コラム

日本の研究グループが世界新の成果 今さら聞けない「超伝導」の基礎と歩み

2022年11月01日(火)11時25分
超伝導

超伝導の特徴は「マイスナー効果」が起こること。超伝導体の上に磁石を乗せると空中に浮かぶ「磁気浮上」が観察される(写真はイメージです) ktsimage-iStock

<生活に直結する実用的な科学技術で、日本人研究者の貢献も目立つ超伝導研究。発見されてからの100年の歴史と応用例について概観する>

成蹊大、東大などの研究グループは、世界最高の超伝導臨界電流密度(Jc)を持つ材料を作成したと発表しました。マイナス269℃で、1平方センチメートル当たり1億5千万アンペアを達成。総合科学誌Nature系の専門誌「NPG Asia Materials」に掲載されました。

超伝導(「超電導」とも記述)は、研究の発展の節目ごとに何度もノーベル賞を受賞しており、日本人研究者の貢献も顕著な分野です。医療用のMRI(磁気共鳴画像診断)などで、すでに私たちの生活にも導入されている、実用的な科学技術でもあります。

とはいえ、人類が超伝導を発見したのは20世紀になってからです。この100年間でどんな進展があったのでしょうか。超伝導の歴史と応用を概観しましょう。

「マイスナー効果」が起こるのが特徴

超伝導とは、特定の金属や化合物を絶対零度(0K、マイナス273.15℃)近くまで冷やしていくと、ある温度で電気抵抗が急にゼロになる現象です。

電気抵抗とは電流の流れにくさのことです。電流が流れると、超伝導体(超伝導が起きている物質)以外では熱が発生し、電気のエネルギーの一部が失われます。超伝導では電気抵抗がないため発熱せず、エネルギーのロスが起こらないため、電流が流れ続けます。

ただし、すべての物質に超伝導が起こるわけではありません。電気伝導性が高いことで知られている金や銅は、低温になるにつれて電気抵抗が小さくなるもののゼロにはなりません。

20世紀初頭までは、「物質が絶対零度になると電気伝導性がどうなるか」に対する予測は、「電子が流れなくなる」と「電気抵抗がゼロになる」の両極端の説がありました。

1911年に、オランダの物理学者ヘイケ・カマリン・オンネスは、「水銀を冷やしていくと、4.2Kで電気抵抗がほぼなくなる(10万分の1オーム以下になる)」と実験で初めて示し、この現象を「超伝導(supraconductivity)」と名付けました。オンネスは、超伝導の発見やヘリウムの液化の成功などの功績で、「低温物理学のパイオニア」として13年にノーベル物理学賞を受賞しています。

超伝導では「マイスナー効果」が起こることが特徴です。これは、超伝導体の上に磁石を乗せると空中に浮かぶ「磁気浮上」が観察される現象で、物質の内部から磁力線が排除されることが原因です。33年、ドイツの物理学者ヴァルター・マイスナーの助手をしていたローベルト・オクセンフェルトによって発見され、師匠の名で発表されました。

プロフィール

茜 灯里

作家・科学ジャーナリスト。青山学院大学客員准教授。博士(理学)・獣医師。東京大学理学部地球惑星物理学科、同農学部獣医学専修卒業、東京大学大学院理学系研究科地球惑星科学専攻博士課程修了。朝日新聞記者、大学教員などを経て第24回日本ミステリー文学大賞新人賞を受賞。小説に『馬疫』(2021 年、光文社)、ノンフィクションに『地球にじいろ図鑑』(2023年、化学同人)、ニューズウィーク日本版ウェブの本連載をまとめた『ビジネス教養としての最新科学トピックス』(2023年、集英社インターナショナル)がある。分担執筆に『ニュートリノ』(2003 年、東京大学出版会)、『科学ジャーナリストの手法』(2007 年、化学同人)、『AIとSF2』(2024年、早川書房)など。

あわせて読みたい
ニュース速報

ビジネス

豊田織機の非公開化報道、トヨタ「一部出資含め様々な

ビジネス

中国への融資終了に具体的措置を、米財務長官がアジア

ビジネス

ベッセント長官、日韓との生産的な貿易協議を歓迎 米

ワールド

アングル:バングラ繊維産業、国内リサイクル能力向上
あわせて読みたい
MAGAZINE
特集:独占取材 カンボジア国際詐欺
特集:独占取材 カンボジア国際詐欺
2025年4月29日号(4/22発売)

タイ・ミャンマーでの大摘発を経て焦点はカンボジアへ。政府と癒着した犯罪の巣窟に日本人の影

メールマガジンのご登録はこちらから。
人気ランキング
  • 1
    日本旅行が世界を魅了する本当の理由は「円安」ではない
  • 2
    中国で「ネズミ人間」が増殖中...その驚きの正体とは? いずれ中国共産党を脅かす可能性も
  • 3
    トランプ政権の悪評が直撃、各国がアメリカへの渡航勧告を強化
  • 4
    健康寿命は延ばせる...認知症「14のリスク要因」とは…
  • 5
    アメリカ鉄鋼産業の復活へ...鍵はトランプ関税ではな…
  • 6
    関税ショックのベトナムすらアメリカ寄りに...南シナ…
  • 7
    ロシア武器庫が爆発、巨大な火の玉が吹き上がる...ロ…
  • 8
    ロケット弾直撃で次々に爆発、ロシア軍ヘリ4機が「破…
  • 9
    ビザ取消1300人超──アメリカで留学生の「粛清」進む
  • 10
    パニック発作の原因の多くは「ガス」だった...「ビタ…
  • 1
    日本旅行が世界を魅了する本当の理由は「円安」ではない
  • 2
    「生はちみつ」と「純粋はちみつ」は何が違うのか?...「偽スーパーフード」に専門家が警鐘
  • 3
    「スケールが違う」天の川にそっくりな銀河、宇宙初期に発見される
  • 4
    【クイズ】「地球の肺」と呼ばれる場所はどこ?
  • 5
    女性職員を毎日「ランチに誘う」...90歳の男性ボラン…
  • 6
    教皇死去を喜ぶトランプ派議員「神の手が悪を打ち負…
  • 7
    『職場の「困った人」をうまく動かす心理術』は必ず…
  • 8
    自宅の天井から「謎の物体」が...「これは何?」と投…
  • 9
    「100歳まで食・酒を楽しもう」肝機能が復活! 脂肪…
  • 10
    トランプ政権はナチスと類似?――「独裁者はまず大学…
  • 1
    【話題の写真】高速列車で前席のカップルが「最悪の行為」に及ぶ...インド人男性の撮影した「衝撃写真」にネット震撼【画像】
  • 2
    健康寿命を伸ばすカギは「人体最大の器官」にあった...糖尿病を予防し、がんと闘う効果にも期待が
  • 3
    【クイズ】世界で最も「レアアースの埋蔵量」が多い国はどこ?
  • 4
    【心が疲れたとき】メンタルが一瞬で “最…
  • 5
    中居正広は何をしたのか? 真相を知るためにできる…
  • 6
    日本旅行が世界を魅了する本当の理由は「円安」では…
  • 7
    間食はなぜ「ナッツ一択」なのか?...がん・心疾患・抜…
  • 8
    自らの醜悪さを晒すだけ...ジブリ風AIイラストに「大…
  • 9
    北朝鮮兵の親たち、息子の「ロシア送り」を阻止する…
  • 10
    【クイズ】世界で最も「半導体の工場」が多い国どこ…
トランプ2.0記事まとめ
日本再発見 シーズン2
CHALLENGING INNOVATOR
Wonderful Story