중성자 역시 페르미온이므로 이러한 축퇴의 결과 역시 파울리 배타 원리가 유지되는데 이러한 상태에 이른 물질의 상을 중성자 축퇴 물질이라 한다. 고온 초전도체
초전도체내의 전자 또는 전자 정공의 에너지 분포를 운동량 공간(Brillouin Zone)에서 조사해보면, 운동량 공간의 한쪽 귀퉁이에서 45도 되는 곳에서 초전도체의 중요한 특성인 틈이 없어진다. 따라서 초전도 현상의 상전이 변수(order parameter)는 운동량 공간에서의 방향을 나타내는 각도이고 이는 기본적으로 d-wave 대칭성을 따른다고 본다. 철-비소 기반 초전도체
SrFeAs의 경우 절대온도 200도 에서 철의 자기 모멘트가 반강자성 정렬을 한다. 이와 동시에 "I4/mmm"의 정방구조에서 "Fmmm"의 orthorohmbic 구조로 일차 상전이한다. 세슘-137
1986년 4월 26일 발생한 체르노빌 원자력 발전소 사고에서 아이오딘-131 1,760,000 TBq, 세슘-137 79,500 TBq, 제논-133 6,500,000 TBq, 스트론튬-90 80,000 TBq, 플루토늄 6100 TBq, 그밖에 10여가지 방사능 물질이 유출되었다. 수성
얼음은 레이다를 잘 반사시키는 특징이 있다. 1990년대 초반, 과학자들은 골드스톤 복합 단지의 70 m 망원경과 VLA을 이용하여 극 근처를 관측하다가 높은 알베도를 갖는 곳을 발견했다.
얼음은 알베도가 높은 지역에서 존재하는 것이 이상하지는 않지만, 천문학자들은 위의 사실을 대부분 그럴듯하다고 수긍한다. 현대 화학
금속의 저항은 0K에 가까워질수록 작아진다. 0K에서 원자들은 꼼짝도 할 수 없으므로 전자는 아무런 방해를 받지 않고 움직일 수 있다. 그런데 덴마크 물리학자인 헤이커 카메를링 오너스는 수은이 0K에 이르기 전인 4.2K 부근에서 전기 저항이 사라진다는 사실을 발견하였다. 주석은 3.7K에서, 납은 7.2K에서 초전도체가 되었다. 둘 이상의 원소가 섞인 합금은 더 높은 온도에서 초전도체가 되었다. 바나듐규소 합금은 18K에서, 나이오븀게르마늄 합급은 23.2K에서 초전도체가 된다. 철-비소 기반 초전도체
A자리에 칼륨(K)을 넣어 정공을 첨가하거나 철 자리에 코발트(Co)를 넣어 전자를 첨가하면 초전도 현상을 보이게 된다. 불순물의 양이 증가할수록 스핀밀도파동은 억제되고 초전도 현상이 강화되지만 일정 이상이 되면 다시 약화된다. 122시스템의 경우 보고된 가장 높은 전이 온도는BaKFeAs의 조성을 가질 때의 38K이다. 테르밋
테르밋()은 금속 분말(연료)과 금속 산화물(산화제)을 혼합한 화공품이다. 열을 받으면 발열산화·환원 반응을 일으킨다. 폭발성 물질은 아니지만 좁은 면적에 순간적으로 극도의 고열을 발생시킬 수 있다. 생긴 꼴과 작동 기작 모두 다른 연료-산화제 혼합물인 흑색화약과 유사하다. 페르미 기체
기체가 축퇴되는 것으로 여겨지고, 이것으로 페르미 온도를 정의할 수 있다. 이 온도는 페르미온의 질량과 에너지 상태밀도에 의존한다. 금속에서, 전자 기체의 페르미 온도는 일반적으로 수천 캘빈이므로, 축퇴되었다고 생각할 수 있다. 절대영도에서 페르미온이 가지는 최대 에너지를 페르미 에너지라고 한다. 운동량 공간에서의 페르미 에너지의 표면은 페르미 면으로 알려져 있다. 고온 초전도체
구리계 초전도체의 경우는 구리 원자를 격자점으로 취급하여 쿠퍼 쌍이 돌아다니는 허바드 모형으로 주로 설명된다. 가까운 이웃 격자점 사이에 전자쌍들이 돌아다니는 운동 에너지와 d-wave 대칭성, d-wave 초전도 대칭성을 조합하여 전기전도도 등을 계산해낼 수 있고 이는 실험과 잘 들어맞는다. 상온 핵융합
과학적 사기라는 평가를 받기도 했지만, 2006년 기준으로 미국과 일본에서는 상온 핵융합 연구가 한창이다. 한국은 고온 핵융합만 연구중이고, 상온 핵융합은 연구한다는 보도가 없는 반면에, 북한은 계속 상온 핵융합을 연구하고 있는 것으로 보인다.
1989년 유타대의 플라이슈만, 폰즈는 중수(D2O)에 팔라듐 전극을 담그고 전류를 흘려주면 중수소분자가 생기는데 이 과정에서 30℃인 용액이 50℃까지 올라가 수일 간 지속되는 것을 발견했다. 이것이 상온 핵융합에 의한 결과라고 주장했다. 그러나 이는 사기라고 판명되었다.
