olla elektronin nopeus suprajohtavassa kaapelissa, sillä sitä ei näy löytyvän helposti.
Ei siis signaalin etenemisnopeus, vaan yksittäisen elektronin nopeus.
Mikähän mahtaa
7
224
Vastaukset
Mä veikkaan että valonnopeus. Kysyn chatgpt:ltä
Elektronin nopeus suprajohtavassa kaapelissa on hieman monimutkainen kysymys, koska siinä on kyse kvanttimekaniikan ja kondensaatiofysiikan ilmiöistä. Tarkastellaan asiaa tarkemmin.
### Elektronit suprajohtavassa tilassa
Suprajohtavissa materiaaleissa elektronit muodostavat **Cooper-pareja**, jotka liikkuvat kollektiivisesti kvanttitilassa ilman sähkövastusta. Näissä pareissa kaksi elektronia liitetään yhteen tietynlaisen vuorovaikutuksen kautta (yleensä fononien välityksellä). Tärkeää on huomata, että yksittäiset elektronit eivät enää käyttäydy itsenäisinä hiukkasina, vaan niiden liike liittyy koko Cooper-parin ja sen "aallonfunktion" etenemiseen.
### Elektronin nopeuden arviointi
Yksittäisen elektronin nopeuden määrittäminen suprajohtavassa materiaalissa ei ole suoraan verrattavissa tavanomaiseen johtimeen, jossa elektronit liikkuvat "driftinopeudella". Suprajohtavassa tilassa oleellista on Cooper-parien kollektiivinen liike ja niiden kvanttimekaaninen vaihe, ei niinkään yksittäisen elektronin nopeus.
Arvioitaessa nopeuksia voidaan käyttää seuraavia näkökulmia:
1. **Fermin nopeus:** Yksittäisten elektronien nopeus metallissa (ennen kuin ne muodostavat Cooper-pareja) liittyy materiaalin Fermi-energian tasoon. Esimerkiksi kuparin kaltaisessa metallissa Fermin nopeus on tyypillisesti noin \(10^6 \, \text{m/s}\). Sama mittakaava pätee suprajohtavien materiaalien elektroneille, mutta tämä nopeus ei vastaa Cooper-parien kollektiivista liikettä.
2. **Driftinopeus:** Klassisessa johtimessa driftinopeus (elektronien keskimääräinen nopeus sähkökentän vaikutuksesta) on hyvin pieni, tyypillisesti muutaman millimetrin tai senttimetrin sekunnissa. Suprajohtavassa materiaalissa ei kuitenkaan ole vastusta eikä normaalin johtimen kaltaista driftinopeutta.
3. **Supervirran vaihe-etenevyys:** Suprajohtavassa kaapelissa virta ei liity yksittäisten elektronien nopeuteen, vaan kvanttimekaanisen vaihe-eron etenemiseen Cooper-parien välillä. Tämä signaali voi liikkua lähes valonnopeudella, mutta yksittäisten elektronien "nopeus" ei ole mielekkäästi mitattavissa perinteisillä mittareilla.
### Yhteenveto
Elektronin nopeuden määrittäminen suprajohtavassa kaapelissa ei ole suoraviivaista, koska kyseessä ei ole klassinen hiukkanen, vaan kvanttimekaaninen Cooper-pari. Yksittäisten elektronien nopeus voisi teoriassa olla Fermin nopeuden luokkaa (noin \(10^6 \, \text{m/s}\)), mutta käytännössä virran eteneminen liittyy kollektiiviseen kvanttitilaan. Näin ollen signaalin etenemisnopeus (lähes valonnopeus) on relevantimpi suure kuin yksittäisen elektronin nopeus.Kattavasti se käsittelee asiaa, muttei kuitenkaan kykene antamaan selvää vastausta.
(yleensä onkin niin, että jos jotain pohdin, niin vastauksen löytäminen on hankalaa)
Tuo mitä nyt mietin, liittyy siihen, kasvaako ektronin massa merkittävästi, kun se siirtyy tavallisesta johtimesta suprajohteeseen.buddy-love kirjoitti:
Kattavasti se käsittelee asiaa, muttei kuitenkaan kykene antamaan selvää vastausta.
