Із класичної теорії випливає, що .

Дослідно ж доведено, що R~T, а не ~!

Ще одна суперечність теорії з дослідними даними стосується теплоємності твердих тіл. За законом Дюлонга і Пті для хімічно простих речовин СV25∙103 Дж/(кмоль∙К), а якщо вважати, що у металевих речовинах існує ще й електронний газ, то їхня теплоємність повинна бути більшою.

В електронній теорії не можна зрозуміти суть середньої довжини вільного пробігу електрона.

Ми припускали під нею сталу кристалічної решітки. Експериментальні ж дослідження γ дають в розрахунку величину

( із )

величину в сотні разів більшу за сталу кристалічної решітки. Отже, треба припускати, що електрон пробігає без зіткнень з іонами сотні міжвузлових відстаней.

Відповідно з класичною теорією опір матеріалу прямує до нуля лише за умови, що температура наближається до О К. Насправді виявилось, що опір раптово зникає зовсім при температурах вищих 0 К, причому для різних металів ця температура − різна.

Надпровiднiсть − це властивiсть багатьох провiдникiв, яка полягає в тому, що їх електричний опiр стрибкоподiбно спадає до нуля при холодженнi нижче певної критичної температури Тк, характерної для даного матерiалу. Основна проблема у фiзицi надпровiдностi пов’язана пiдвищенням температури переходу в надпровiдний стан, тобто в створеннi матерiалiв, у яких температура переходу в надпровiдний стан була б значно вищою вiд температури рiдкого азоту.

У 1911 р. голандський фiзик Х.Камерлiнг-Оннес вперше спостерiгав стрибкоподiбне зникнення опору ртутi при Т=4,15 К . Ртуть помiщалась в капiлярну трубку, а при Т=4,15 К опiр ртутi, що вже зменшився до 0,002 Ro (Ro опiр при 273 К), рiзко спадав до 10-6Ro, а при 1,5 К ставав меншим 10-9Ro. Бажаючи переконатись , що опiр дiйсно майже зникає, Камерлiнг-Оннес застосував оригiнальний метод. Вiн виготовив ртутне кiльце, розмiстив його мiж полюсами магнiту, охолодив нижче 4,15 К i виключив магнiтне поле. У повнiй вiдповiдностi знаменитим законом електромагнiтної iндукцiї Фарадея, у кiльцi почав циркулювати електричий струм. Якби ртуть володiла нормальним опором, то цей струм зменшився б до нуля за долi секунди. Проте, протягом 2000 годин не вдалось зафiксувати найменшого затухання струму.

Подiбнi експерименти були проведенi Х.Камерлiнг-Оннесом i для iнших металiв, як Pb, Sn, Cd. А незабаром стало зрозумiлим, що за виключенням Cu, Ag, Au, Pt, Li, Na, K, Ca, Sr, Ba, Fe, Co, Ni та деяких iнших, бiльша частина решти металiчних елементiв здатнi переходити у надпровiдний стан . Причому , для деяких iз них питомий опiр у надпровiдному станi стає < 10-20 Ом·см. Для порiвняння : питомий опiр найкращих провiдникiв струму чистих Cu та Ag складає близько 10-9 Ом·см при температурi рiдкого гелiю. Деякi елементи, як Si, Ge, Bi стають надпровiдниками при охолодженнi пiд тиском. Перехiд у надпровiдний стан спостерiгається i у декiлькох сот металiчних сплавiв та сполук, а також у окремих сильнолегованих напiвпровiдникiв та у великої кiлькостi (сьогоднi вiдомо бiля 1000 ) iнтерметалiчних сплавiв. Значення Тк майже для усiх вiдомих елементарних надпровiдникiв лежать в дiапазонi температур рiдкого гелiю та водню, т.б. < 20,4 К.

