Vì sao nói chất siêu dẫn không phải là chất dẫn hoàn toàn?

Năm 1911, tại một phòng thực nghiệm ở Hà Lan do giáo sư Onnes lãnh đạo, một phát hiện lớn lao làm cho nhân viên nghiên cứu rất sửng sốt. Họ đã nhận thấy, ở gần nhiệt độ 4,2 K (khoảng –269°C), điện trở của thuỷ ngân đột nhiên biến mất. Về sau lại phát hiện, khi nhiệt độ ở 3,8 K (khoảng –270°C), điện trở của thiếc cũng không còn nữa. Lúc bấy giờ họ gọi loại trạng thái dẫn điện đặc thù ấy là trạng thái siêu dẫn. Chất dẫn điện thể hiện trạng thái siêu dẫn ở nhiệt độ rất thấp tức là chất siêu dẫn.

Chất siêu dẫn có phải là chất dẫn điện hoàn toàn không? Xét từ đặc điểm điện trở bằng không, chất siêu dẫn không có gì khác với chất dẫn điện hoàn toàn. Tuy nhiên, các nhà khoa học thông qua thực nghiệm đã cho thấy chất siêu dẫn có một loại tính chất rất đặc biệt. Loại tính chất này gọi là tính kháng từ hoàn toàn. Tính chất này chất dẫn điện hoàn toàn không có.

Đưa một nam châm có từ tính rất mạnh đến gần chất dẫn, chất dẫn dễ bị nam châm hút lại. Đó là vì chất dẫn chịu ảnh hưởng của nam châm nên cũng có từ tính, gọi là từ hoá. Tuy nhiên, khi đưa thỏi từ đến gần vật siêu dẫn thì nam châm lại phải chịu một lực cản rất lớn. Nếu đặt chất siêu dẫn lên mặt bàn, khi cho nam châm đến gần chất siêu dẫn từ phía trên xuống, lực cản đối với nam châm lớn đến nỗi có thể cân bằng với trọng lực của nam châm, làm cho nam châm bị treo nổi bên trên chất siêu dẫn. Đó tức là hiện tượng treo nổi từ (hay hiệu ứng siêu dẫn nặng không tiếp xúc). Nguyên nhân sinh ra hiện tượng đó là ở chỗ chất siêu dẫn không bị từ hoá. Nó có tính kháng từ rất mạnh (chất siêu dẫn đẩy toàn bộ từ thông). Trong chất dẫn hoàn toàn, từ trường một khi được sinh ra thì không thể nào tăng lên hoặc mất đi. Nhưng trong chất siêu dẫn, hoàn toàn không có từ trường nào xuất hiện cả. Cho dù trong chất dẫn vốn có từ trường tồn tại, khi biến thành chất siêu dẫn rồi thì từ trường liền bị đẩy tất cả ra ngoài chất siêu dẫn. Nếu đặt một từ trường vào bên ngoài chất siêu dẫn thì từ trường ấy không sao đi vào trong chất siêu dẫn được. Vì vậy, xét về mặt tính chất kháng từ, chất siêu dẫn không phải là chất dẫn hoàn toàn. Nó là một trạng thái mới của chất dẫn tồn tại ở nhiệt độ cực thấp.