Cтраница 2
Сегпетоэлектрики тина смещения - Сегнетоэлектрики, спонтанная поляризация в которых создается в результате смещения части ионов из симметричных в менее симметричные положения, в Слабая сверхпроводимость - явление туннелиро-вания электронов ( или протекания тока) через сверхпроводящие образцы малых размеров. [16]
Эффект Мейснера возникает следующим образом. Если сверхпроводящий образец поместить во внешнее магнитное поле, то в поверхностном слое металла появляется стационарный электрический ток, собственное магнитное поле которого имеет направление, прямо противоположное внешнему приложенному полю. В результате внутри сверхпроводника магнитное поле отсутствует. [17]
Для сверхпроводящего состояния характерно то, что магнитное поле не проникает в толщу сверхпроводника. Если сверхпроводящий образец охлаждается, будучи помещенным в магнитное поле, в момент перехода в сверхпроводящее состояние поле выталкивается из образца, и магнитная индукция в образце обращается в нуль. Вещества с i 1 называются диамагнетиками. Таким образом, сверхпроводник является идеальным диамагнетиком. [18]
В этом и состоит упомянутый выше эффект Мейсснера. Можно считать, что на поверхности сверхпроводящего образца возникают поверхностные токи, экранирующие его внутреннюю область от внешнего магнитного поля. [19]
Уравнения (37.9) и (37.3) называются уравнениями Лондонов. Они могут быть использованы для вычисления распределения магнитного поля в сверхпроводящем образце, причем именно (37.9) описывает свойство идеального диамагнетика. [20]
Сверхпроводники второго рода отличаются тем, что переход в сверхпроводящее состояние у них осуществляется не скачком, а постепенно. Если магнитная индукция во внешнем поле начинает превосходить значение нижней критической индукции, то происходит частичное проникновение магнитного поля во всю толщину сверхпроводящего образца. При этом под действием силы Лоренца электроны в сверхпроводнике начинают двигаться по окружностям, образуя так называемые вихри. Внутри вихря скорость вращения возрастает по мере приближения к оси до тех пор, пока не достигнет критического значения и не произойдет срыв сверхпроводимости. По мере увеличения внешнего магнитного поля количество вихрей возрастает, а расстояние между ними сокращается. Когда оно станет соизмеримым с размером ку-перовской пары, практически весь объем перейдет в нормальное состояние и магнитное поле полностью проникнет в образец. [21]
В теории сверхпроводимости хорошо известно явление, когда ток, не встречая сопротивления, течет через нормальный металл ( и даже изолятор), помещенный между двумя сверхпроводящими образцами. [22]
Кроме отсутствия электрического сопротивления, для сверхпроводящего состояния характерно то, что магнитное поле не проникает в толщу сверхпроводника. Это явление называется эффектом Мейсснера. Если сверхпроводящий образец охлаждается, будучи помещенным в магнитное поле, в момент перехода в сверхпроводящее состояние поле выталкивается из образца, и магнитная индукция в образце обращается в нуль. [23]
Если магнитная индукция во внешнем магнитном поле начинает превосходить значение нижней критической магнитной индукции, происходит частичное проникновение магнитного поля в толщу сверхпроводящего образца. Внутри вихря скорость электрона возрастает по мере приближения к оси вихря, пока не достигнет критического значения и не произойдет срыв сверхпроводимости. После этого сверхпроводящий образец оказывается пронизанным нитями из обычных, несверхпроводящих областей, ориентированных в направлении линий магнитного поля. Магнитный поток, пронизывающий сечение вихря, один и тот же для всех вихрей и равен кванту магнитного потока. В виде таких отдельных порций магнитное поле проникает внутрь сверхпроводника. Сверхпроводник в шубниковской фазе способен выдержать сильные магнитные поля. [24]
Позднее, в 1957 г., им был произведен детальный расчет и разработана теория смешанного состояния. Оказалось, что проникновение магнитного поля внутрь сверхпроводника связано с образованием в том сверхпроводнике особой нитевидной структуры. При частичном проникновении магнитного поля в толщу сверхпроводящего образца электроны под действием силы Лоренца начинают двигаться по окружностям, образуя своеобразные вихри. Их так и называют - абрикосовские вихри. Внутри вихря скорость вращения электрона возрастает по мере приближения к оси вихря, и на некотором расстоянии от нее происходит срыв сверхпроводимости. Внутри каждого вихря сверхпроводимость разрушена, но в пространстве между ними она сохраняется. [25]
Результаты, приводимые ниже в этой главе, относятся к бесконечно длинному сверхпроводящему цилиндрУ в продольном однородном магнитном поле. Для сверхпроводника произвольной формы должно быть учтено то обстоятельство, что присутствие сверхпроводника приводит к искажению внешнего однородного магнитного поля. В результате этого эффекта при повышении напряженности внешнего магнитного поля напряженность поля на поверхности сверхпроводящего образца будет, вообще говоря, различной в различных точках, поверхности этого образца ( это обстоятельство учитывается с помощью размагничивающего фактора, понятие о котором било введено ранее - см. стр. Следовательно, в частности, в различных точках поверхности образца напряженность поля достигает значения Нк при различных значениях Я; указанный эффект приводит к возникновению в сверхпроводнике так называемого промежуточного состояния. [26]
Нс может оказаться-очень ценным параметром для точного измерения температуры. Тс примерно в 10 - 3 К - Эти малые изменения температуры определялись по разности между критическими магнитными полями исследуемого образца и такого же сверхпроводящего образца без давления при той же температуре. Так как dHc dT для олова около критической температуры Тс порядка 150 гаусс / град, то изменение температуры перехода на 10 - 3 К соответствует изменению критического магнитного поля примерно на 0 15 гаусс; такая величина легко поддается измерению. [27]
Кроме сверхпотоков единственными потоками, которые могут течь без диссипации, являются орбитальные токи электронов в атомных и молекулярных системах. Каждый электрон в устойчивом атоме занимает стационарное квантовое состояние, описываемое собственной функцией соответствующего гамильтониана. В своей классической работе Лондон [31], рассуждая по аналогии, заключил, что сверхпотоки также являются квантовыми токами и, более того, что волновая функция некоторого типа простирается на весь сверхтекучий или сверхпроводящий образец. Постулировать макроскопическую волновую функцию - шаг весьма смелый. [28]
Может показаться, что проникновение магнитного поля в провод является неустойчивым состоянием. Ибо, когда ток отступает в остающуюся сверхпроводящей часть провода, напряженность экранирующего поля возрастает. В действительности магнитный поток проникает в пространственно-периодическую структуру. Это пространственно-периодическое проникновение является характеристикой сверхпроводящих образцов с конечным коэффициентом размагничивания; оно называется промежуточным состоянием и кратко рассматривается в разд. [29]
Вскоре после того, как промежуточное состояние было изучено экспериментально, Ландау [103] разработал теорию этого состояния, которая предсказывает размеры сверхпроводящих и нормальных областей. Теория основана на представлении о существовании дополнительной свободной энергии границы раздела фаз, которую можно назвать положительной поверхностной энергией. Можно показать, что при отсутствии поверхностной энергии ( или при отрицательной поверхностной энергии) магнитная свободная энергия сверхпроводящего образца в любом сколь угодно малом поле будет иметь наименьшую величину, если образец разделится на бесконечно тонкую смесь сверхпроводящих и нормальных слоев. [30]