에너지 캐털라이저(E-Cat)라는 상온 핵융합 원자로에 수소와 니켈 분말을 넣으면 간단히 상온 핵융합이 발생한다. 최근 미국, 일본, 이탈리아, 러시아, 중국, 인도, 프랑스, 독일, 이스라엘 등의 전문가 200여명이 니켈과 수소를 이용한 상온핵융합을 연구하고 있다. 초거성
초거성(超巨星, )은 매우 무겁고 밝은 별 중 하나이다. 이들은 헤르츠스프룽-러셀 도표의 꼭대기 영역을 차지하며, 절대복사등급은 -5 에서 -12 등급 사이이고, 온도는 약 3,500 ~ 20,000 K이다. 목성
목성 내부의 온도와 압력은 켈빈-헬름홀츠 기작으로 인해 핵쪽으로 급격하게 증가한다. 10 바 수준의 "표면" 압력에서, 온도는 약 340 K이다. 수소가 임계점 이상으로 가열되어 금속성을 띠게 되는 상전이 영역의 온도는 10,000 K이며 압력은 200 GPa로 추정된다. 핵의 경계에서의 온도는 36,000 K, 압력은 대략 3,000~4,500 GPa로 추정된다.[25] 탈륨
최근에는 고온 초전도체로 사용할 수 있는 특징이 발견되어 연구 중에 있다. 허빅-아로천체
1990년대 초, 관측으로 처음으로 제트와 비슷한 대부분의 자연스런 HH 천체가 발견됐다. 이 제트와 비슷한 천체는 HH 천체가 형성되기 위해 아주 평행하게 방출된다고 여겨진다.(집중된 좁은 제트). 별들은 보통 초기 수만 년 동안 그 위로 떨어진 가스로 이루어진 강착원반과 안쪽 부분의 회전원반은 원반에 수직한 부분적으로 이온화된 플라스마의 좁은 제트(극제트로 알려져 있다.) 분출에 의해 싸여있다. 이 제트가 성간물질과 충돌 할 때, HH 천체를 구성하는 밝은 방출로 인한 작은 조각의 상승을 가져다준다. 온도
1777년 요한 람베르트(Johann Heinrich Lambert)는 그의 저서 피로메트리에(Pyrometrie)에서 일정한 부피를 가진 기체에서의 압력과 온도의 관계를 이용한 절대 온도계를 만들었다. 이 온도계를 이용해 람베르트는 기체의 압력이 0에 다다랐을 때의 온도를 절대 영도로 정의하고 외삽법을 통해 절대영도를 -270 °C라는 현대의 값과 매우 가까운 값을 얻어낸다. 셀레늄
셀레늄(그리스어 σελήνη, 달이라는 뜻임)은 1817년 베르셀리우스와 요한 고틀리브 간이 발견하였다. 두 화학자는 스웨덴 팔룬에 있는 구리 광산에서 얻은 황철석에 비소 화합물로 추정되는 붉은색 침전물이 생긴 것을 발견하였다. 그들은 이 침전물이 연소하면 고추냉이와 같은 냄새가 나는 것을 발견하였다. 이는 비소 화합물이 아닌 텔루륨 화합물의 냄새로 알려져 있었다. 이 때문에 베르셀리우스는 처음에 이 붉은 침전물이 텔루륨인 것으로 알았다. 그러나 그는 팔룬 광산에서는 텔루륨이 존재하지 않으므로 다시 분석을 시작했고, 마침내 1818년에는 이 물질이 황이나 텔루륨과 성질이 비슷하지만 전혀 다른 원소임을 밝혔다. 텔루륨은 지구에서 이름을 따 왔으므로 그와 비슷한 성질을 지닌 셀레늄은 달에서 이름을 땄다고 한다. 분자 미식학
발표회 동안 커티는 머랭을 진공실 내에서 만들고, 자동차 배터리 사이에 소시지를 연결해 구웠으며 파인애플을 이용한 연육작용을 보이고 전자렌지의 극초단파를 이용하여 ‘베이크드 알래스카(Baked Alaska)’라는 겉은 아이스크림이고 속은 뜨거운 알코올로 만든 디저트를 선보였다. 그는 저온 조리에도 많은 관심을 가지고 있었는데, 18세기의 영국 과학자 벤자민 톰슨(Benjamin Thompson)이 2kg의 양의 관절을 섭씨 80도의 오븐에 넣는 실험을 재연했다. 8시간 30분 뒤 양 관절의 내부, 외부 온도는 75도였으며, 고기는 매우 연하고 육즙이 많았다. 이를 통해 그와 그의 아내 지아나 커티(Giana Kurti)는 왕립학회에서 발간된 음식과 과학에 대한 논문집(anthology on food and science by fellows and foreign members of the Royal Society)을 편집하게 되었다. 원자력
1932년, 제임스 채드윅이 중성자를 발견하였고 이후 1934년 프레데리크와 이레네 졸리오 퀴리가 여러 물질에 중성자를 가하면서 유도 방사능(induced radioactivity)을 발견했다. 이로써 자연 상태의 라듐을 얻는 것보다 훨씬 싼 가격으로 라듐같은 방사성 물질을 얻을 수 있게 되었다. 1930년대 페르미는 저속중성자(slow neutron)를 이용하여 유도 방사능의 효율을 올리는 연구를 하였다. 또한 우라늄에 중성자를 가하여 그가 헤스페륨(Hesperium)이라고 이름붙인 물질을 발견했다고 발표했다. 초신성잔해