(yleensä onkin niin, että jos jotain pohdin, niin vastauksen löytäminen on hankalaa)
Tuo mitä nyt mietin, liittyy siihen, kasvaako ektronin massa merkittävästi, kun se siirtyy tavallisesta johtimesta suprajohteeseen.Mun käsityksen mukaan sen nopeus ei kuitenkaan laske valonnopeudesta juurikaan. En ole mikään fyysikko kuitenkaan. Miksi tuo on niin tärkeää tietää?
mustasusi kirjoitti:
Mun käsityksen mukaan sen nopeus ei kuitenkaan laske valonnopeudesta juurikaan. En ole mikään fyysikko kuitenkaan. Miksi tuo on niin tärkeää tietää?
Tavallisessa johtimessa elektronin nopeus on todella hidas, mutta signaali johtimessa liikkuu nopeasti. Sama tilanne kuin vesiletkussa, jossa hanasta tuleva vesi tunkee vettä melkein heti letkun toisesta päästä, mutta se vesi, joka juuri tuli hanasta viipyy letkussa pitkään.
Ei ole tärkeää tietää, mutta minulla on mielessäni eräs mielenkiintoinen ja mahdollisesti hyödyllinen sovellus, jos yksittäisen elektronin nopeus suprajohteessa lähestyy valonnopeutta (siis tyhjiön valonnopeutta (valonnopeus väliaineessa on aina melko hidas)).- Anonyymi
mustasusi kirjoitti:
Mun käsityksen mukaan sen nopeus ei kuitenkaan laske valonnopeudesta juurikaan. En ole mikään fyysikko kuitenkaan. Miksi tuo on niin tärkeää tietää?
Mun aamupieru tuli ylivalon nopeudella. Kirjahyllykin siirtyi.
>simiti< Anonyymi kirjoitti:
Mun aamupieru tuli ylivalon nopeudella. Kirjahyllykin siirtyi.
>simiti<Ja myös nenään sattui, sillä jokaisella voimalla on yhtä suuri vastavoima.
Koska lähteet eivät tiedä aiheesta, niin olen jatkanut pohtimista:
Elektronien liikkeen merkittävä nopeutuminen suprajohteessa ei ole todennäkjöistä, sillä jos elektroni lähetyy valonnopeutta, niin siihen tarvitaan hirmuisesti lisäenergiaa, eikä sitä näytä tuossa oleva tulossa siihen mistään.
Mutta mitä tapahtuu kahden johtimen rajapinnalla, jos toisessa propagaationopeus on hidas ja toisessa nopea. Energiaa ei tuossakaan lisätä, mutta elektronin siirtyminen aineesta toiseen on tilanteena mielenkiintoinen. Mutta tuohan taitaakin olla se ilmiö, joka liittyy Peltier-elementteihin.
(jos korvien välissä ei ole hyödyllistä miettimistä käynnissä, niin se alkaa etsiä ihan omia miettimisaiheita, sillä tyhjäkäynti ei onnistu)
Ketjusta on poistettu 1 sääntöjenvastaista viestiä.
Luetuimmat keskustelut
Jos yhdistät nimikirjaimet
Jos yhdistät sinun ja kaivattusi ensimmäisten nimien alkukirjaimet mitkä nimikirjaimet tulee? Sinun ensin ja sitten häne1076904- 954431
Mies vinkkinä sulle
Jos pyytäisit kahville tai ihan mihin vaan, niin lähtisin varmasti välittämättä muista483806Kyllä se taitaa olla nyt näin
Minusta tuntuu et joku lyö nyt kapuloita rattaisiin että meidän välit menisi lopullisesti. Sinä halusit että tämä menee483502- 513498
- 1883445
Odotan että sanot
Sitten siinä että haluaisit vielä jutella kahdestaan kanssani ja sitten kerrot hellästi että sinulla on ollut vaikea san242949- 672654
- 462491
- 131854