Uma equipe de pesquisa internacional liderada por Evgeniy Talantsev, pesquisador sênior do Centro de Pesquisa e Educação da Universidade Federal de Ural, abordou a tarefa de aumentar a confiabilidade de instalações complexas e caras como o Large Hadron Collider (LHC). Os resultados do experimento foram publicados no jornal Relatórios Científicos em um artigo intitulado "O início da dissipação em supercondutores de alta temperatura:histerese magnética e dependência de campo."

Evgeniy Talantsev explica, "No processo de trabalho com supercondutores de alta temperatura de segunda geração em temperaturas de nitrogênio líquido (aprox. -190 graus Celsius), descobrimos que com o aumento da corrente elétrica, o início da dissipação de energia elétrica está claramente associado a uma transição abrupta do comportamento não linear do campo magnético criado pela corrente elétrica (e medido em qualquer ponto da superfície do supercondutor), para o linear. Um aumento linear no campo magnético e um aumento linear na corrente é uma dependência comum inerente a metais e semicondutores, ou seja, materiais com uma resistência elétrica linear regular, ao qual a lei de Ohm é aplicável.

"Em outras palavras, mesmo que a resistência elétrica dos supercondutores no início da dissipação seja cerca de centenas de bilhões de vezes menor do que a do melhor metal, e é muito não linear e aumenta dezenas de milhões de vezes, o comportamento do campo magnético dependendo da amperagem acabou sendo linear e facilmente detectado por sensores Hall criogênicos regulares, "Talantsev diz.

O experimento foi conduzido pela primeira vez sem qualquer campo magnético externo aplicado, e portanto, sem uma infinidade de efeitos extras que ocorrem em supercondutores quando o campo magnético externo é aplicado.

"O experimento sem um campo magnético externamente aplicado é muito puro e simples. Mas ninguém o conduziu e analisou os resultados antes de nós:todos o executaram em um campo magnético forte. O significado de nossa abordagem é que fechamos todas as lacunas na explicação os resultados são a influência do campo magnético externo. é justo dizer que o efeito que encontramos é de natureza fundamental, "explica a pesquisadora.

Os cientistas também verificaram se o efeito da transição da dependência do campo magnético não linear para linear ainda estava presente com o aumento da corrente ao aplicar um campo magnético forte ao supercondutor. Isso é importante, porque as condições do desastre tecnológico no Grande Colisor de Hádrons incluíram a aplicação do campo magnético externo.

"Descobriu-se que em experimentos com campo magnético externo aplicado, as características lineares do próprio campo magnético do supercondutor, observados no início da dissipação de energia são idênticos aos observados sem o campo magnético externo. Assim, mostramos que o início dos regimes de dissipação de energia, ao contrário dos pressupostos tradicionais, são os mesmos com ou sem o campo magnético externo aplicado, "Evgeniy Talantsev diz." Além disso, nesse papel, mostramos que o supercondutor se lembra de sua história magnética para sempre. Todas as mudanças que ocorrem mesmo sem dissipação de energia são lembradas pelo supercondutor por um tempo indefinidamente longo. Este efeito de memória é denominado histerese. "

Os princípios físicos do efeito descoberto durante a observação experimental devem ser fundamentados teoricamente. Aqui, Evgeniy Talantsev conta com a colaboração de cientistas e alunos do Centro de Pesquisa e Educação em Nanomateriais e Nanotecnologias. Enquanto isso, A equipe de Evgeniy Talantsev está planejando continuar os experimentos em baixas temperaturas usando hélio líquido, sob condições quase idênticas às condições do Grande Colisor de Hádrons.

O Large Hadron Collider é uma instalação subterrânea de 27 quilômetros na fronteira entre a Suíça e a França para a colisão de partículas elementares com velocidade próxima à da luz. Ao registrar as colisões de partículas, os cientistas tentam investigar o mistério da criação e da estrutura do Universo. Esses estudos só são possíveis em condições onde o fluxo de partículas elementares é comprimido por um forte campo magnético, um milhão de vezes mais forte que o campo magnético da Terra. Esses campos são criados usando supercondutores, em que uma corrente elétrica gigante sem perdas circula em um indutor de quase 27 quilômetros de comprimento, que é a base do LHC. Um aumento na energia das partículas em colisão só é possível se a magnitude do campo magnético for aumentada. A produtividade dos supercondutores, por sua vez, é garantido por resfriamento com hélio líquido:esta substância não endurece mesmo em uma temperatura zero absoluta:-273,15 graus Celsius.

Em setembro de 2008, devido ao comportamento incontrolável da bobina de indutância supercondutora de 27 km no Grande Colisor de Hádrons, o maior desastre supercondutor tecnológico, o chamado "Quench, "ocorreu - foi a destruição do estado supercondutor do supercondutor. O aumento planejado na corrente na bobina resultou em danos ao sistema criogênico do LHC. Cerca de seis toneladas de hélio líquido evaporaram para a atmosfera (observe que 1 litro de líquido o hélio tem cerca de 125 gramas, e custa cerca de € 100 euros). Felizmente, não houve vítimas, mas o LHC, que sofreu danos significativos devido à dissipação descontrolada de energia, ficou fora de operação por mais de um ano. A ciência europeia sofreu perdas de milhões de dólares.

O artigo de pesquisa foi publicado no Relatórios Científicos .