Сверхпроводящее состояние

В сверхпроводниках первого рода сверхпроводящее состояние достигается фазовым переходом второго рода при температуре Тс, которая зависит от рода металла, его чистоты, степени отжига, величины приложенного магнитного поля. Для некоторых металлов в нулевом магнитном поле сверхпроводящий переход позволяет реализовать реперную температурную точку. Считается, что ширина перехода достаточно мала и, наблюдая переход, можно определить его температуру. Эти вопросы детально исследовались в НБЭ [69], в результате-чего было соз- [c.166]

Однако, как уже отмечалось, для описания явлений в критических точках наиболее адекватным являются феномены, связанные с фазовыми переходами равновесными, неравновесными (диссипативными), геометрическими (перколяционными). Известно, что переход в сверхпроводящее состояние, превращение гелия I в сверхтекучий гелий II, возникновение из парамагнитного [c.36]

Сверхпроводимость. В 1911 г. нидерландский ученый Г е й к е К а м е р л и к г-О н н е с (1853— 1926) обнаружил, что при понижении температуры ртути до 4,1 К ее удельное сопротивление скачком уменьшается до нуля (рис. 153). Явление уменьшения удельного сопротивления до нуля при температуре, отличной от абсолютного нуля, называется сверхпроводимостью. Материалы, обнаруживающие способность переходить при некоторых температурах, отличных от абсолютного нуля, в сверхпроводящее состояние, называются сверхпроводниками. [c.152]

К постепенно. Неожиданным также оказалось и то, что добавление примесей к ртути не приводило к появлению остаточного сопротивления, т. е. образцы также переходили в сверхпроводящее состояние. [c.262]

Кристаллическая структура. Можно было предполагать, что переход в сверхпроводящее состояние связан с какими-то изменениями кристаллической структуры. Однако изучение кристаллической структуры сверхпроводников рентгеновскими методами показало, что при понижении температуры металла ниже Тс не происходит никаких изменений ни в симметрии решетки, ни в ее параметрах. Более того, было установлено, что свойства твердого тела, зависящие от колебаний кристаллической решетки, также остаются неизменными. Например, температура Дебая и решеточный вклад в теплоемкость — одни и те же в нормальной и сверхпроводящей фазах. Все это позволило сделать вывод, что сверхпроводимость не связана с какими-либо изменениями кристаллической структуры. [c.263]

Ч. Рейнольдсом с сотрудниками было установлено, что образцы сверхпроводника, изготовленные из различных изотопов одного и того же элемента, обладают различными критическими температурами. В большинстве случаев Тс обратно пропорциональна корню квадратному из массы изотопа. Изотопический эффект свидетельствует о том, что хотя кристаллическая решетка при переходе в сверхпроводящее состояние и не изменяется, она играет существенную роль в изменении свойств электронного газа. Зависимость Тс от массы изотопа показывает, что для явления сверхпроводимости важное значение имеет взаимодействие электронов с колебаниями решетки. Других причин зависимости Тс от числа нейтронов в ядре атома нет. [c.264]

Поглощение электромагнитного излучения сверхпроводниками. Еще в 30-х годах указывалось на то, что сверхпроводящее состояние может быть разрушено с помощью электромагнитного излучения соответствующей частоты. При этом излучение должно быть поглощено сверхпроводником. Проведенные впоследствии эксперименты подтвердили данные предположения. Оказалось, что при Т<.Тс поглощение электромагнитных волн возникает при часто- [c.265]

Многие аморфные металлические сплавы при низких температурах переходят в сверхпроводящее состояние. Исследование их сверхпроводящих свойств представляют большой интерес как с точки зрения развития теории сверхпроводимости, так и с точки зрения технических применений. Температура сверхпроводящего перехода (Тс) для аморфных металлов обычно ниже, чем для соответ- [c.373]

Гейзенберг [123], применив двухжидкостную модель для изучения теплопроводности, предположил, что электронная теплопроводность в сверхпроводящем состоянии отличается от теплопроводности в нормальном состоянии вследствие того, что меняется теплоемкость С и, возможно, пробег I. Вместо С теперь можно взять [см. (25.4)], поскольку рассматривается скорее передача энергий электронами, остающимися нормальными при прохождении области, где существует температурный градиент, чем изменение их энергии вследствие фазового перехода. Эта точка зрения будет развита ниже. Таким образом, [c.296]

Относительно величины следует сделать некоторые предположения. Она может отличаться от вследствие того, что при рассеянии электронов из нормального состояния число возможных конечных состояний уменьшается, так как электронные уровни в сверхпроводящем состоянии изменены. Отношение 1 /1 будет зависеть от механизма рассеяния. Для рассеяния на статических дефектах Гейзенберг принял [c.297]

