ಅಧಿವಾಹಕತೆ

ಈ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗೆ ಅಧಿವಾಹಕತೆ (superconductivity) ಎಂದು ಕರೆಯುತ್ತಾರೆ. ವಸ್ತುಗಳ ತಾಪವನ್ನು ನಿರ್ಣಾಯಕ ತಾಪಕ್ಕಿಂತ (critical temperature) ಕಡಿಮೆಗೊಳಿಸಿದಾಗ ಶೂನ್ಯ ಪ್ರತಿರೋಧತೆಯೊಂದಿಗೆ (zero resistance ) ವಾಹಕಗಳಲ್ಲಿನ ಕಾಂತಕ್ಷೇತ್ರಗಳ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯು ಕಾಣೆಯಾಗಿ ಅತ್ಯುನ್ನತ ಮಟ್ಟದ ವಾಹಕತ್ವವನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುವುದೇ ಅಧಿವಾಹಕತೆ. ಅಧಿವಾಹಕಗಳು ಕಡಿಮೆ ಪ್ರಮಾಣದ ಶಕ್ತಿಯ ಅಪವ್ಯಯವನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ. ಈ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಹಾಲೆಂಡಿನ (ಈಗಿನ ನೆದರ್ಲ್ಯಾಂಡ್) ನ ಪ್ರಸಿದ್ಧ ವಿಜ್ಞಾನಿ ಹೆಚ್ ಕೆಮರ್ಲಿಂಗ್ ಓನ್ಸ್ ಎಂಬುವವನು ಲೀಡೆನ್ ಎಂಬಲ್ಲಿ 1911 ಏಪ್ರಿಲ್ 8 ರಂದು ಕಂಡುಹಿಡಿದನು. ಈತ ೪ K ತಾಪದಲ್ಲಿ ಪಾದರಸ ಅಧಿವಾಹಕವಾಗುವುದನ್ನು ಪತ್ತೆಹಚ್ಚಿದ. ನಿರಪೇಕ್ಷ ಶೂನ್ಯ ತಾಪದ ಸಮೀಪದ ಅತಿಶೈತ್ಯದಲ್ಲಿ ಕಂಡುಬರುತ್ತಿದ್ದ ಈ ವಿದ್ಯಮಾನ (ಉದಾ: ನಿಯೋಬಿಯಮ್ ನೈಟ್ರೈಡ್ ೧೬ K, ವೆನೆಡಿಯಮ್-೩ ಸಿಲಿಕಾನ್ ೧೭.೫ K) ೧೯೮೬ ರಿಂದೀಚೆಗೆ ಸಾಪೇಕ್ಷವಾಗಿ ಅಧಿಕ ತಾಪಗಳಲ್ಲಿಯೂ ಗೋಚರಿಸಿದೆ (ಉದಾ: ಕ್ಯಾಲ್ಸಿಯಮ್ ಮತ್ತು ತ್ಯಾಲಿಯಮ್‌ಯುಕ್ತ ಸರ‍್ಯಾಮಿಕ್ ೧೨೦ K, ಪಾದರಸ, ಬೇರಿಯಮ್, ತಾಮ್ರಗಳ ವಿಶಿಷ್ಟ ಸಂಯೋಜನೆ ೧೩೩ K).

ಲೋಹೀಯ ವಾಹಕಗಳ ತಾಪ ಕಡಿಮೆಯಾದಂತೆ ಅವುಗಳ ರೋಧತೆಯ ಪ್ರಮಾಣ ಕೂಡ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ. ಇದರಿಂದ ಅವುಗಳು ಹೆಚ್ಚು ವಿದ್ಯುತ್ ನ್ನು ತಮ್ಮ ಮೂಲಕ ಹರಿಯಲು ಬಿಡುತ್ತವೆ. ಆದರೂ ತಾಮ್ರ ಮತ್ತು ಬೆಳ್ಳಿಯಂತಹ ವಾಹಕಗಳಲ್ಲಿ ಬೆರಕೆಗಳ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯಿಂದಾಗಿ ಅವು ಶೂನ್ಯ ರೋಧತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಲು ಸಾಧ್ಯವಾಗುವುದಿಲ್ಲ. ಆದರೆ ಅಧಿವಾಹಕಗಳು (superconductors) ಈ ಮಿತಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುವುದಿಲ್ಲ. ಏಕೆಂದರೆ ನಿರ್ಣಾಯಕ ತಾಪಮಾನಕ್ಕಿಂತ (critical temperature) ಅವುಗಳ ತಾಪ ಕಡಿಮೆಯಾದಂತೆ ವಾಹಕಗಳು ಅಧಿವಾಹಕಗಳಂತೆ(superconductors) ವರ್ತಿಸಲು ಪ್ರಾರಂಭಿಸುತ್ತವೆ.

