தமிழ்

அதிவேக ரயில்கள் மற்றும் எம்ஆர்ஐ ஸ்கேனர்கள் முதல் மேம்பட்ட ஆற்றல் கட்டங்கள் மற்றும் குவாண்டம் கம்ப்யூட்டிங் வரை, பல்வேறு உலகளாவிய தொழில்களில் மீக்கடத்திகளின் அற்புதமான பயன்பாடுகளை ஆராயுங்கள்.

பூஜ்ஜிய எதிர்ப்பைப் பயன்படுத்துதல்: மீக்கடத்திப் பயன்பாடுகளின் உருமாறும் உலகம்

தொழில்நுட்ப முன்னேற்றத்திற்கான இடைவிடாத தேடலில், சில பொருட்கள் சாத்தியமானதை மறுவரையறை செய்யும் திறனுக்காக தனித்து நிற்கின்றன. இவற்றுள், மீக்கடத்திகள் ஒரு பிரகாசமான இடத்தைப் பிடித்துள்ளன. இந்த குறிப்பிடத்தக்க பொருட்கள், ஒரு குறிப்பிட்ட மாறுநிலை வெப்பநிலைக்குக் கீழே முற்றிலும் எதிர்ப்பு இல்லாமல் மின்சாரத்தை கடத்தக்கூடியவை, இணையற்ற செயல்திறன் மற்றும் அற்புதமான புதுமைகளால் இயங்கும் எதிர்காலத்திற்கான ஒரு நுழைவாயிலை வழங்குகின்றன. போக்குவரத்து மற்றும் சுகாதாரத்தில் புரட்சி செய்வதிலிருந்து, ஆற்றல் உள்கட்டமைப்பை மறுவடிவமைப்பது மற்றும் குவாண்டம் இயக்கவியலின் மர்மங்களைத் திறப்பது வரை, மீக்கடத்திகளின் பயன்பாடுகள் அவை உருமாற்றும் அளவுக்கு विशालமானவை.

மீக்கடத்திகள் என்றால் என்ன, அவை எப்படி வேலை செய்கின்றன?

அதன் மையத்தில், மீக்கடத்துத்திறன் என்பது ஒரு குவாண்டம் இயக்கவியல் நிகழ்வு. சில பொருட்கள் ஒரு குறிப்பிட்ட 'மாறுநிலை வெப்பநிலைக்கு' (Tc) கீழே குளிர்விக்கப்படும்போது, அவற்றின் மின் எதிர்ப்பு முற்றிலும் மறைந்துவிடும். இதன் பொருள், ஒரு மீக்கடத்தி வளையத்தில் ஒரு மின்னோட்டம் நிறுவப்பட்டவுடன், அது எந்த ஆற்றல் இழப்பும் இல்லாமல் காலவரையின்றி பாயும். இந்த நிகழ்வு பெரும்பாலும் மெய்ஸ்னர் விளைவுடன் (Meissner effect) இணைந்து வருகிறது, இதில் ஒரு மீக்கடத்தி அதன் உட்புறத்திலிருந்து காந்தப்புலங்களை வெளியேற்றுகிறது, இது அதன் பல பயன்பாடுகளுக்கு முக்கியமான ஒரு பண்பு.

மீக்கடத்திகளின் உலகத்திற்கான பயணம் 1911 இல் டச்சு இயற்பியலாளர் ஹெய்க் கேமர்லிங் ஓன்ஸ் உடன் தொடங்கியது, அவர் பாதரசம் முழுமையான பூஜ்ஜியத்திற்கு (-269 டிகிரி செல்சியஸ் அல்லது 4.2 கெல்வின்) அருகில் குளிர்விக்கப்படும்போது அதன் அனைத்து மின் எதிர்ப்பையும் இழந்ததைக் கண்டுபிடித்தார். பல தசாப்தங்களாக, இதற்கு திரவ ஹீலியத்தைப் பயன்படுத்தி தீவிர கிரையோஜெனிக் குளிரூட்டல் தேவைப்பட்டது, இது ஒரு விலையுயர்ந்த மற்றும் சிக்கலான செயல்முறையாகும், இது பரவலான பயன்பாட்டைக் கட்டுப்படுத்தியது. இருப்பினும், 1980களின் பிற்பகுதியில் 'உயர்-வெப்பநிலை' மீக்கடத்திகளின் (HTS) கண்டுபிடிப்பு, குறிப்பிடத்தக்க உயர் (இன்னும் மிகவும் குளிராக இருந்தாலும்) வெப்பநிலையில், பெரும்பாலும் திரவ நைட்ரஜனின் வரம்பில் (-196 டிகிரி செல்சியஸ் அல்லது 77 கெல்வின்) செயல்படுகின்றன, இது ஒரு முக்கிய தருணத்தைக் குறித்தது. 'உயர்-வெப்பநிலை' என்பது முழுமையான பூஜ்ஜியத்தின் சூழலில் சார்புடையது என்றாலும், இந்த பொருட்கள் மீக்கடத்தி பயன்பாடுகளுக்கான நடைமுறை எல்லைகளை கணிசமாக விரிவுபடுத்தின.

