Un equipo de investigación internacional encabezado por Evgeniy Talantsev, investigador senior en el Centro de Investigación y Educación de la Universidad Federal de los Urales, ha abordado la tarea de aumentar la fiabilidad de instalaciones tan complejas y caras como el Gran Colisionador de Hadrones (LHC). Los resultados del experimento fueron publicados en la revista. Informes científicos en un artículo titulado "El inicio de la disipación en superconductores de alta temperatura:histéresis magnética y dependencia del campo".

Evgeniy Talantsev explica:"En el proceso de trabajar con superconductores de alta temperatura de segunda generación a temperaturas de nitrógeno líquido (aprox. -190 grados Celsius), encontramos que con el aumento de la corriente eléctrica, el inicio de la disipación de energía eléctrica está claramente asociado con una transición abrupta del comportamiento no lineal del campo magnético creado por la corriente eléctrica (y medido en cualquier punto de la superficie del superconductor), a lo lineal. Un aumento lineal en el campo magnético y un aumento lineal en la corriente es una dependencia común inherente a los metales y semiconductores. es decir, materiales con una resistencia eléctrica lineal regular, al que se aplica la ley de Ohm.

"En otras palabras, a pesar de que la resistencia eléctrica de los superconductores al inicio de la disipación es aproximadamente cientos de miles de millones de veces menor que la del mejor metal, y es muy no lineal y aumenta decenas de millones de veces, el comportamiento del campo magnético en función del amperaje resultó ser lineal y fácilmente detectado por sensores Hall criogénicos regulares, ", Dice Talantsev.

El experimento se realizó por primera vez sin ningún campo magnético externo aplicado, y por lo tanto, sin una multitud de efectos extra que se producen en los superconductores cuando se aplica el campo magnético externo.

"El experimento sin un campo magnético aplicado externamente es muy prístino y simple. Pero nadie lo realizó y analizó los resultados antes que nosotros:todos lo realizaron en un campo magnético fuerte. La importancia de nuestro enfoque es que cerramos todas las lagunas al explicar los resultados como la influencia del campo magnético externo. es justo decir que el efecto que encontramos es de naturaleza fundamental, "explica el investigador.

Los científicos también comprobaron si el efecto de la transición de la dependencia del campo magnético no lineal al lineal seguía presente con el aumento de la corriente al aplicar un campo magnético fuerte al superconductor. Esto es importante, porque las condiciones del desastre tecnológico en el Gran Colisionador de Hadrones incluyeron la aplicación del campo magnético externo.

"Resultó que en experimentos con campo magnético externo aplicado, las características lineales del propio campo magnético del superconductor, observados al inicio de la disipación de potencia son idénticos a los observados sin el campo magnético externo. Por lo tanto, Hemos demostrado que el inicio de los regímenes de disipación de poder, contrariamente a los supuestos tradicionales, son iguales con o sin el campo magnético externo aplicado, "Evgeniy Talantsev dice." Además, en este papel, demostramos que el superconductor recuerda su historia magnética para siempre. Todos los cambios que ocurren incluso sin disipación de energía son recordados por el superconductor durante un tiempo indefinidamente largo. Este efecto de memoria se llama histéresis ".

Los principios físicos del efecto descubierto durante la observación experimental deben fundamentarse teóricamente. Aquí, Evgeniy Talantsev cuenta con la asistencia de científicos y estudiantes del Centro de Investigación y Educación de Nanomateriales y Nanotecnologías. Mientras tanto, El equipo de Evgeniy Talantsev planea continuar los experimentos a bajas temperaturas utilizando helio líquido, en condiciones casi idénticas a las del Gran Colisionador de Hadrones.

El Gran Colisionador de Hadrones es una instalación subterránea de 27 kilómetros en la frontera entre Suiza y Francia para la colisión de partículas elementales aceleradas a la velocidad cercana a la de la luz. Al registrar las colisiones de partículas, los científicos intentan investigar el misterio de la creación y la estructura del Universo. Estos estudios solo son posibles en condiciones donde el flujo de partículas elementales es comprimido por un fuerte campo magnético, un millón de veces más fuerte que el campo magnético de la Tierra. Estos campos se crean utilizando superconductores, en el que circula una gigantesca corriente eléctrica sin pérdidas en un inductor de casi 27 kilómetros de longitud, que es la base del LHC. Un aumento en la energía de las partículas en colisión es posible solo si se aumenta la magnitud del campo magnético. La productividad de los superconductores, Sucesivamente, se asegura mediante enfriamiento con helio líquido:esta sustancia no se endurece incluso a una temperatura de cero absoluto:-273,15 grados Celsius.

En septiembre de 2008, debido al comportamiento incontrolable de la bobina de inductancia superconductora de 27 km en el Gran Colisionador de Hadrones, el mayor desastre tecnológico superconductor, el llamado "Apagar, "ocurrió:esto fue la destrucción del estado superconductor del superconductor. El aumento planificado de la corriente en la bobina resultó en daños al sistema criogénico del LHC. Aproximadamente seis toneladas de helio líquido se evaporaron a la atmósfera (tenga en cuenta que 1 litro de líquido el helio es de unos 125 gramos, y cuesta unos 100 € euros). Afortunadamente, no hubo bajas, pero el LHC, que sufrió daños importantes debido a la disipación incontrolada de energía, estuvo fuera de servicio durante más de un año. La ciencia europea sufrió pérdidas multimillonarias.

El trabajo de investigación fue publicado en el Informes científicos .