실제로 엔리코 페르미는 1949년에 성간매질 속의 자성을 띠는 구름과 입자의 충돌을 통한 우주선의 가속에 관한 모형을 발표하였다. "이차 페르미 기작"("Second Order Fermi Mechanism")으로 알려져 있는 이 과정은 정면 충돌을 통해 입자가 막대한 에너지를 얻는 과정이다. 후에 성립된 모형에 따르면 페르미 가속이 공간 속을 나아가는 강력한 충격파를 통해 발생한다고 한다. 간헐적으로 충격파의 선두와 교차하는 입자들은 상당한 운동에너지를 얻게 된다. 이 과정은 "일차 페르미 기작"("First Order Fermi Machanism")으로 알려져 있다. 표트르 레오니도비치 카피차
1934년에 카피차는 다시 소비에트 연방으로 건너가 액체 헬륨에 관한 일련의 실험을 진행하였고, 1937년에 액체 헬륨이 초유체임을 발견하였다. 이 공로로 이후에 그는 노벨 물리학상을 수상하게 된다. 1939년에는 그는 고효율 터빈을 이용해 공기를 액화할 수 있는 새로운 방법을 발견했고 그 결과 그는 소비에트 연방의 산소 산업부 장관을 맡게 되었다. 그 곳에서 그는 그의 저온 팽창 기술을 공업적으로 사용할 방안을 개발했다. 1950년부터 1955년까지는 극초단파 발생기를 개발했고, 백만 켈빈 이상의 온도에서 나타나는 새로운 형태의 고압 플라스마 방전을 발견했다. 페로브스카이트
페로브스카이트 결정 구조는 1926년 Victor Goldschmidt의 저항 인자(tolerance factor) 연구에서 처음으로 서술되었다. 나중에 Helen Dick Megaw가 티탄산 바륨의 X선 회절 자료로부터 그 결정 구조를 1945년에 발표하였다. 이붕화 마그네슘
(포논의 개입으로 초전도 현상이 일어나는) 일반적인 초전도체로 생각됨에도 불구하고, MgB는 그 중에서 특이한 경우로 생각된다. MgB의 전자 구조는 행동 양상이 다른 두 개의 전자로 페르미 레벨(Fermi level)이 이루어져 있는 것으로 생각되며, 그 중의 하나(시그마 결합)는 다른 하나(파이 결합)보다 훨씬 더 강한 초전도를 보인다. 이것은 모든 전자가 같은 방식으로 행동한다고 가정하는 일반적인 초전도체 이론에서는 이상한 일이다. 그러나 현재 MgB는 두개의 s 파동 에너지 갭으로 이해할 수 있다. 2001년에는 MgB가 고온 "T" 구리계 초전도체보다는 저온 "T" 금속으로 취급되었다. 아토텍
또한 1936년에는 전기도금 부문에서는 세계최초 표면광택제인– Brilliant- 뿐만아니라 최초의“빠른”전해액인– Copper Trisalty Extra Rapid-을 개발하였다. 이러한 혁신적인 성공은 전기도금 부문의 첫 번째 공장설립을 위한부서 개설을 이끌어내었다. 열전자 방출
열전자 방출의 전형적인 예로써 진공상태에 있는 뜨거운 음극에서 방출되는 전자가 있으며, 이것을 에디슨 효과라고도 한다. 음극은 주로 금속 필라멘트나 탄소화물, 붕소화물 등이 쓰인다. 1000K 이상의 높은 온도에서 일어난다. 이러한 현상들을 다루는 학문을 열이온학이라고 한다. 철-비소 기반 초전도체
철-비소 기반의 초전도체가 발견됨에 따라 기존에 존재하던 구리산화물 초전도체와 비교가 될 수밖에 없었다. 두 초전도체 모두 층상 구조를 가지고 mother compound에서 반강자성 정렬을 이루다가 불순물이 첨가될수록 초전도 현상을 보이게 되는 공통점을 가지고 있다. 그러나 구리산화물 초전도체는 모트-부도체인 반면에 철-비소 기반의 초전도체는 금속성을 띤다. 또한 하나의 오비탈만 역할을 하는 구리산화물과는 달리 짝수 개의 수송 전하를 가지고 있어 Fermi level 근처에서 다중-밴드(multi-band)를 고려해 주어야 한다. 감손 우라늄
열화 우라늄탄은 80년대 중반 미국에서 개발된 포탄으로, 열화 우라늄을 재가공해서 만든다. 초전도 현상
1962년 웨스팅하우스 회사는 최초의 상업용 초전도 전선을 나이오븀-타이타늄 합금을 사용하여 개발하였다. 같은 해에 브라이언 데이비드 조지프슨은 초전도 전류가 얇은 부도체 층으로 분리된 초전도체 사이를 흐를 수 있다는 중요한 이론적 예견을 하였다.[10] 조지프슨 효과라 불리는 이 현상은 초전도 양자 간섭 장치와 같은 초전도를 사용하는 기계에 이용된다. 초전도 양자 간섭 장치는 양자 자기 선속을 가장 정확하게 측정하는 데 쓰이며 Φ 0 = h / 2 e {\displaystyle \Phi _{0}=h/2e} , (양자 홀 비저항(Quantum Hall Resistivity)과 결합되어) 플랑크 상수 h를 측정하는 데에 쓰일 수 있다. 조지프슨은 이 연구로 1973년 노벨 물리학상을 받았다. 슈퍼지구
주계열성 주위를 공전하는 첫 번째 발견 사례는 2005년 글리제 876 주위를 도는 글리제 876 d였다. 글리제 876 주위에는 이미 목성형 행성이 1개 발견된 상태였다. d의 질량은 지구의 7.5배였고, 공전주기는 매우 짧아서 고작 2일에 불과했다. 매우 가깝게 붙어서 돌고 있기 때문에 글리제 876이 적색 왜성이지만 d의 표면 온도는 650K에 이른다. 초유체
