ปรากฏการณ์สภาพนำยิ่งยวด (superconductivity) เกิดขึ้นเมื่อกระแสไฟฟ้าสามารถไหลไปในตัวนำโดยไม่มีแรงต้านทานใดๆ เลย เมื่อปี นักวิทยาศาสตร์พ.ศ. 2530 เราจะพบเห็นเหตุการณ์เช่นนี้ เพราะเมื่อลวดตัวนำมีอุณหภูมิต่ำกว่า -250 องศาเซลเซียสเท่านั้น แต่ในเดือนมีนาคมของปี พ.ศ. 2530 นั่นเอง โลกก็ได้ตื่นเต้นกับข่าวการพบตัวนำยิ่งยวดชนิดใหม่ที่สามารถนำกระแสไฟฟ้าได้อย่างไร้ความต้านทานใดๆ ที่อุณหภูมิ -240 องศาเซลเซียส ซึ่ง "สูง" อย่างไม่มีใครคาดฝันมาก่อนเลย

เราหลายคนคงรู้ว่า นักวิทยาศาสตร์คนแรกที่พบว่าเห็นปรากฏการณ์ที่น่าตื่นเต้นนี้ คือ H.K. Onnes และผลการค้นพบสภาพนำยิ่งยวดนี้เอง ที่ได้ทำให้ Onnes ได้รับรางวัลโนเบล สาขาฟิสิกส์ ประจำปี พ.ศ. 2456

ความรู้ทางวิทยาศาสตร์ในสมัยนั้นมีว่า เวลาอุณหภูมิของตัวนำไฟฟ้าลดความต้านทานไฟฟ้าของตัวนำจะลดตาม คำถามจึงมีว่า เวลาอุณหภูมิลดต่ำถึงศูนย์องศาสัมบูรณ์ (-273.15 องศาเซลเซียส) ความต้านทานไฟฟ้าของตัวนำจะเป็นเช่นไร

Kelvin เชื่อว่า ที่อุณหภูมิศูนย์องศาสัมบูรณ์ อิเล็กตรอนทุกตัวในตัวนำทุกชนิดจะหยุดนิ่งไม่เคลื่อนที่ ตัวนำจึงไม่นำไฟฟ้าแต่อย่างใด และนั่นก็หมายความว่า ความต้านทานไฟฟ้าจะสูงถึงอนันต์ (infinity) แต่ Onnes คิดว่า เมื่ออุณหภูมิลดใกล้ศูนย์องศาสัมบูรณ์ ความต้านทานจะลดลงๆ จนเป็นศูนย์ในที่สุด

Onnes ได้ตัดสินใจทดสอบความถูก-ผิด ระหว่างความคิดของเขากับของ Kelvin โดยนำปรอทบริสุทธิ์มาใช้เป็นสารทดลอง และก็ได้พบว่า เมื่ออุณหภูมิลดลงๆ ความต้านทานไฟฟ้าของปรอทบริสุทธิ์ได้ลดลงอย่างช้าๆ และเมื่ออุณหภูมิลดลงถึง -269 องศาเซลเซียส ความต้านทานไฟฟ้าของปรอทก็หายวับไปอย่างฉับพลัน Onnes รู้สึกประหลาดใจที่เห็นเหตุการณ์นี้มาก เพราะการทดลองได้แสดงว่าเขาและ Kelvin คิดผิดทั้งคู่ และเมื่อเขาทดลองย้อนกลับ โดยการเพิ่มอุณหภูมิให้ปรอท เขาก็พบว่า เมื่อปรอทมีอุณหภูมิต่ำกว่า -269 องศาเซลเซียส ปรอทไม่มีความต้านทานไฟฟ้าเลย แต่พออุณหภูมิของปรอทสูงกว่า -269 องศาเซลเซียส ปรอทกลับมีความต้านทานไฟฟ้าขึ้นมาอีก

Onnes เรียกปรากฏการณ์ที่เขาพบนี้ว่า สภาพนำยิ่งยวด การทดลองในเวลาต่อมาทำให้เขาได้พบว่าดีบุกและตะกั่วก็สามารถเป็นตัวนำยิ่งยวดได้เช่นกัน และเมื่อ Onnes ได้พบว่าสนามแม่เหล็กสามารถทำลายสภาพนำยิ่งยวดให้หมดสิ้นไปได้ เขารู้สึกผิดหวังมาก เพราะนั่นหมายความว่า หากเราปล่อยกระแสไฟฟ้าให้ไหลไปตามเส้นลวดที่ทำด้วยตัวนำยิ่งยวด กระแสไฟฟ้าในลวดทำให้เกิดสนามแม่เหล็กในบริเวณรอบเส้นลวด ซึ่งสนามนี้จะหวนกลับมาทำลายสภาพนำยิ่งยวดของลวดในที่สุด

หลังจากการค้นพบนี้แล้ว โลกต้องคอยอีกนานถึง 49 ปี จึงได้มีการพบตัวนำยิ่งยวดที่ทำด้วย Nb3 Ge ซึ่งสามารถนำกระแสไฟฟ้าได้มาก และในขณะเดียวกันก็สามารถทนต่อสนามแม่เหล็กความเข้มสูงได้ด้วย

ที่มา : ดร.สุทัศน์ ยกส้าน สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ( สส.วท. )