ಸಾಮಾನ್ಯ ವಾಹಕಗಳಲ್ಲಿ ವಿದ್ಯುತ್ತು ಪ್ರವಹಿಸುವಾಗ ತುಸು ಶಕ್ತಿ ನಷ್ಟವಾಗುತ್ತದೆ. ಅಧಿವಾಹಕಗಳು ಶಕ್ತಿನಷ್ಟವಿಲ್ಲದೆ ವಿದ್ಯುತ್ತನ್ನು ಒಯ್ಯಬಲ್ಲವು. ಸಾಮಾನ್ಯ ತಾಪಗಳಲ್ಲಿ ಉತ್ತಮ ವಾಹಕಗಳಾಗಿರುವ ಶುದ್ಧ ಲೋಹಗಳು ಅಧಿವಹನದ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ತಲಪುವುದಿಲ್ಲ. ಅವಾಹಕಗಳಾಗಿರುವ ಸೆರ‍್ಯಾಮಿಕ್‌ಗಳು ನಿಶ್ಚಿತ ಕೆಳತಾಪಗಳಲ್ಲಿ ಅಧಿವಾಹಕಗಳಾಗುತ್ತವೆ. ಸಾಮಾನ್ಯ ತಾಪಗಳಲ್ಲಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸಬಲ್ಲ ಅಧಿವಾಹಕಗಳ ಶೋಧ ಮುಂದುವರಿಯುತ್ತಿದೆ.

ಅಮೆರಿಕದ ಇಲಿನಾಯ್ ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾಲಯದ ಜಾನ್ ಬಾರ್ಡೀನ್ (೧೯೦೮-೯೧), ಲಿಯಾನ್ ನೆಯಿಲ್ ಕೂಪರ್ (ಜ ೧೯೩೦) ಮತ್ತು ಜಾನ್ ರಾಬರ್ಟ್ ಶ್ರೆಯ್‌ಫರ್ (ಜ ೧೯೩೧) ಎಂಬ ಭೌತವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಅಧಿವಾಹಕ ವಿದ್ಯಮಾನವನ್ನು ವಿವರಿಸಬಲ್ಲ ಸಿದ್ಧಾಂತವೊಂದನ್ನು ಮಂಡಿಸಿದರು (೧೯೭೨). ಇದಕ್ಕಾಗಿ ಅವರಿಗೆ ಆ ವರ್ಷವೇ ನೊಬೆಲ್ ಪುರಸ್ಕಾರ ಸಂದಿತು. ಆವರ ಗೌರವಾರ್ಥ ಬಿಸಿಎಸ್ ಸಿದ್ಧಾಂತ ಎಂಬ ಹೆಸರಿನ ಇದು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಮೆಕ್ಯಾನಿಕ್ಸ್‌ನ ಪರಿಭಾಷೆಯಲ್ಲಿ ಅಧಿವಾಹಕತೆಯನ್ನು ವಿವರಿಸುತ್ತದೆ. ಅಧಿವಾಹಕದಲ್ಲಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಭೂಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ ಸಾಂದ್ರವಾಗುತ್ತವೆ ಹಾಗೂ ಜೋಡಿಗಳುಳ್ಳ ತಂಡವಾಗಿ ಪಯಣಿಸುವುದೇ ಇದರ ಕಾರಣ ಎಂಬುದು ಈ ಸಿದ್ಧಾಂತದ ಪ್ರಧಾನ ನಿಲುವು. ಇಂಥವುಗಳಿಗೆ ಕೂಪರ್ ಜೋಡಿಗಳೆಂದು ಹೆಸರು. ಸಾಮಾನ್ಯ ವಾಹಕಗಳಲ್ಲಾದರೋ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳು ಬಿಡಿಬಿಡಿಯಾಗಿಯೇ ಪಯಣಿಸುತ್ತವೆ. ಜೋಡಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳು ಅಧಿವಾಹಕದಲ್ಲಿ ವಿದ್ಯುದಾವೇಶಗಳ ವಾಹಕಗಳು.

ಅಧಿವಾಹಕತೆಯ ಅಯಸ್ಕಾಂತಗಳು ತುಂಬಾ ಶಕ್ತಿಶಾಲಿಯಾದ ವಿದ್ಯುತ್ಕಾಂತಗಳು. ಹಾಗಾಗಿ ಇದನ್ನು MRI/NMR ರೋಹಿತ (spectrometers) ಗಳಲ್ಲಿ ಹಾಗೂ ಕಣ ವೇಗವರ್ಧಕಗಳಲ್ಲಿ (particle accelerators) ಬಳಸುತ್ತಾರೆ.