超导发展中的那些大事

超导学是研究在低温下电阻消失的物质性质的领域。以下是超导发展史的一些重要阶段：

1.发现初期（1911-1950s）：

　　1911年，荷兰莱顿大学的卡末林·昂内斯（Heike Kamerlingh Onnes）首先发现超导体。在温度降低到4K（4 degrees Kelvin, -452F, -269℃）时，金属汞的电阻突然消失了。因此获得了1913年诺贝尔物理奖。

　　1913年，就是这个卡末林·昂内斯在诺贝尔领奖演说中说低温下金属电阻的消失“不是逐渐的，而是突然的”，水银在4.2K进入了一种新状态，由于它的特殊导电性能，可以称为“超导态” 。超导体就这样诞生了。

　　1933年，德国人Walther Meissner 和 Robert Ochsenfeld 发现超导材料会排斥磁场。即迈斯纳效应（Meissner effect）。

1941年，发现氮化铌在 16K 下变为超导体。1953年，钒硅在 17.5K 下显示出超导特性。1962年，威斯汀豪斯公司用铌钛合金（alloy of niobium and titanium, NbTi）开发出第一条商用超导线。1960年代，英国卢瑟福-阿普尔顿实验室用铜包铌钛合金（ copper-clad niobium-titanium）制成了高能粒子加速器电磁铁，并于 1987 年首次用于美国费米实验室 Tevatron 的超导加速器。

但是，科学家们还没有找到合适的解释和理论来解释这一现象。

2.BCS理论 (1957)：

　　1957年，美国的John Bardeen、Leon Cooper 和 John Schrieffer 提出了解释超导的BCS理论。他们认为，在超导态中，电子通过形成“库珀对”（一对自旋相反的电子）来形成一种凝聚态，这种凝聚态能够无阻力地流动。这一理论使超导研究进入了一个新的阶段。获得了1972年诺贝尔物理奖。

　　1962年一个20多岁的年青人，剑桥大学实验物理研究生约瑟夫逊提出约瑟夫逊效应。约瑟夫森效应成为微弱电磁信号探测和其他电子学应用的基础。获得了1973年诺贝尔物理奖。

　　70年代超导列车成功地进行了载人可行性试验。车辆在电机牵引下无摩擦地前进，时速可高达500千米。

3.高温超导 (1986)：

　　1986年，瑞士苏黎世的IBM研究人员Alex Müller和Georg Bednorz用镧、钡、铜氧化合物（lanthanum, barium, copper and oxygen compound）制成30K下的超导体。获得1987年诺贝尔物理奖。紧接着，日本东京大学工学部又将超导温度提高到37K。

　　1987年1月初日本川崎国立分子研究所将超导温度提高到43K；不久日本综合电子研究所又将超导温度提高到46K和53K。中国科学院物理研究所由赵忠贤、陈立泉领导的研究组，获得了48．6K的锶镧铜氧系超导体，并看到这类物质有在70K发生转变的迹象。

　　1987年，这一年发生了很多值得纪念的事情。2月16日美国国家科学基金会宣布，朱经武与吴茂昆获得转变温度为98K的超导体。2月20日中国也宣布发现100K以上超导体。3月3日，日本宣布发现123K超导体，3月12日中国北京大学成功地用液氮进行超导磁悬浮实验。 3月27日美国华裔科学家又发现在氧化物超导材料中有转变温度为240K的超导迹象。12月30 美国休斯敦大学宣布，美籍华裔科学家朱经武又将超导温度提高到40.2K。另外，这一年日本铁道综合技术研究所的“MLU002”号磁悬浮实验车开始试运行。

4.发展和应用 (1990s-现在)

　　1991年10月日本原子能研究所和东芝公司共同研制成核聚变堆用的新型超导线圈，达到世界最高水准。这个新型磁体使用的超导材料是铌和锡的化合物。

　　1992年1月27日第一艘超导船“大和”1号在日本神户下水试航。

　　1992年一个以巨型超导磁体为主的超导超级对撞机特大型设备，于美国得克萨斯州建成并投入使用，耗资超过82亿美元。

　　1996年改进高温超导电线的研究工作取得进展，制成了第一条地下输电电缆。

　　2001年4月，340米铋系高温超导线在清华大学应用超导研究中心研制成功，并于年末建成第一条铋系高温线材生产线。

　　2008年在沉寂了一段时间后超导又火了一把，就是铁基超导体。中国科学家赵忠贤、王楠林、陈仙辉等合成了一系列铁基化合物，其超导临界温度达到55K，说明这个体系是一类高温超导体。

　　2014年德国马普所的Eremets通过实验证实了吉林大学崔田教授的预测，获得了临界温度为190K的硫化氢，一年后，临界温度被提高到了203K，干冰温区突破了。

　　2018年，21岁的麻省理工学院博士曹原一天之内在NATURE杂志上连续发表两篇文章，论述了双层石墨烯在重叠角度为1.1°时，会产生超导现象。虽然其临界温度只有1.7K，但这是首次发现超导行为与结构如此特别的对应关系，这一发现开辟了超导物理乃至凝聚态物理研究的新方向，无数学者正在跟进。这个成果是2018年十大科研进展之一。

　　2019年德国马普所的Eremets等人再接再厉，在氢化镧体系中实现了250K的临界温度，但是同时需要极高的压强。

总体而言，超导发展经历了从早期的发现、理论建立到高温超导的突破，以及对材料性质和应用的深入研究。超导技术在科学、工程和应用领域都有重要作用，持续不断地推动着相关领域的发展。