மீக்கடத்திகளின் முக்கிய பண்புகள்:

உலகளாவிய தொழில்கள் முழுவதும் உருமாற்றும் பயன்பாடுகள்

மீக்கடத்திகளின் தனித்துவமான பண்புகள், நவீன சமூகத்தின் ஏறக்குறைய ஒவ்வொரு துறையையும் பாதிக்கும், புரட்சிகரமான பயன்பாடுகளின் ஒரு பன்முக வரிசையாக மாறுகின்றன. மிகவும் குறிப்பிடத்தக்க சிலவற்றில் ஆழமாகச் செல்வோம்:

1. காந்த மிதவை (Maglev) போக்குவரத்து

ஒருவேளை மீக்கடத்திகளின் மிகவும் புலப்படும் மற்றும் உற்சாகமான பயன்பாடுகளில் ஒன்று அதிவேக காந்த மிதவை (Maglev) ரயில்களில் உள்ளது. மீக்கடத்திகளில் உள்ள மெய்ஸ்னர் விளைவு அல்லது பின்னிங் விசைகளைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம், இந்த ரயில்கள் தண்டவாளங்களுக்கு மேலே மிதக்க வைக்கப்படுகின்றன, இது உராய்வை நீக்குகிறது. இது நம்பமுடியாத அதிவேகங்கள், மென்மையான சவாரிகள் மற்றும் பாரம்பரிய ரயில் அமைப்புகளுடன் ஒப்பிடும்போது குறைக்கப்பட்ட ஆற்றல் நுகர்வுக்கு அனுமதிக்கிறது.

உலகளாவிய எடுத்துக்காட்டுகள்:

மீக்கடத்தியால் இயக்கப்படும் மேக்லெவின் வாக்குறுதி, நகரங்களுக்கு இடையேயான மற்றும் சர்வதேச போக்குவரத்திற்கான பயண நேரங்களையும் ஆற்றல் துகள்களையும் கணிசமாகக் குறைப்பதில் உள்ளது, இது நடுத்தர தூரங்களுக்கான விமானப் பயணத்திற்கு ஒரு நிலையான மற்றும் திறமையான மாற்றீட்டை வழங்குகிறது.

2. மருத்துவப் படமெடுத்தல்: MRI ஸ்கேனர்கள்

காந்த ஒத்ததிர்வு படமெடுத்தல் (MRI) என்பது அன்றாட வாழ்வில் மீக்கடத்துத்திறனின் மிகவும் பரவலான மற்றும் தாக்கத்தை ஏற்படுத்தும் பயன்பாடாகும். MRI இயந்திரங்கள் உடலின் உள் கட்டமைப்புகளின் விரிவான குறுக்குவெட்டுப் படங்களை உருவாக்க சக்திவாய்ந்த, நிலையான காந்தப்புலங்களைப் பயன்படுத்துகின்றன. இந்த உயர் காந்தப்புலங்கள் மீக்கடத்தி மின்காந்தங்களால் உருவாக்கப்படுகின்றன.

அது எப்படி வேலை செய்கிறது: பொதுவாக நியோபியம்-டைட்டானியம் (NbTi) கலவைகளிலிருந்து தயாரிக்கப்படும் மீக்கடத்தி சுருள்கள், அவற்றின் பூஜ்ஜிய-எதிர்ப்பு நிலையை பராமரிக்க திரவ ஹீலியத்துடன் குளிர்விக்கப்படுகின்றன. இது பல டெஸ்லா (T) வரையிலான காந்தப்புலங்களை விதிவிலக்கான நிலைத்தன்மை மற்றும் சீரான தன்மையுடன் உருவாக்க அனுமதிக்கிறது, இது உயர்-தெளிவு படங்களை தயாரிப்பதற்கு அவசியமாகும். HTS பொருட்களின் வளர்ச்சியானது குளிரூட்டும் தேவைகளையும் MRI அமைப்புகளின் ஒட்டுமொத்த செலவையும் குறைப்பதற்கான சாத்தியக்கூறுகளையும் ஆராய்வதற்காக ஆராயப்படுகிறது.

