Резкое уменьшение электрического сопротивления материала в каких-то условиях порождает сверхпроводимость. Это физическое явление, наблюдаемое у некоторых веществ (сверхпроводников) при охлаждении их ниже определенной температуры и состоящее в уменьшении удельного электрического сопротивления до нуля. Таким образом, сверхпроводимость это свойство многих проводников, состоящее в том, что их электрическое сопротивление скачком падает до нуля при охлаждении ниже определённой критической температуры Тк, характерной для данного материала.

Скачкообразное исчезновение сопротивления при понижении температуры впервые наблюдал X. Камерлинг-Оннес (1911) на ртути. Он пришёл к выводу, что ртуть при Т = 4,15 К переходит в новое состояние, которое вследствие его необычных электрических свойств может быть названо сверхпроводящим. Несколько позднее Камерлинг-Оннес обнаружил, что электрическое сопротивление ртути восстанавливается в достаточно сильном магнитном поле (его называют критическим магнитным полем Нк). Измерения показали, что падение сопротивления до нуля происходит на протяжении очень узкого, но конечного интервала температур.

Выделяют сверхпроводники первого и второго рода. Сверхпроводниками первого рода являются все достаточно чистые сверх-проводящие металлические элементы (за исключением ванадия и ниобия).

К сверхпроводникам второго рода относится большинство сверхпроводящих сплавов. Кроме того, сверхпроводниками второго рода становятся и сверхпроводящие металлические элементы (сверхпроводники первого рода) при введении в них достаточно большого количества примесей.

Практическое применение сверхпроводимости интенсивно расширяется. Наряду со сверхпроводящими магнитами, магнитометрами существует ряд других технических устройств и измерительных приборов, основанных на использовании различных свойств сверхпроводников, изучающих криоэлектроникой. Построены сверхпроводящие резонаторы, сверхпроводящие элементы для ЭВМ. Перспективно применение сверхпроводников в крупных электрических машинах и т. д.

Температуру, при которой возникает эффект сверхпроводимости принято называть критической, или температурой перехода в сверхпроводящее состояние, а материалы – сверхпроводниками.

В настоящее время сверхпроводимость установлена у 27 элементов Периодической системы Д.И.Менделеева, у 13 элементов обнаруживается сверхпроводимость под влиянием давления. Ею обладают 1000 сплавов, а также некоторые полупроводники. Рекордно высоким значением Тк (около 23 К) обладает соединение Nb₃Ge.

Сверхпроводимость наблюдается у ряда органических проводников, легированных углеродных кластеров (фулеренов – микроскопических образований, имеющих форму футбольного мяча и состоящих из 60 атомов углерода), у широкого класса керамик, которые принято относить к категории высокотемпературных сверхпроводников.

Помимо сверхпроводимости в различных материалах обнаруживается изменение магнитных свойств при переходе в сверхпроводящее состояние (эффект Мейсснера – Оксенфельда).

В 1962 году было теоретически предсказано (нобелевская премия 1973 года, присужденная Д.Джозеффсону) и обнаружено экспериментально принципиально новое явление – протекание постоянного и возникновение переменного сверхпроводящего тока через тонкие вакуумные или диэлектрические зазоры, разделяющие два сверхпроводника.

В 1956 г. Купер показал, что при наличии сколь угодно слабого притяжения между электронами в металле могут образовываться связанные состояния пар электронов. Расстояние, на котором взаимодействуют два электрона (1000 ангстрем), называется длиной корреляции (когерентности). Это расстояние определяет размер пар. Феномен Купера стал ключом к пониманию природы сверхпроводимости. Энергия же упорядочения движения электронов при переходе в сверхпроводящее состояние соответствует энергии теплового движения.

Микроскопическая теория сверхпроводимости была создана только в 1957 году Дж. Бардиным, Л.Купером, Дж. Робертом Шриффером. В 1972 г Бардину, Куперу, Шрифферу за создание этой теории была присуждена Нобелевская премия. Оригинальный метод решения проблемы сверхпроводимости был также в 1958 г предложен Н.Н.Боголюбовым.

Большой вклад в изучении сверхпроводимости внесли Нобелевские лауреаты А.А. Абрикосов, В.Л. Гинзбург, Л.Д. Ландау.

В своем проекте так называемого «физического минимума» В.Л.Гинзбурга, одного из авторов открытия сверхпроводимости жидкого гелия, высокотемпературная и комнатнотемпературная сверхпроводимость представляет собой вторую проблему макрофизики. Долгие годы высокотемпературная сверхпроводимость было мечтой. Но в 1986–1987 гг. такие материалы были созданы. Но механизм сверхпроводимости в различных классах веществ, например в купратах остается неясным. Наивысшая температура сверхпроводимости (Тс=135 К) достигнута для HgBa₂Ca₂Cu₃O_8+x без давления; под довольно большим давлением для этого купрата температура сверхпроводимости уже составляла (Тс = 164 К). Таким образом, вопрос механизм сверхпроводимости, несмотря на огромные усилия, затраченные на её изучение, остаётся открытым. И главный вопрос в этой области, как полагал В.Гинзбург, это возможность создания условий комнатной сверхпроводимости.