1970년대에, 데이비드 리와 더글러스 오셔로프, 로버트 콜먼 리처드슨은 페르미온인 헬륨-3 또한 극저온에서 초유체가 된다는 사실을 발견하였다. 이 공로로 이들은 1996년 노벨 물리학상을 수상하였다. 천체물리학
뉴턴은 1666년 일광 스펙트럼 실험을 시도하였고, 이를 프라운호퍼가 개량하여 1814년에 다수의 검은 선(暗線)을 발견했다. 1861년에는 키르히호프(G.R.Kirchhoff)가 이 때 검은 선이 태양 대기의 흡수에 기인한다는 것을 확인하고, 대기의 화학 조성을 밝혔다. 1868년의 일식 때, 홍염(紅焰)과 코로나의 스펙트럼 속에 미지 원소의 선이 발견되어 전자는 헬륨, 후자는 코로늄이라 이름지어졌으나 1939년에 코로늄은 100만도의 고온 속에서 고전리(高電離)된 원자에 기인한다는 것이 밝혀졌다. 헤일은 제만 효과에 의한 스펙트럼선(線)의 분열과 편광을 이용하여 1908년에 흑점의 자기장의 세기를 측정했다. 초전도 현상
1950년에, 레프 란다우와 비탈리 긴즈부르크가 초전도체의 현상론적인 모형인 긴즈부르크-란다우 이론을 발표하였다.[4] 란다우의 2차 상전이 이론을 슈뢰딩거 방정식과 결합시킨 이 이론은 초전도체의 거시적 성질을 설명하는 데 큰 성공을 거두었다. 한편으로는, 알렉세이 알렉세예비치 아브리코소프는 긴즈부르크-란다우 이론이 초전도체가 제 1종과 제 2종으로 불리는 두 종류로 구분됨을 예측하였다. 아브리코소프와 긴즈부르크는 그들의 공로로 인해 2003년 노벨상을 수상하였다. (란다우는 1968년 사망하였다.) 또 1950년에는 맥스웰과 레이놀즈 등이 초전도체의 임계온도는 그 구성 원소의 동위원소 질량에 따라 변할 수 있음을 보였다.[5][6] 이 동위원소 효과 발견은 당시에 전자-포논간 상호작용이 초전도 현상의 미시적 메카니즘임을 오도하게 하였다. 초전도 현상
나이오븀, 테크네튬, 바나듐, 탄소 나노튜브 따위를 제외한 나머지 가장 고순도의 단원자 초전도체들은 제 1종 초전도체들이고, 나머지 대부분의 불순물이 섞이거나 화합물인 초전도체들은 제 2종 초전도체들이다. 아키미쓰 준
히로시마현 오사키시모섬(현: 구레시) 출신으로 도쿄 대학 대학원에서 이학계 연구과 박사과정 수료했다. 1970년대부터 초전도 연구를 계속했고 2001년 3월 1일자 영국 과학 잡지 네이처에 ‘이붕화 마그네슘에 있어서의 39K의 초전도’라는 논문을 발표했다. 구리 산화물 이외의 금속계에서는 Nb3Ge(전이온도 23K) 이래 27년 만에 고온 초전도체가 발견된 데 대해 전 세계의 주목을 받았고, 높은 평가를 받아 다수의 상을 받았다. 2014년 서보중수장을 받았다. 페로센
페로센은 철의 메탈로센으로 18 전자 규칙을 만족하는 주황색의 화합물이다. 열역학
다루고자 하는 물질이 강자성이나 초전도성을 띠면, 이 범주에 속한다. 이러한 계는 온도와 자기장만으로 완전히 기술된다. 이 경우도 상전이나 자발적인 대칭 파괴가 없을 때이다. 루이스 월터 앨버레즈
1964년, 그는 특이한 형태의 실험을 제안했다. 바로 거대한 초전도체를 기구에 매달아 하늘 높이 날려보내는 실험이었다. 당시의 실험 과학의 방향은 주로 우주론이나 우주 생성 초기의 입자나 방사능 쪽으로 무게가 실리고 있었기 때문에, 이 연구는 이후의 우주배경 탐사선(COBE)의 개발에 선구적 역할을 하였다.
이듬해인 1965년에 그는 이집트의 피라미드 속에 숨겨진 방을 찾기 위해 피라미드에 엑스선을 투과할 것을 제안했다. 자연적으로 발생하는 우주선을 이용한 그의 계획은, 카프레의 피라미드의 이미 알려진 방 밑에 방전함을 설치하는 것이었다. 서로 다른 방향에서의 우주선의 크기를 측정하는 방법으로 감춰져 있는 방의 유무를 판단할 수 있었다. 이후 그는 미국인과 이집트인 과학자로 구성된 국제 물리학자 팀을 조직했다. 그들은 분석 장비를 설치한 후 실험에 들어갔는데, 이 실험은 1967년의 제3차 중동 전쟁으로 인해 중단되었다가 전쟁 이후에 재개되었다. 미국 물리학 협회에 보고된 1969년까지의 연구 결과에 따르면, 조사한 피라미드 중 19%에서 숨겨진 방이 발견되지 않았다. 레늄
1962년 샘 라플라카와 벤저민 포스트가 를 합성했으며, 이것은 다이아몬드과 같은 초경도 재료로서 쓰일 수 있을 것으로 추측된다. 는 원자가전자들의 밀도가 높고 짧은 공유결합이 많아서 경도가 크다. 초전도 현상
