Nioobiumi ülijuhtivus

Ammu avastati, et kui temperatuur on langetatud absoluutse nulli lähedale, muutuvad mõne ainete keemilised omadused ootamatult ja neist saavad peaaegu igasuguse takistuseta "ülijuhid". Temperatuuri, mille juures aine hakkab omama seda kummalist "ülijuhtivust", nimetatakse kriitiliseks temperatuuriks. Ütlematagi selge, et erinevate ainete kriitiline temperatuur on erinev.
Oluline on mõista, et ülimadalaid temperatuure ei ole lihtne saavutada ja inimesed maksavad selle eest tohutut hinda; mida lähemale absoluutsele nullile jõuame, seda suuremat hinda peame maksma. Seega on meie nõue ülijuhtivate ainete osas loomulikult, mida kõrgem on kriitiline temperatuur, seda parem.
Ülijuhtivate omadustega elemente on palju ja nioobiumil on üks kõrgemaid kriitilisi temperatuure. Ja nioobiumisulam, kriitiline temperatuur kuni absoluutse temperatuurini 18,5–21 kraadi, on praegu kõige olulisem ülijuhtiv materjal.
Inimesed tegid kunagi sellise katse: metallist nioobiumrõnga ülijuhtiva oleku külmutamine, voolu läbilaskmine ja seejärel voolu katkestamine ning seejärel kogu instrumentide komplekt suletud, et hoida madalat temperatuuri. Kahe ja poole aasta pärast avasid inimesed instrumendi, leidsid, et nioobiumrõngas voolus on endiselt voolav ning voolutugevus ja lihtsalt pingestatud peaaegu täpselt sama!

Selle katse põhjal oli selge, et ülijuhtivad materjalid ei kaota peaaegu üldse voolu. Kui jõuülekandeks kasutatakse ülijuhtivaid kaableid, paraneb jõuülekande efektiivsus oluliselt, kuna sellel puudub takistus ja voolu läbimisel ei kao energiakadu.
Keegi on konstrueerinud kiirmagnetilise levitatsioonirongi, mille rattaosadesse on paigaldatud ülijuhtivad magnetid, et kogu rong saaks umbes kümme sentimeetrit rajal hõljuda. Nii ei teki rongi ja rööbastee vahel enam hõõrdumist, mis vähendab edasiliikumise takistust. Saja reisijateveoga maglev-rong võib vaid saja hobujõu jõul saavutada kiiruse üle viiesaja kilomeetri tunnis.
Kahekümne kilomeetri pikkuse nioobium-tinarihmaga, mis on mähitud ümber pooleteisemeetrise läbimõõduga ratta velje, suudavad mähised tekitada tugeva ja stabiilse magnetvälja, mis on piisavalt tugev, et tõsta sada kakskümmend -kaks kilogrammi ja pane see magnetvälja ruumis leviteerima. Kui seda magnetvälja kasutataks termotuumasünteesi reaktsioonis, et võimsa termotuumasünteesi reaktsiooni kontrolli alla saada, oleks võimalik pakkuda meile suures koguses peaaegu lõputult odavat elektrit.
Inimesed olid valmistanud nioobium-titaan ülijuhtivast materjalist alalisvoolugeneraatori. Sellel on palju eeliseid, nagu väiksus, kerge kaal, madal hind ja see toodab sada korda rohkem elektrit võrreldes tavalise sama suurusega generaatoriga.