При измерении теплопроводности в сверхпроводящем состоянии встречается ряд случаев, когда а) < х и б) и в) мало в нормальном состоянии и существенно в сверхпроводящем г) х существенно как в нормальном, так и в сверхпроводящем состояниях. Возможны, конечно, и промежуточные случаи, но их интерпретация затруднительна. [c.298]

Решеточная компонента теплопроводности. Даже в тех случаях, когда слишком мало и в нормальном состоянии не наблюдается, в сверхпроводящем состоянии Wjf уменьшается с температурой весьма быстро, так что при очень низких температурах ограничивается только рассеянием фононов на статических дефектах или на границах. Таким образом, из экспериментов ниже 1° К можно получить надежные сведения о решеточной проводимости. [c.302]

Теплопроводность в промежуточном состоянии. Резкий переход из сверхпроводящего состояния в нормальное при наложении магнитного поля происходит только у чистых элементов и при условии, что образец имеет вид длинного цилиндра, а поле приложено в продольном направлении, В других случаях переход происходит постепенно, и увеличение магнитного поля вызывает постепенное увеличение поля в образце до тех пор, пока все вещество не станет нормальным. Когда поле выключается, вещество не возвращается в исходное сверхпроводящее состояние, и в нем сохраняется вмороженным некоторое магнитное поле. [c.304]

В соответствии с (27,1) и (27,2) теплопроводность в промежуточном состоянии (в поле, меньшем критического, или с вмороженным полем) должна быть промежуточной между нормальной проводимостью и —проводимостью, измеренной в чисто сверхпроводящем состоянии. При этом возможны гистерезисные явления. [c.304]

Изменение в теплопроводности свинца при переходе из нормального в сверхпроводящее состояние. [c.312]

Значения и /, приведенные для сверхпроводящих элементов, получены из измерений в нормальном состоянии. Атомная теплоемкость решетки в сверхпроводящем состоянии должна соответствовать тому же значению Однако в настоящее время нельзя утверждать, что для металлов в сверхпроводящем состоянии можно найти одинаковое выражение величины электронной тен.лоемкости Се( ) через параметры, определяемые для каждого данного элемента. (Выражения, предложенные для Се( ), и трудности, возникающие при их ирименении, обсуждаются в и. 33.) Поэтому мы не приводим аналитических выражений для e s) п Для более подробного ознакомления с вопросом отсылаем читателя к оригинальным работам. [c.335]

Во-первых, возможен метод адиабатического намагничивания сверхпроводников [21, 221. Энтропия сверхпроводящего метал.та при температуре ниже точки перехода в нормальном состоянии выше, чем его энтропия в сверхпроводящем состоянии. Следовательно, при изотермическом наложении магнитного поля и при переходе этого поля через критическое значение энтропия скачком возрастает. Если наложение поля производится адиабатически, температура падает до значения, при котором величина энтропии в нормальном состоянии равна ее величине в сверхпроводящем состоянии при исходной температуре. [c.429]

Притяжение между электронами. Из приведенных выше свойств сверхпроводников следует, что сверхпроводимость связана с какихм-то изменением в поведении электронов проводимости. При этом кристаллическая решетка активно участвует в создании сверхпроводящего состояния (изотопический эффект ). [c.267]

Одна из основных трудностей в создании теории сверхпроводимости заключалась в том, что было неясно, какое взаимодействие в систбхме электронов проводимости приводит к согласованному поведению электронов. Мы знаем, что электроны проводимости в металле обладают энергиями в несколько электронвольт ( — Е-р), а сверхпроводящее состояние разрушается при эВ. Та- [c.267]

Иа участие фононов в возникновении сверхпроводимости указывает изотопический эффект. Данные табл. 7.4 также свидетельствуют о связи сверхпроводимости с электрон-фононным взаимодействием. Чем сильнее в нормальном металле электрон-фонон-ное взаимодействие, тем меньше его проводимость. Так, например, свинец является плохим проводником, но в то же время из-за сильного электрон-фононного взаимодействия он обладает высокой (для чистых металлов) критической температурой. Благородные металлы являются прекрасными проводниками. У них слабое элек-трон-фононное взаимодействие. Они не переходят в сверхпроводящее состояние даже при самых низких температурах, достивнутых в настоящее время. [c.268]