உலகளாவிய தாக்கம்: MRI கண்டறியும் மருத்துவத்தில் புரட்சியை ஏற்படுத்தியுள்ளது, இது மென்மையான திசுக்கள், உறுப்புகள் மற்றும் எலும்புகளின் ஆக்கிரமிப்பு இல்லாத காட்சிப்படுத்தலை செயல்படுத்துகிறது, நரம்பியல் கோளாறுகள் மற்றும் புற்றுநோய் முதல் இருதய நோய்கள் மற்றும் தசைக்கூட்டு காயங்கள் வரையிலான பரந்த அளவிலான நிலைமைகளைக் கண்டறிய உதவுகிறது. MRI ஸ்கேன்களின் அணுகல் மற்றும் துல்லியம் உலகளவில் நோயாளிகளின் பராமரிப்பை வியத்தகு முறையில் மேம்படுத்தியுள்ளது.

3. துகள் முடுக்கிகள் மற்றும் அறிவியல் ஆராய்ச்சி

மீக்கடத்தி காந்தங்கள் அடிப்படை அறிவியல் ஆராய்ச்சியில், குறிப்பாக CERN இல் உள்ள பெரிய ஹாட்ரான் மோதுவி (LHC) போன்ற துகள் முடுக்கிகளில் இன்றியமையாத கருவிகளாகும். இந்த காந்தங்கள் மின்னூட்டம் செய்யப்பட்ட துகள்களின் கற்றைகளை வளைக்கவும் குவிக்கவும் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, அவை மோதுவதற்கு முன்பு அவற்றை மிக உயர்ந்த ஆற்றல்களுக்கு வழிநடத்துகின்றன.

முடுக்கிகளில் பங்கு: மீக்கடத்தி காந்தங்களால் உருவாக்கப்படும் தீவிரமான காந்தப்புலங்கள், துகள் கற்றைகளை அவற்றின் வட்டப் பாதைகளில் கட்டுப்படுத்தவும், துகள் இயற்பியல் சோதனைகளுக்குத் தேவையான உயர் ஆற்றல்களை அடையவும் அவசியமானவை. எடுத்துக்காட்டாக, LHC, ஆயிரக்கணக்கான மீக்கடத்தி இருமுனை மற்றும் குவாட்ருபோல் காந்தங்களைப் பயன்படுத்துகிறது, இது சுமார் 1.9 K (-271.35 °C) வெப்பநிலையில் செயல்படுகிறது, புரோட்டான்களை ஒளியின் வேகத்திற்கு அருகில் முடுக்கிவிடுகிறது.

பரந்த அறிவியல் தாக்கம்: துகள் இயற்பியலுக்கு அப்பால், மீக்கடத்தி காந்தங்கள் காந்தக் கட்டுப்பாடு இணைவு (உதாரணமாக, ITER), இரசாயன பகுப்பாய்வுக்கான அணு காந்த ஒத்ததிர்வு (NMR) நிறமாலை மற்றும் பொருள் அறிவியல் ஆராய்ச்சி உள்ளிட்ட பிற ஆராய்ச்சிப் பகுதிகளில் முக்கியமானவை.

4. ஆற்றல் பரிமாற்றம் மற்றும் மின் கட்டங்கள்

மின்சாரப் பரிமாற்றத்தின் போது பூஜ்ஜிய ஆற்றல் இழப்பு என்ற எதிர்பார்ப்பு, மின் கட்டங்களில் மீக்கடத்திப் பயன்பாடுகளுக்கான ஒரு முக்கிய உந்துதலாகும். பாரம்பரிய மின் கம்பிகள், குறிப்பாக நீண்ட தூரங்களுக்கு, மின் எதிர்ப்பு காரணமாக குறிப்பிடத்தக்க ஆற்றல் சிதறலால் பாதிக்கப்படுகின்றன. மீக்கடத்தி மின் கம்பிகள் இந்த இழப்புகளை கிட்டத்தட்ட நீக்கி, கணிசமான ஆற்றல் சேமிப்பு மற்றும் மிகவும் திறமையான கட்டத்திற்கு வழிவகுக்கும்.