모든 종류의 고온 초전도체를 포함하는 2종 초전도체는 초전도 상전이의 근방에서 전류가 그 전류로 인해 발생할 수도 있는 강한 자기장과 함께 가해졌을 때 아주 작은 양의 비저항을 보인다. 이것은 전자 초유체의 소용돌이(vortex)에 의한 것으로서, 전류에 의해 전달되는 에너지의 일부를 흩뜨린다. 만약 전류가 충분히 작다면, vortex는 정지해있고 비저항은 사라진다. 이 효과에 의한 저항은 초전도체가 아닌 물질이 보이는 저항에 비하면 아주 작지만, 민감한 실험을 할 때에는 고려해야 한다. 그러나, 온도가 초전도 상전이에서 더 멀어짐에 따라, 이러한 와동들은 불규칙하지만 고정되어 있는 "와동 유리"()라는 상으로 변할 수 있다. 이러한 와동 유리 상전이 온도 아래에서는 초전도체의 저항이 0이 된다. 알렉산더 플레밍
알렉산더 플레밍의 대표적인 연구 업적에는 리소자임과 페니실린이 있다. 이 두 가지는 1920년대에 우연적으로 발견되었다. 리소자임은 1922년 플레밍이 제1차 세계 대전 중 부상병들이 세균으로 인한 패혈증으로 죽어가는 것에 대한 연구를 하던 도중에 우연적으로 발견 · 분리되었으며, 페니실린은 1928년 포도상구균 배지에서 인플루엔자 바이러스에 관한 연구를 하던 중 우연히 배양기에 발생한 푸른곰팡이 주위가 무균 상태라는 사실을 통해 발견되었다. 더욱 연구에 박차를 가하여 마침내 푸른곰팡이의 배양물을 800배로 묽게 하여도 포도상구균의 증식을 방지할 수 있다는 사실을 발견, 이 물질을 페니실린이라 명명하였다. 이러한 우연적인 발견을 과학사에서는 세런디피티 라고 한다. 플레밍의 리소자임과 페니실린 발견은 세런디피티의 대표적인 예로, 때때로 이러한 우연적인 발견은 과학의 발전에 큰 부분을 차지하고 있다. 나이오븀-주석
이 합금의 초전도 온도는 18.3K 이다. 이 합금은 보통 액체 헬륨의 끓는 점인 4.2K에서 사용된다. 나이오븀-주석
니오븀-주석(NbSn) 은 1954년 초전도체로서 발견된 금속성의 화합물로서, 니오븀(Nb)과 주석(Sn)의 합금이다. 이 합금은 타입-2 초전도체로서 산업에서 사용한다. 이 합금은 A15 phase 초전도체이며, 니오븀-타이타늄(NbTi) 합금보다 비싸지만, 15테슬라(T) 를 견디는 니오븀-타이타늄에 비해, 최대 30테슬라 에 달하는 자기장을 견딜 수 있다. 초신성 1987A
1987년 3월 말에서 4월에 걸쳐 영국과 미국의 천문학자들이 스펙클 간섭계를 통해 초신성 1987A 주변을 관측한 결과, 초신성 폭발이 일어난 위치에서 약 2광주(빛의 속도로 2주 걸리는) 거리에서 초신성 10분의 1 정도 밝기를 지닌 천체를 발견했다. 이 천체는 겉보기 등급 7등급 정도였으며 폭발이 일어나기 전에는 존재하지 않았다. 1987년 5월 초 이 결과가 발표되었으며 이 천체에 "'수수께끼의 반점"(Mystery Spot)'이라는 명칭을 붙였다. 프닉타이드 산화물
인에 기반을 둔 첫 철-닉타이드 산화물 계통의 초전도체는 2006년 발견되었다. 급격한 "초전도성(초전도 상전이 임계 온도)"의 증가는 인이 비소로 치환됨으로써 얻어졌다.. 이 발견은 1986년 발견된 구리계 산화물이 그러했듯이 비슷한 화합물의 연구를 촉발시켰다. 프닉타이드 산화물
2008년에는 화학식이 ReOTmPn인 몇몇 닉타이드 산화물에서 최대 55 K까지 올라가는 고온 초전도가 관찰되었다. (Re : 희토류 원소, Tm : 전이금속 원소, Pn : 비소(As)와 같은 5족 원소)
초전도를 보이는 몇몇 닉타이드 산화물과 그 임계 온도는 다음과 같다 : 초유체
보손인 헬륨-4 원자와는 달리 자연상태에서 희귀한 헬륨-3 원자는 페르미온이다. 따라서 헬륨-3 입자는 보스-아인슈타인 통계를 적용할 수 없고, 페르미-디랙 통계를 따르며, 보스-아인슈타인 응축 모형을 적용할 수 없다. 그럼에도 불구하고 헬륨-3의 경우에도 초유체 현상은 관찰된다. 그러나 이는 보스-아인슈타인 응축 모형을 반증하는 예는 아니다. 헬륨-3의 경우에 입자들은 개개의 페르미온으로 행동하지 않고, 두 입자가 짝을 이루어 보손화된다. 즉, 두 개의 페르미온이 하나의 보손처럼 행동하여 보스-아인슈타인 응축 현상을 나타내게 된다. 초전도 현상
초전도 현상(超傳導現象, )은 어떤 물질이 전기 저항이 0이 되고 내부 자기장을 밀쳐내는 등의 성질을 보이는 현상으로, 대체로 그 물질의 온도가 영하 240˚C 이하로 매우 낮거나 구리나 은과 같은 도체의 경우에는, 불순물이나 다른 결함으로 인해 저항이 어느 값 이상으로 감소하지 않는 한계가 있다. 절대영도 근처에서도 실제 구리 시료의 저항은 0이 아닌 값을 가지게 된다. 반면 초전도체의 저항은 온도가 "임계 온도" 값보다 아래로 내려가면 갑자기 0으로 떨어진다. 초전도 전선으로 된 고리를 흐르는 전류는 전원 공급 없이도 계속 흐를 수 있다. 강자성이나 원자 스펙트럼 준위처럼, 초전도는 양자 역학적인 현상이다. 초전도는 단순히 고전 물리의 이상적인 "완전 도체"(perfect conductor) 개념으로는 설명될 수 없는 현상이다. 초전도 현상
