超伝導クイズ-初級編　解答＆解説

Q1 ちょうでんどう、正しく漢字で書くと？ Ans. どちらでも良い

英語では[super-conductivity＝何でもかんでも、ものすごく簡単に伝える性質]なので，直訳すれば電気でも熱でもイオンでも超伝導で構いません。しかし、まったく抵抗なしに運べるのは、”電気”の超伝導だけです。このため、電気の場合だけ”超伝導”と名乗っています。ただし、電気抵抗ゼロで電流を流せるという現象を強調する言葉として超電導と呼ぶのでこれも正しいのです。 通常，基礎的分野の学会などでは「超伝導」を用いることが多く，産業界などの応用分野では「超電導」を用いています。

Q2 超伝導体を使うには最低どれくらいの温度が必要？ Ans. 液体窒素

ドライアイスは、一般に冷却材として用いられています。だいたい-78.9℃くらいです。家庭用冷蔵庫の温度は5℃程度ですね。一方、液体窒素は-196℃(77 K)といったとても低い温度で、これくらい低温でないと使えないのが現状です。

Q3 ズバリ、現在最高のTc(超伝導になる温度)は? Ans. 164K

常圧下での最高のｔｃはHgBa2Ca2Cu3Oyの135 Kですが、これを31万気圧といった高圧下におくことにより、164 KというT_cの最高記録が得られています。

Q4 超伝導体には無限に電流を流せる? Ans. いいえ

あまりに大きな電流を流してしまうと、超伝導状態になるのに必要な「クーパー対」といった電子のペアが形成できなくなってしまいます。この電流を「対破壊電流」と呼びます。

Q5 超伝導現象を発見した人は誰? Ans. オンネス

1911年、オランダ・ライデン大学のカマリン・オンネスが、水銀を冷やしていくと4.19 Kといった低温で電気抵抗が突如ゼロになることを発見しました。その後、同様の現象を示す物質が数多く見つかっています。

Q6 超伝導体は毒? Ans. 物質による

毒性のある物質としては、例えばHg系、Tl系の超伝導物質が挙げられます。その他にも毒性の物質がないわけではないですが、素手でも触れるような無毒性の超伝導体も多く存在しています。

Q7 リニアモーターカーに使われてる超伝導体は? Ans. 金属

現在リニアモターカーではNb-Tiといった古い金属系超伝導体を使用しています。これは非常に高い安全性が求められるためであり、酸化物高温超伝導体での実用化はまだまだ先のことでしょう。

Q8 そのリニアモーターカー、現在最高時速何キロ出る？ Ans. 500〜600km/h

理論的にはもっと高速化も可能なのですが、速くなればなるほど空気抵抗によるエネルギーロスは大きくなってしまいます。経済的メリットを考えて、これくらいの速度が設定されました。

Q9 最近発見されて注目を集めている超伝導体は？ Ans. MgB₂

2001年2月、青山学院大学秋光純教授らによって発表された超伝導体で、39 Kという金属系超伝導体の最高の超伝導転移温度（超伝導状態になる温度）を有しています。

Q10 超伝導が確認されていない金属はどれ？ Ans. Co

鉄は15〜30 GPa の圧力下、2 K より下の温度で超伝導を示すことが確認されています。また、液体酸素は超高圧をかけて固体酸素にすると金属的な挙動を示し、0.6Kで超伝導状態となります。
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