冷やした金属は、なぜ突然電気抵抗を失うのか？｜超伝導｜マイスナー効果｜量子力学

病院でMRIの検査を受けたことがある方は、気づかないうちに超伝導のすぐそばで横になっていました。装置の壁の向こうでは、マイナス269度まで冷やされたニオブチタンの線の中を、何年も止まらない電流が流れ続けています。普通の金属は、冷やせば冷やすほど電気抵抗が少しずつ下がっていきます。ところが1911年4月8日、オランダのライデンで水銀を液体ヘリウムに浸したカメルリング・オネスの研究室のノートには、「水銀の抵抗は、ほぼゼロ」と書き残されました。抵抗は、ある温度で崖から落ちるように消えていたのです。なぜ少しずつではなく、突然なのか。その答えが出るまでには46年かかりました。重さの違う水銀が教えた原子の震えの役割、ニューヨークの地下鉄で生まれたクーパー対の理論、10万年は弱まらないと見積もられた電流、そして磁場を外へ押し出すマイスナー効果を順にたどります。後半では、2008年9月に大型ハドロン衝突型加速器を止めた接合部のわずかな抵抗、伊豆・網代の研究会の夜に三原山の炎が見えていたという高温超伝導フィーバーの始まり、秋光純の二ホウ化マグネシウムと細野秀雄の鉄系超伝導、時速603キロメートルの超電導リニア、横浜の旭変電所に引かれた240メートルのケーブルへと話が広がります。銅の酸化物がなぜあれほど高い温度で超伝導になれるのかは、最初の発見から40年たった今も決着していません。その問いに最新の研究がどこまで近づいているのかも、最後に確かめます。 0:00 冷やした水銀から、抵抗が一瞬で消えた 01:30 ライデン、1911年4月8日：ノートに書かれた「ほぼゼロ」 07:35 抵抗の正体は原子の並びの乱れ：アインシュタインも解けなかった謎 12:35 重さの違う水銀とニューヨークの地下鉄：クーパー対が生まれるまで 18:52 大縄跳びとエネルギーのすき間：10万年弱まらない電流 25:28 磁場を外へ押し出す力：マイスナー効果と宙に浮く磁石 30:28 【日本】磁場を味方にする：渦のピン止めと17.24テスラの小さな磁石 36:16 クエンチの日：わずかな抵抗が巨大加速器を止めた2008年9月 42:05 【日本】網代の夜と三原山の炎：高温超伝導フィーバーの始まり 48:19 【日本】40年解けない銅の酸化物：二ホウ化マグネシウム、鉄系、そして赤ワイン 55:06 【日本】時速603キロメートル：超電導リニアと「伝」と「電」の書き分け 1:00:38 【日本】街の地下から核融合まで：旭変電所のケーブルとイーターのコイル 1:06:20 結び：抵抗が消えるのは、電子が足並みをそろえたから 見終えたら、いまいる町の名前と時計が指している時刻を、コメントに書き残していただけると嬉しいです。リニアの体験乗車に出かけたことがある方や、MRIの中であの大きな音を聞いたことがある方は、そのときの印象もよければ一緒に。冷たい金属の奥で起きている静かな出来事の話は、まだまだ続きます。【眠れる銀河】のチャンネル登録と高評価も、気が向いたときにどうぞ。 【参考文献・資料】 ・Physics Today「The discovery of superconductivity」（2010年）：https://physicstoday.aip.org/features... ・Hirsch「Did Herbert Fröhlich predict or postdict the isotope effect in superconductors?」：https://arxiv.org/abs/1108.3835 ・Bardeen, Cooper, Schrieffer「Theory of Superconductivity」Phys. Rev. 108, 1175（1957年）：https://doi.org/10.1103/PhysRev.108.1175 ・イリノイ大学 J. Robert Schrieffer 追悼ページ：https://physics.illinois.edu/people/m... ・File, Mills「Observation of Persistent Current in a Superconducting Solenoid」Phys. Rev. Lett. 10, 93（1963年）：https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.1... ・Physics Today アレクセイ・アブリコソフ追悼記事：https://physicstoday.aip.org/obituari... ・ETHW「Serendipity and Superconducting Magnets」（ニオブスズの線材）：https://ethw.org/First-Hand:Serendipi... ・Tomita, Murakami 17テスラを閉じ込めた高温超伝導バルク磁石 Nature 421, 517（2003年）：https://doi.org/10.1038/nature01350 ・CERN LHC第3-4セクターの事故と修理の報告（PAC2009）：https://epaper.kek.jp/PAC2009/papers/... ・KEK 日本の加速器用超伝導磁石の開発（MQXAほか）：https://arxiv.org/abs/2203.12118 ・EE Times Japan 高温超伝導フィーバー（福田昭のデバイス通信）：https://eetimes.itmedia.co.jp/ee/arti... ・科研費NEWS 2013年度 Vol.4 網代の研究会と高温超伝導の確認：https://www.jsps.go.jp/j-grantsinaid/... ・JST 二ホウ化マグネシウムの超伝導の発見（2001年）：https://www.jst.go.jp/pr/announce/200... ・JST 鉄系高温超伝導物質の発見（2008年）：https://www.jst.go.jp/extra/2008/extr... ・AFPBB 赤ワインと鉄系超伝導（物質・材料研究機構、2011年）：https://www.afpbb.com/articles/-/2800064 ・米国エネルギー省 圧力をかけずに現れるニッケル酸化物の超伝導（2025年）：https://www.energy.gov/node/4851735 ・TechCrunch LK-99は室温超伝導体ではなかった（2023年）：https://techcrunch.com/2023/08/18/lk-... ・東洋経済オンライン 超電導リニア開発の歩み：https://toyokeizai.net/articles/-/563212 ・乗りものニュース 超電導リニア 時速603キロメートル達成（2015年）：https://trafficnews.jp/post/39703 ・ニュースイッチ 超電導リニアの高温超電導磁石：https://newswitch.jp/p/39430 ・東京電力 旭変電所での高温超電導ケーブルの実証（2012年）：https://www.tepco.co.jp/cc/press/2012... ・INTERNET Watch 石狩の超電導直流送電の実証（2015年）：https://internet.watch.impress.co.jp/... ・物質・材料研究機構 世界最高磁場1020MHzのNMR（2015年）：https://archive.nims.go.jp/eng/news/p... ・三菱重工業 ITERトロイダル磁場コイルの完成（2023年）：https://www.mhi.com/jp/news/23082401.... ・MIT 高温超伝導磁石で20テスラ（2021年）：https://alumcommunity.mit.edu/news/83... VOICEVOX:青山龍星 #超伝導 #マイスナー効果 #超電導リニア #量子力学 #眠れる銀河