초전도체의 발견 이래 초전도체의 원리를 설명하기 위해 많은 노력이 있어 왔다. 1950년대에, 이론 응집물질물리학자들은 한 쌍의 중요한 이론에 의해 ‘’일반적인’’ 초전도체에 대한 확고한 이해에 도달했다고 생각했었다. 이 두 이론은 현상론적인 긴즈부르크-란다우 이론 (1950)과 미시적인 BCS 이론 (1957)이다. 그런데 2010년대 들어와 자기양자에 대한 해석이 명백한 오류임이 밝혀져 복잡해졌다. 노벨상을 수상한 이 2개의 이론에 대한 의문이 커졌고. 그러므로 고온초전도체는 물론이고 금속 초전도체에도 적용될 수 있느냐 하는 의문에 논쟁의 여지가 있다. 초전도이론은 확정된 것이 아니고 완전하게 열려있는 상황이라 하겠다. BCS 이론
,k,
온도 formula_29 이라도, 초전도체에 걸어준 자기장이 이 임계 자기장보다 크다면, 초전도 현상을 보이지 않고 보통 금속의 성질을 보이게 된다. 초저온 원자
초저온 원자()는 절대 영도에 매우 가깝게 유지되어 있는 원자기체이다. 주로 1마이크로켈빈(µK) 이하의 온도를 갖고 있을 때를 의미한다. 초저온에서는 원자의 양자역학적 특성이 중요하게 작용하며, 고전 열역학으로 설명 불가능한 새로운 상태에 도달한다. 보손의 경우 보스-아인슈타인 응축 (BEC) 현상을, 페르미온의 경우 겹친 페르미 기체를 관측할 수 있다. 스텔라레이터
기체를 수억 도까지 가열해 기체의 에너지를 증가시키면 대부분의 입자는 핵융합을 발생시키기 위한 최저의 에너지에 도달할 수 있다. 평균 온도가 그보다 매우 낮을지라도, 맥스웰-볼츠만 분포에 따라, 일부의 입자들은 핵융합 발생의 하한선을 넘는 에너지를 가진다. 핵융합 반응은 발생하는 에너지가 투입하는 에너지보다 월등히 크기 때문에, 작은 양의 반응만으로도 그를 둘러싼 입자들에서 핵융합이 발생하기 위한 온도까지 가열시킬 수 있다. 1994년, 엔리코 페르미는 중수소-삼중수소 반응이 섭씨 50,000,000도에서 외부의 에너지 투입 없이 자립 가능하다는 것을 계산했다. 페로세륨
페로세륨은 1903년 오스트리아의 화학자인 카를 아우어 폰 벨스바흐가 발명하였으며, 페로세륨이란 이름은 이 합금을 만드는데 사용되는 철 ()과 희토류 원소인 세륨의 이름에서 따왔다. 페로세륨의 발화효과는 합금의 단단하지 않음과 더불어 낮은 자연 발화 온도에 기인한다. 조엘 셰르크
1946년 전후 프랑스에서 태어났고, 에콜 노르말 쉬페리외르를 졸업하였다. 1974년에 존 헨리 슈워츠와 함께, 끈 이론이 강한 상호작용뿐만 아니라, 중력을 포함한 다른 물리 현상들을 포함한다는 사실을 증명하였다. 1976년에는 초끈 이론을 일관적으로 정의하기 위하여 필요한 조건인 GSO 사영을 페르디난도 글리오치()와 이언 올리브()와 발견하였다.
1978년에는 외젠 크레메르()와 베르나르 쥘리아()와 함께 M이론의 낮은 에너지 유효 이론인 11차원 초중력 이론을 정의하였다. 열
열의 본성에 대한 몇 가지 이론들이 발전하였다. 17세기 베허는 열이, 물질이 탈 때 물질로부터 빠져나오는 플로지스톤이라는 보이지 않는 물질과 연관되어 있다고 제안하였다. 파라켈수스(Paracelsus, 1493~1541)가 주장한 3원리설에 의하면, 물질의 모든 성질은 세 가지 근본원리들 곧 가연성을 나타내는 황, 유동성과 휘발성을 나타내는 수은, 그리고 고체성과 안정성을 나타내는 염을 통해 설명할 수 있다. 그리고 이에 따르면, 물질이 타는 연소 현상은 다른 원소와 결합된 상태의 가연설원리인 황이 그 물질로부터 분리되어 나오면서 일어나는 것이다. 열에 대한 이 같은 생각을 발전시켜 슈탈(George E. Stahl, 1660~1734)에 의해 주장된 이론이 플로지스톤 이론이다. 플로지스톤이론에 따르면 가연성물질들은 모두 플로지스톤을 포함하고 있고, 이러한 물질들이 탈 때 플로지스톤이 빠져나오면서 연소가 일어나는 것이다. 오늘날 우리가 금속이 공기중의 산소와 결합하는 현상으로 이해하는 금속의 하소(calcination)도 금속이 플로지스톤을 내어놓고 재(calx)가 되는 것으로 설명하였다. 초전도 현상
2008년 2월에는 철에 기반한 고온 초전도체가 발견되었다.[14][15] 도쿄 공업 대학의 호소노 히데오(細野 秀雄)는 란타넘-산소-불소-철-비소 화합물 (LaO1-xFxFeAs), 즉 oxypnictide에서 초전도를 26 K에서 발견하였다. 이어진 다른 그룹의 연구는 LaO1-xFxFeAs의 란타늄을 세륨, 사마륨, 네오디뮴, 프라세오디뮴 등 다른 희토류로 치환하였을 때 임계 온도가 52 K까지 높아짐을 발견하였다. 이와 유사한 AFe2As2구조를 가진 철-비소 기반 초전도체 또한 보고되었다. 전문가들은 다른 계열의 초전도를 연구함으로써 구리계 초전도체에 대한 이론도 이끌어 낼 수 있을 것으로 기대하고 있다. 탈륨