சவால்கள் மற்றும் முன்னேற்றம்: மின் கட்டங்களில் பரவலாகப் பயன்படுத்துவதற்கான முதன்மைத் தடைகள், கிரையோஜெனிக் குளிரூட்டும் அமைப்புகளின் செலவு மற்றும் நம்பகத்தன்மை மற்றும் நீண்ட, நெகிழ்வான மீக்கடத்திக் கம்பிகளின் உற்பத்தி ஆகியவை ஆகும். இருப்பினும், நடந்துகொண்டிருக்கும் ஆராய்ச்சி மற்றும் மேம்பாடு, குறிப்பாக HTS பொருட்களுடன், இந்த பயன்பாடுகளை பெருகிய முறையில் சாத்தியமாக்குகின்றன.

சாத்தியமான நன்மைகள்:

உலகளாவிய முன்முயற்சிகள்: நியூயார்க், எசென் (ஜெர்மனி), மற்றும் டோக்கியோ போன்ற நகரங்களில் மீக்கடத்திக் கம்பி நிறுவல்களை உள்ளடக்கிய பல செயல்விளக்கத் திட்டங்கள் உலகளவில் மேற்கொள்ளப்பட்டுள்ளன, இது தொழில்நுட்ப சாத்தியக்கூறு மற்றும் பொருளாதார ஆற்றலைக் காட்டுகிறது.

5. இணைவு ஆற்றல் உலைகள்

அணுக்கரு இணைவிலிருந்து சுத்தமான, கிட்டத்தட்ட வரம்பற்ற ஆற்றல் என்ற கனவு மேம்பட்ட காந்தத் தொழில்நுட்பத்தைச் சார்ந்துள்ளது. டோகாமாக் மற்றும் ஸ்டெல்லரேட்டர்கள் போன்ற இணைவு உலைகள், லேசான அணுக்கருக்கள் ஒன்றாக இணையும்போது வெளியிடப்படும் ஆற்றலைப் பயன்படுத்துவதை நோக்கமாகக் கொண்டுள்ளன. இதை அடைய, மில்லியன் கணக்கான டிகிரி செல்சியஸுக்கு சூடாக்கப்பட்ட பிளாஸ்மா, ஒரு காந்தப்புலத்திற்குள் கட்டுப்படுத்தப்பட்டு கட்டுப்படுத்தப்பட வேண்டும்.

மீக்கடத்தி காந்தங்களின் பங்கு: சூப்பர் ஹீட் செய்யப்பட்ட பிளாஸ்மாவைக் கொண்டிருக்கத் தேவையான மிக வலுவான மற்றும் நிலையான காந்தப்புலங்களை உருவாக்க மீக்கடத்தி காந்தங்கள் அவசியம். அவை இல்லாமல், காந்தப்புலங்கள் வழக்கமான மின்காந்தங்களால் உருவாக்கப்பட வேண்டும், இது அதிக அளவு ஆற்றலை உட்கொள்ளும் மற்றும் நீடித்த செயல்பாட்டிற்கு நடைமுறைக்கு மாறானது.

ITER திட்டம்: பிரான்சில் கட்டப்பட்டு வரும் சர்வதேச அணுக்கரு வெப்ப சோதனை உலை (ITER), ஒரு சிறந்த எடுத்துக்காட்டு. இது பிளாஸ்மாவைக் கட்டுப்படுத்த, இதுவரை கட்டப்பட்ட மிகப்பெரிய மற்றும் மிகவும் சிக்கலான மீக்கடத்தி காந்தங்களில் சிலவான, பிரம்மாண்டமான மீக்கடத்தி டோராய்டல் புலம் (TF) மற்றும் போலாய்டல் புலம் (PF) சுருள்களைப் பயன்படுத்துகிறது. ITER மற்றும் எதிர்கால இணைவு மின் உற்பத்தி நிலையங்களின் வெற்றி இந்த மேம்பட்ட மீக்கடத்தி காந்தங்களின் நம்பகமான செயல்திறனைப் பொறுத்தது.

6. மேம்பட்ட மின்னணுவியல் மற்றும் கணினியியல்

கணினியியலின் எதிர்காலம் மீக்கடத்துத்திறனுடன் பின்னிப் பிணைந்திருக்கலாம். மீக்கடத்தி சாதனங்கள் மிக வேகமான மற்றும் ஆற்றல்-திறனுள்ள மின்னணு சுற்றுகள் மற்றும் மேம்பட்ட கணினி கட்டமைப்புகளுக்கான திறனை வழங்குகின்றன.