Рений (Re) имеет плотность 21,02 г/см , температуру плавления 3180°С, кипения 5627°С, теплопроводность при 20°С составляет 170 Вт/(м -К), модуль нормальной упругости 469 МПа, твердость 2.50 НВ. При 90°С рений переходит в сверхпроводящее состояние. Он расположен в V11A группе Периодической системы элементов Д. И. Менделеева под номером 75, имеет весьма тяжелую массу, равную 186,31, кристаллическая решетка гексагональная, плотноупакованная (ГП), атомный радиус л = 0,138 hmi. Параметры кристаллической решетки и = 0,2758 нм, с = 0,45 нм, с а = = 1,615 [c.96]

Смита и др. [68]), которые сконструировали сверхироиодящий гальванометр, пригодный для использования в жидком гелии, и применили его для измерения термо-э. д. с. в металлах при температурах ниже 4° К. Особенно интересны измерения вблизи перехода в сверхпроводящее состояние, где термо-э. д. с. быстро стремится к нулю. Необходимая для этих измерений чувствительность по папрян ению порядка 10 й была достигнута с тангенс-гальванометром, имевшим чувствительность по току порядка 10 а, благодаря тому, что сопротивление всей цепи удалось снизить до- Ю ом. При таком малом сопротивлении цепи R необходимо, чтобы и эффективная индуктивность Ьэфф, была как можно меньше, так как в противном случае постоянная времени t=Z/эфф./Л сек окажется слишком высокой. Чтобы удовлетворить этому требованию, постоянное магнитное поле гальванометра должно быть очень мало ( 10" гаусс). [c.180]

Фиг. 23. Сверхпроводящий модулятор, предназначенный для работы в жидком гелии (по Темплетону.) i —модулирующая катушка I —обмотка, периодически переходящая из сверхпроводящего состояния в нормальное и обратно 3—танталовая проволока 4—выходной трансформатор в свинцовом защитном экране. На фотографии размеры прибора несколько уменьшены.

Минимум сопротивления при низких температурах. Среди вопросов, связанных с переносом электронов в металлах, основной проблемой, требующей теоретического объяснения, до сих пор является проблема сверхпроводимости, хотя многие считают, что Фрёлиху и Бардину удалось недавно показать, в чем заключается механизм этого явления. Однако существует и другое явление, которое до сих пор также не поддается удовлетворительному теоретическому объяснению—это впервые обнаруженный примерно 20 лет назад в Лейденскогг лаборатории минимум сопротивления, который появляется при низких температурах у некоторых металлов (фиг. 41). Постепенное возрастание сопротивления с понижением температуры кажется, на первый взгляд, гораздо менее поразительным, чем внезапное исчезновение сопротивления при переходе в сверхпроводящее состояние, однако для теоретического объяснения минимума сопротивления, по-видпмому, необходим такой же новый шаг в развитии теории, который нужен для полного объяснения явления сверхпроводимости. [c.210]

В Лейдене, Кембридже, Оксфорде и в США производились измерения теплопроводпости сверхпроводников (как в нормальном, так и сверхпроводящем состояниях). Эти измерения могут быть качественно интерпретированы с точки зрения двухжидкостной модели сверхпроводимости, в которой предполагается, что сверхтекучие электроны не несут энтропии и не взаимодействуют с решеточными волнами. Так, в сверхпроводящем состоянии электронная часть теплопроводности уменьшается, а решеточная возрастает. В промежуточном состоянии наблюдается добавочное рассеяние границами сверхпроводящей и нормальной фаз как элel тpoнoв так и решеточных волн. Вследствие отсутствия теории сверхпроводимости нельзя сделать каких-либо количественных выводов по этому поводу, а также объяснить некоторые наблюдающиеся на опыте особенности. [c.225]

Первый член представляет собой вклад нормального, а второй—сверхпроводящего состояний. Второй член обусловлен наличием скрытой теплоты, поскольку для перевода электрона из сверхпроводящей области в нормальную требуется конечная энергия. Условие дР/дх) = 0 определяет зависимость X от т. Нельзя просто предположить, что г=, ибо это соответствовало бы отсутствию взаимодействия между п- и -состояниями и не удовлетворяло бы условию dFjdx)j. = Q. Если же принять r = то оказывается возможным приближенно описать наблюдаемые термодинамические свойства, считая [c.296]