Природу надпровідності з точки зору внутрішньої будови речовини пояснюють так: при зниженні температури наступає момент, коли вільні електрони деяких металів групуються в пари, які взаємодіють через іонну решітку. Один з цих електронів передає деяку кількість руху решітці, а другий (з протилежним спіном і імпульсом) одержує від решітки таку ж кількість руху. Один з електронів притягує позитивно заряджені іони, решітка трохи деформується і притягує до себе другий електрон, який стає партнером першого. Спарені електрони взаємодіють на відстані 10-7 м. Ці парні утворення перекривають одні одних, постійно розпадаються на частини і знову утворюються. Але в цілому всі пари утворюють електронний конденсат, енергія якого за рахунок сильної внутрішньої взаємодії менша, ніж у сукупності розєднаних нормальних електронів. Ось чому надпровідний стан стійкий, і для його руйнування потрібно прикласти до надпровідника енергію (теплову, звукову, магнітну, електромагнітну).

Ще один важливий параметр, що характеризує властивостi надпровiдника ─ значення напруженостi критичного магнiтного поля Нк. У 1914 роцi Х.Камерлiнг-Оннес виявив, що надпровiдний стан руйнується магнiтним полем, коли напруженiсть поля перевищує деяке значення Нк. Зясувалось, що Нк залежить вiд природи матерiалу та його температури. Причому, критичне магнiтне поле, яке руйнує надпровiдний стан, може бути створене i самим струмом у надпровiднику. Тому iснує критичне значення струму Iк , при якому надпровiднiсть зникає.

Внаслiдок багаторiчних дослiджень були одержанi матерiали, якi не втрачали надпровiдностi при значних густинах струму, що дозволило виготовляти потужнi надпровiднi електромагнiти; але зясувалось, що пiдвищувати критичну температуру це досить складна проблема. Лише в 1973 роцi була одержана iнтерметалiчна сполука Nb3Ge, для якої температура надпровiдного переходу зросла до 23,2 К , що трохи вище температури кипiння рiдкого водню. У 1986 роцi зявилось повiдомлення Г.Беднорца та А. Мюллера про властивiсь керамiки на основi оксидiв мiдi, барiю та лантану переходити у надпровiдний стан при 30 К.

Грандiозного успiху досягли вченi групи спiвробiтникiв Х’юстонського унiверситету (США) на чолi з С. Чу досягши температури надпровiдного стану 93 К. Це досягення одержало назву високотемпературної надпровiдностi.

У мiкроелектронiцi та обчислювальнiй технiцi новi надпровiдники можна застосовувати вже сьогоднi, так як тут не потрiбнi великi струми. Спроби використати надпровiдники у мiкроелектронiцi були i ранiше, розробленi були навiть окремi елементи (надпровiдний ключ, надпровiдний елемент памятi ─ криотон), але широкому застосуванню заважає висока цiна охолодження до робочої температури.

З допомогою плiвкової технологiї надпровiднi ключi та криоторони можна виготовити надзвичайно мiнiатюрними з високою густиною монтажа. Тому надпровiднi блоки памятi будуть мати велику ємнiсть при досить скромних габаритах.

Важливе вiдкриття зробили спiвробiтники Рочестерського унiверситетi (США), виявивши, що по надпровiднiй лiнiї можна передавати без спотворення iмпульснi сигнали тривалiстю 10-15 пiкосекунд. Це вiдповiдає швидкостi передачi iнформацiї до 1011 бiт за секунду, що вдесятки разiв перевищує можливостi оптичних лiнiй зв’язку.

Найближче практичне застосування високотемпературної надпровiдностi почнеться лише з промисловим випуском надпровiдних дротiв. Справа у тому, що надпровiдна керамiка досить крихкий матерiал. Найбiльш вiдоме на сьогоднi досягнення #8722; це роботи фiрми Pacific Superconductors (США). Вже виготовленi гнучкi багатожильнi провiдники для магнiтних котушок та силових лiнiй довжиною бiля 20 м, хоча окремi тонкi жили вже можна одержувати довжиною до 1 км. Цi провiдники мають товщину 0,9 та ширину 5,7 мм i мiстять 12 надпровiдних жил дiаметром 0,2 мм у мiднiй оболонцi. Так, з допомогою надпровiдного пiдвiсу можна створити надшвидкiсну центрифугу, у якiй не буде тертя у пiдшипниках, оскiльки їх не буде конструктивно.