மீக்கடத்தி குவாண்டம் குறுக்கீட்டு சாதனங்கள் (SQUIDs): SQUIDs அறியப்பட்ட காந்தப்புலங்களின் மிகவும் உணர்திறன் கொண்ட கண்டறிவான்களில் ஒன்றாகும். அவை மூளை ஆராய்ச்சிக்கான மேக்னெட்டோஎன்செபலோகிராபி (MEG), புவி இயற்பியல் ஆய்வு மற்றும் பொருட்களின் அழிவில்லாத சோதனை உள்ளிட்ட பல்வேறு பயன்பாடுகளில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

குவாண்டம் கணினியியல்: குவாண்டம் கணினிகளை உருவாக்குவதற்கான ஒரு முன்னணி தளமாக மீக்கடத்தி சுற்றுகள் உள்ளன. குபிட்கள் (குவாண்டம் பிட்கள்), குவாண்டம் தகவலின் அடிப்படைக் அலகுகள், மீக்கடத்தி சுற்றுகளைப் பயன்படுத்தி உணரப்படலாம். குவாண்டம் ஒத்திசைவைப் பராமரிக்கும் மற்றும் இந்த குபிட்களை உயர் துல்லியத்துடன் கையாளும் திறன், கிரையோஜெனிக் வெப்பநிலையில் மீக்கடத்திப் பொருட்களின் தனித்துவமான பண்புகளைச் சார்ந்துள்ளது.

அதிவேக டிஜிட்டல் சுற்றுகள்: மீக்கடத்தி சுற்றுகள் குறைக்கடத்தி அடிப்படையிலான மின்னணுவியலை விட மிக அதிக வேகத்தில் மற்றும் குறைந்த மின் நுகர்வுடன் செயல்பட முடியும், இது அதிவேக செயலிகள் மற்றும் நினைவகத்திற்கான சாத்தியக்கூறுகளைத் திறக்கிறது.

7. காந்தக் கவசம் மற்றும் உணரிகள்

மெய்ஸ்னர் விளைவு, காந்தப்புலங்களை வெளியேற்றுவது, மீக்கடத்திகளை சிறந்த காந்தக் கவசங்களாக ஆக்குகிறது. அவை வெளிப்புற காந்தப்புலங்களிலிருந்து முற்றிலும் விடுபட்ட பகுதிகளை உருவாக்க முடியும், இது உணர்திறன் வாய்ந்த அறிவியல் கருவிகள் மற்றும் மருத்துவ சாதனங்களுக்கு முக்கியமானது.

பயன்பாடுகள்:

8. தொழில்துறை பயன்பாடுகள்

முக்கிய துறைகளுக்கு அப்பால், மீக்கடத்திகள் பல்வேறு தொழில்துறை செயல்முறைகளில் முக்கியத்துவம் வாய்ந்த ஆனால் முக்கியமான பாத்திரங்களைக் காண்கின்றன:

மீக்கடத்தி பயன்பாடுகளின் எதிர்காலம்

மீக்கடத்துத்திறன் துறை தொடர்ந்து বিকশিতடைந்து வருகிறது. குறிப்பிடத்தக்க முன்னேற்றங்கள் செய்யப்பட்டிருந்தாலும், ஆராயப்பட வேண்டிய பல எல்லைகள் உள்ளன:

முடிவுரை

மீக்கடத்திகள் ஒரு ஆழமான தொழில்நுட்ப எல்லையைக் குறிக்கின்றன, இது முன்னோடியில்லாத செயல்திறன், சக்தி மற்றும் துல்லியத்தின் வாக்குறுதியை வழங்குகிறது. ஒரு MRI இயந்திரத்தின் அமைதியான முணுமுணுப்பிலிருந்து அதிவேக ரயில்கள் மற்றும் வரம்பற்ற இணைவு ஆற்றலுக்கான சாத்தியக்கூறு வரை, அவற்றின் தாக்கம் ஏற்கனவே கணிசமானது மற்றும் அதிவேக வளர்ச்சிக்கு தயாராக உள்ளது. ஆராய்ச்சி முன்னேறும்போது மற்றும் பொருள் அறிவியல் தொடர்ந்து புதுமைகளைப் புகுத்தும்போது, ஒரு நிலையான, மேம்பட்ட மற்றும் ஒன்றோடொன்று இணைக்கப்பட்ட உலகளாவிய எதிர்காலத்தை வடிவமைப்பதில் மீக்கடத்திகள் இன்னும் ஒருங்கிணைந்த பங்கை வகிக்கும் என்று நாம் எதிர்பார்க்கலாம். பூஜ்ஜிய எதிர்ப்பைப் பயன்படுத்துவதற்கான பயணம் மனித புத்திசாலித்தனம் மற்றும் அறிவியல் மற்றும் தொழில்நுட்ப ரீதியாக சாத்தியமானவற்றின் எல்லைகளைத் தள்ளும் நீடித்த தேடலுக்கு ஒரு சான்றாகும்.