현재 탈륨을 포함하는 고온 초전도체 물질이 연구 중에 있으며, 이는 MRI, 자기력 저장, 전기력의 생산과 전송 등에 이용할 수 있다. 1988년 탈륨 바륨 칼슘 구리 산화물 초전도체가 발견되면서부터 이러한 연구가 시작되었으며, 현재까지 개발된 일부 탈륨 고온 초전도체의 경우 최대 130K 이상에서도 초전도체의 성질을 나타내는 것으로 알려져 있다. 페로브스카이트
이 광물은 1839년에 구스타프 로즈(Gustav Rose)에 의해 러시아의 우랄 산맥에서 발견되었으며, 러시아의 광물학자인 레브 페로브스키(Lev Perovski, 1792-1856)의 이름을 따서 명명되었다.  코발트-60
이를 토대로 지구의 탄생에는 강력한 초신성 폭발이 존재했었다는 것을 알 수 있으며 초창기 지구에는 철-60, 알루미늄-26, 망간-53, 팔라듐-107, 세슘-135, 하프늄-182 등등의 다량의 방사성 원소가 다량 존재했으며 이들이 붕괴하는 열 에너지로 뜨거운 용암바다를 오래 유지했었다는 것을 알 수 있다. 액체
원소 가운데 실온에서 액체인 것은 금속에서는 수은, 비금속에서는 브로민의 2종으로 매우 적다. 이 밖에 실온에 가까운 녹는점을 가지는 금속에 갈륨(녹는점 29.8℃)과 세슘(녹는점 28.5℃), 프랑슘(녹는점 300K)이 있을 뿐이다. 이와 같이, 우리의 주변에서 볼 수 있는 액체는 대부분 화합물이든가 아니면 그들이 혼합된 것이다. 액체는 고체의 경우와 달리 그것을 이루고 있는 입자의 배열이 불규칙하여 입자가 상당히 자유로이 운동할 수 있다. 여러 가지 물질의 끓는점을 비교해 보면 상당히 높은 것도 있고 낮은 것도 있다. 끓는점이 높다는 말은 액체를 구성하고 있는 입자(원자,분자 이온)가 따로따로 흩어져 있어 기체로 될 온도가 높다는 것을 뜻한다. 다시 말하면, 이것은 액체를 구성하고 있는 입자 사이에 강한 힘이 작용하고 있을수록 끓는점이 높아진다는 말이 된다. 플라이슈만-폰즈 실험
플라이슈만-폰즈 실험(Fleischmann-Pons Experiment)은 1989년 3월에 미국 유타 대학교의 전기화학자 마틴 플라이슈만과 스탠리 폰즈가 수행해, 상온 핵융합이 가능하다고 주장했던 실험이다. 플라이슈만과 폰즈는 팔라듐 전극을 이용해 중수를 전기분해하는 실험을 하는 도중에 비정상적으로 많은 양의 열이 방출되는 것을 확인했다. 그들은 이 정도로 많은 열은 핵반응을 거치지 않고서는 발생될 수 없다고 역설했다. 또한 그들은 중성자와 삼중수소를 포함한 핵반응의 부산물이 검출되었다고 주장했다. HD 179949 b
만약 b가 온실 효과나 조석 효과 영향을 받지 않는다고 가정하면 본드 반사율은 0.1에 표면 온도는 1533 켈빈이 나온다. 이는 HD 209458 b (1392K)보다 뜨거우며 HD 149026 b와 비슷한 수치이다. 사달멜리크
이 별의 나이는 5천 3백만 년으로 항성 진화에서 초거성 단계로 진입했으며 분광형은 G2 Ib이다. 따라서 이 별의 표면 온도는 태양과 비슷하며 흔치 않은 황색 초거성이다. 초거성의 진화과정 중 태양과 비슷한 유효온도를 보여주는 때를 황색진화공백(yellow evolution void)으로 부르는데, 그 이유는 이 온도에서 거성은 불안정하여 오래 머무르지 않으므로 관측할 수 있는 대상이 많이 발견되지 않기 때문이다. 페란티
고전압 변압기는 페란티의 중요한 제품으로 되었다.[2] 가장 큰 형태 중 일부는 무게가 100톤이 넘어가는 것도 있었다. 페란티 박사의 아들 빈센트는 1921년에 관리자로서 변압기 부서에 들어가서 자신의 아버지가 시작한 일을 확장하는 것을 조율했다. 1930년 페란티 박사의 죽음 이후 그는 경영진으로서 회장이 되었다.[3] 1935년 페란티는 모스턴의 폐기된 철사 공장을 구매하였고 여기에서 텔레비전, 라디오, 전자시계 등의 수많은 소형 가전제품들을 제조하였다.[2] 이 기업은 나중에 1957년 EKCO에 라디오 및 텔레비전 부문을 매각하였다.[5] 모스턴에 위치한 페란티 인스트루먼츠는 최초의 원뿔평판 회전점도계 중 하나를 포함하여 과학 측정을 위한 다양한 물건들을 개발하였다. 1950년대 중순에 홀린우드에서 송전 산업이 성장하면서 그곳에서 새로운 변압기를 만들었다. 1974년 페란티는 방위 산업의 중요한 제공업체가 되었으나 변압기 부문은 손실을 입으면서 심각한 재정적 문제를 안았다. 퍼시 윌리엄스 브리지먼
1905년 무렵, 그는 고압(high pressure)에서 물질의 특성에 대한 연구를 하였다.
