A jest się nad czym zastanawiać. Każdy, kto zetknął się w szkole z prawem Ohma i poznał wzór na ciepło Joule'a — Lenza wie, że podobnie jak to ma miejsce w żarówce tak i w każdym przewodzie płynący prąd powoduje wydzielanie się ciepła — tym mniejszego im mniejszy jest opór materiału, z którego wykonano przewód. Nawet jednak w przypadku miedzianych czy stalowych linii przesyłowych przekazywanie energii elektrycznej na duże odległości powoduje "grzanie powietrza" w wielkiej skali. Ponad połowa energii dawanej przez generatory elektrowni znika, nim dotrze do naszych domów.
Od początków rozwoju energetyki zajmujący się nią ludzie marzyli o tym, by "oszukać" naturę, zabrać jej ten dotychczas płacony haracz. Marzą także elektronicy — o "kościach" niewydzielających ciepła, wreszcie specjaliści z dziedziny transportu — o pociągach na magnetycznych poduszkach pędzących z szybkością samolotu. I właśnie u progu tego roku okazało się, że marzenie to wkrótce stać się może rzeczywistością. Kto wie, czy za kilkadziesiąt lat data 1987 nie będzie kojarzyła się z początkiem "ery nadprzewodnictwa".
Zjawisko nadprzewodnictwa, występujące w wielu metalach i stopach, odkryte zostało już przed kilkudziesięciu laty — w 1911 roku. Aż do końca lat pięćdziesiątych fenomen przepływu prądu elektrycznego przez materiał bez oporu nie był praktycznie wykorzystywany. Było to spowodowane warunkami występowania nadprzewodnictwa — mieliśmy z nim do czynienia tylko w ekstremalnie niskich temperaturach, bliskich 0 Kalwinów (minus 273 st. C). Chociaż na podstawie osiągnięcia mechaniki kwantowej udało się teoretycznie opisać, dość dokładnie, mechanizm nadprzewodnictwa nie sposób jest przewidzieć czy może ono wystąpić także przy wyższych temperaturach. Pozostaje metoda "prób i błędów". I właśnie tą metodą u progu 1987 roku dokonano przełomu, o którym mówi się dziś nie tylko w światku fizyków.
Alex Müller i Georg Bednarz — pracownicy laboratorium IBM (tak tego samego!) w Ruschlikon koło Zurichu badali izolatory ceramiki powstałe na bazie tlenków baru i miedzi. Zajmujący się tymi samymi materiałami chemicy francuscy odkryli wcześniej, że mają one wiele cech wspólnych z metalami. Müller i Bednarz, idąc tym tropem postanowili zbadać, czy nie dałoby się wywołać w nich efektu nadprzewodnictwa. Dało się i to w temperaturze minus 243 stopnie — o 20 większej niż w dotychczas badanych materiałach!
Rozpoczął się prawdziwy wyścig. Niemal co kilka dni prasa popularna Stanów Zjednoczonych, Związku Radzieckiego i innych krajów meldowały o pokonaniu kolejnej granicy występowania nadprzewodnictwa — minus 200,190 stopni, 180 stopni. Te ostatnie rezultaty miały już wymiar nie tylko naukowy, ponieważ temperaturę minus 190 stopni otrzymać można stosunkowo łatwo przy pomocy ciekłego azotu — gazu powszechnego i znacznie tańszego od helu, dotychczas używanego do schładzania nadprzewodzących próbek. Kiedy 18 marca 1987 r. w nowojorskim "Hiltonie" zwołano konferencję naukową na temat nadprzewodnictwa, salę obrad szturmował już od rana kilkutysięczny tłum fizyków. Gdy podczas obrad tej konferencji Bertram Batlogg z Laboratorium Bella wyjął z kieszeni kawałek giętkiej taśmy obwieszczającej "nasze życie się zmieniło" poważni naukowcy wiwatowali jak nastolatki na koncercie "Europe". Ta taśma to był właśnie materiał nadprzewodzący w temperaturze ciekłego azotu.
Mała grudka ceramicznego spieku lewitująca w powietrzu nad magnesem — taki pokaz zobaczyć było można i w warszawskim Instytucie Fizyki PAN. Prezentujący ją dr Piotr Przysłupski włączył się do światowego wyścigu fizyków i nawet przez kilka dni przewodził stawce tych, którzy opracowali "najcieplejszy" nadprzewodnik. Gra idzie zresztą nie tylko o wynik. Trzeba mieć materiał o jak najwyższej temperaturze krytycznej, by w w ciekłym azocie utrzymać nadprzewodzące właściwości materiału nawet wówczas, gdy przepuści się przez niego stosunkowo duży prąd.
Rok 1987 uczeni pracujący nad nadprzewodnikami wysokotemperaturowymi zamknęli nie lada sukcesem — Nagrodą Nobla dla Müllera i Bednorza. Kolejny rok nie przyniósł już tak spektakularnych sukcesów. Rekord najwyższej temperatury dzierży dziś laboratorium San Jose w Kalifornii — minus 140 st.C. Jednak Paul Grant, pracownik tego laboratorium optymistycznie przewiduje, że już wkrótce dzięki wyrafinowanej technologii tworzenia cienkich warstw nadprzewodzących osiągnięty zostanie znacznie lepszy rezultat — około minus 73 st.C. A stąd już tylko krok do mikroelektroniki nadprzewodników. Już dziś Japończycy opanowali ponoć produkcję pamięci nadprzewodzących o pojemności 1 Kb. Może to i niewiele w zestawieniu z możliwościami "kości" krzemowych, jednak tradycyjne pamięci nawet te wykonane z arsenku galu, nie mogą się nawet równać z nadprzewodzącymi pod względem szybkości działania.
Perspektywa stworzenia zupełnie nowej generacji komputerów z jednej i znacznego obniżenia zapotrzebowania świata na energię elektroniczną oraz zastosowania z pomocą nadprzewodników syntezy termojądrowej, z drugiej strony — to już choćby zapowiada, jak "epoka nadprzewodnictwa" u progu której stoimy różna będzie od dnia dzisiejszego.
Grzegorz Onichimowski