기계 고장으로 그는 압력 기구를 수정해야했고, 그 결과 새 장치는 100,000 kg f/cm(10 GPa)를 넘는 압력을 만들어 낼수 있게 되었다. 이것은 3000 kgf/cm(0.3 GPa)까지 도달하던 기존 장비에 비해 큰 개선이었다.
새로운 장비로, 그는 고압에서 전기저항, 액체그리고 고체의 특성등의 다수의 새로운 발견을 했다.
브리즈먼은 금속에서의 전기 전도와 결정의 특성에 대한 연구로 잘 알려졌다.
브리즈먼은 수 년동안 그의 고압력 장치를 향상시켰고, 다이아몬드 합성을 여러차례 시도 하였으나 성공하지 못하였다. 알루미늄-26
알루미늄-26은 초신성이 폭발하면서 방사성 핵종을 분출할 때 생성된다. 운석 연구에 따르면 태양계 초기 역사에서는 알루미늄-26이 비교적 풍부하게 존재하였을 것으로 보이며, 대다수의 과학자들은 알루미늄-26이 붕괴하면서 방출하는 에너지가 약 46억 년 전 소행성들의 표면이 녹고 행성 분화가 되는데 큰 영향을 미쳤을 것으로 짐작하고 있다. 대표적인 예로는 세레스와 베스타가 있으며 토성의 위성인 이아페투스의 적도 부분이 튀어나온 원인으로 추정되기도 한다. 글리제 570
2000년 1월 15일 천문학자들은 발견된 것들 중 가장 온도 낮은 갈색 왜성을 발견했다고 발표했다. 이 천체는 글리제 570 D로 명명되었다. D는 삼중성계로부터 1500 천문단위 떨어져 있다. 질량은 목성의 50배 수준으로 추측된다. 칠레 소재 셀로-톨롤로 범미천문대에서 도플러 분광관측을 통해 D가 갈색 왜성임을 검증했다. D의 표면 온도는 섭씨 500도 수준으로 이전까지 발견된 어떤 갈색 왜성보다도 차가웠으며, 분광형은 T7-8 V에 해당된다. 중성자별
막 형성된 중성자별의 온도는 약 10 ~ 10 켈빈에 이른다. 그러나, 엄청난 수의 중성미자가 별의 엄청난 에너지를 가져가면서 방출되므로 온도는 수 년 이내에 약 10 켈빈까지 떨어진다. 심지어 100만 켈빈일 때, 중성자별에 의해 방출되는 대부분의 빛은 X-선이다. 철-비소 기반 초전도체
시료에 압력을 가하여 chemical potential을 조절해 주면 이 이스템에서 초전도 현상을 유도할 수 있다. SrFeCoAs의 경우 압력이 높아질수록 임계온도가 높아지는 경향을 보인다. 세라믹
세라믹스(ceramics) 또는 세라믹은 열과 냉각 활동으로 마련된 무기 화합의, 비금속 고체이다. 점토 등 천연의 원료를 사용해서 만들며, 용기로 사용되어 왔다. 이에 대하여 파인 세라믹스(fine ceramics)는 고순도의 인공 원료를 사용해서 만들며, 전자재료, 정밀기계 재료 등 다양한 용도에 쓰인다. 세라믹스는 금속과는 반대로 전기를 잘 전도하지 않을 뿐 아니라, 유기 재료와는 달리 고온에도 잘 견딘다는 것이 특징이다. 프랑슘
1939년 마그리트 페레에 의해 발견되었다. , 존재는 1870년대에 멘델레예프에 의해 에카-세슘 (eka-cesium) 으로 예측되었다. 마그리트 페레는 223 프랑슘을 발견하고 자신의 조국인 프랑스의 이름을 따 새로운 원소를 프랑슘으로 명명했다. 초과산화 리튬
초과산화 리튬()은 초산리튬(超酸-.), 리튬 초과산화물, 이산화리튬, 리튬 슈퍼옥사이드라고도 하며 15K~40K에서만 분리되는 화합물이다. 이 화합물은 적외선 분석(IR), 라만 분광법, 전자스핀공명, X-ray 분광학 등 다양한 이론적 방법으로 분석되는 불안정한 자유 라디칼이다. 플라이슈만-폰즈 실험
1990년 5월 초, 텍사스 A&M 대학교의 연구자 케빈 울프는 갑작스러운 과잉 열의 발생이 팔라듐 전극의 삼중수소 오염이나 단순한 실험 오류로 인한 오염에 의한 것일 가능성이 크다고 발표했다. 1990년 6월, "사이언스" 지에 실린 과학 언론인 개리 토비스의 기사는 A&M 대학교 연구팀의 지도자 존 보크리스와 그의 대학원생이 전기분해 장치를 삼중수소로 조작했다고 주장했고, 이로써 A&M 대학교의 결과는 대중의 신뢰를 완전히 잃어버리게 되었다. 1990년 10월, 케빈 울프는 결국 자신의 실험 결과가 전극의 삼중수소 오염에 의해 설명된다고 인정했다. A&M 대학교 측 검토 위원단은 삼중수소가 발생했다는 근거가 불충분하고 전극의 오염과 측정 오차가 실험 결과에 대한 설득력 있는 설명이라고 밝혔으며 보크리스는 학부의 반대에 부딪혀 더 이상 연구를 재개할 기회를 얻지 못했다.