Клеменс [124] оценил упомянутый дополнительный тепловой поток следующим образом. Поток состоит из двух частей из добавки к Qn, возникающей вследствие условия Ф О, и теплоты, вызванной тем, что при переходе электронов из сверхпроводящего в нормальное состояние поглощается некоторая энергия, которая затем высвобождается при обратном процессе. В (25.6) последним эффектом мы пренебрегли, воспользовавшись в (25.5) выражением для справедливость такого пренебрежения вытекает из следующих рассуждений. Так как / = 0, / = / и так как в сверхпроводниках в стационарном состоянии электрическое поле 7 = 0 или по крайней мере мало ), то / будет порядка L,j (/sTr/QгдеЬ — коэффициент переноса (14.11), в котором учтено рассеяние статическими дефектами и вклад токов только в нормальных областях. Тепло, переносимое / порядка КТ, т. е. меньше на множитель(isTT/Q . Вторая добавка к имеет порядок так как скрытая теплота перехода из нормального в сверхпроводящее состояние на один электрон Эта добавка равна примерно Ь КТ IQ К Т рУТ, что значительно больше тенла, переносимого В свою очередь меньше на множитель порядка КТи-р.1%, поэтому циркуляционный механизм не дает заметного вклада в полную электронную теплопроводность ) отсюда вытекает, что в (25.5) должна фигурировать именно С . [c.298]

И если Хд определяется только взаимодействием с электронами проводимости, то Xgg/Xgjj = 1/ж. Однако решеточное сопротивление, обусловленное фопон-фопонным взаимодействием при переходе из нормального в сверхпроводящее состояние, должно остаться неизменным. [c.298]

Теплопроводность в сверхпроводящем состоянии. Тенлонровод-ность сверхпроводников измерялась как в сверхпроводящем, так и в нормальном состояниях. В последнем случае измерения проводились в магнитном поле выше критического и экстраполяцией результаты приводились к значению в нулевом поле (см., например, Халм [92]). Явления, связанные с переходом из нормального состояния в сверхпроводящее, будут рассмотрены в п. 27. [c.298]

Идеальное сопротивление в сверхпроводящем, состоянии. Чтобы ниже Гир. было больше W , образец должен быть чистым и температура перехода достаточно высока. Эти условия полностью выполняются только у свинца и ртути. Свинец исследовался Бреммером, де-Хаазом и Радема-керсом [126, 129, 130], Мендельсоном и Понтиусом [131], а также Мен- [c.298]

Ф и г. 14. Теплопроводность монокристалла свинца по Росюибергу [87], в верхнем правом углу кривая для сверхпроводящего состояния (с. с.) в увеличенном масштабе. [c.299]

Остаточное сопротивление в сверхпроводящем состоянии. Для тех образцов Sn, In, Та, Т1, V п Nb, для которых были проведены исследования, электронная теплопроводность в нормальном состоянии при Г р. и ниже определялась рассеянием на примесях. Вообш,е говоря, то же самое относится к различным сплавам и загрязненным образцам РЬ и Hg. Данные для этих образцов можно, таким образом, использовать для проверки выражения (25.8) для за исключением случаев, когда велико, что, естественно, усложняет картину. Пока решеточная проводимость несуш е-ственна, отношение должно описываться (25.8). Если больше [c.300]

Отметим, что предложенная Олсеном [133] интерпретация теплопроводности свинцово-висмутовых сплавов также сталкивается с трудностями. Зависимость теплопроводности этих сплавов в нормальном и сверхпроводящем состоянии от температуры приводится на фиг. 17. Легко видеть, что если объяснять увеличение у. для сплавов с 0,2% Bi и 0,5% Bi по сравнению со сплавами с малым содержанием Bi увеличением решеточной проводимости, то для этих двух сплавов следует считать более высокой, чем для сплавов с 0,1 и 0,02% Bi, и, возможно, даже выше для чистого свинца. Можно, конечно, объяснить это наличием в более разбавленных сплавах некоторых дефектов, которые в сплавах с большим содержанием Bi отсутствуют, хотя обычно наблюдается обратное. Эти сплавы желательно еще раз исследовать, обращая особое внимание на выяснеппе возможных источников упомянутой аномалии. [c.303]

Рядом авторов было высказано предположение о том, что анохмально высокое теплосопротпиление в промежуточном состоянии может быть обусловлено рассеянием электронов либо фононов на внутренних границах между нормальными и сверхпроводящими областями. Для чистых металлов в области температур жидкого гелия, где как в сверхпроводящем состоянии, так [c.305]

Теплопроводность сверхпроводников (Sn, Hg, In и Та и разбавлеюшх сплавов) при температуре жидкого гелия в нормальном и сверхпроводящем состояниях. [c.310]

Как отметил Н. В. Заварицкий, попытка связывать различие в значениях f, полученных в результате калориметрических измерений и с помощью соотношения (20.1), с характером температурной зависимости теплоемкости решетки несостоятельна, так как последняя не изменяется при переходе металла из нормального в сверхпроводящее состояние. В действительности это различие связано с экспоненциальной зависимостью теплоемкости электронов в сверхпроводнике.—Прим. ред. [c.350]

Входящая сюда величина а оценивалась с помощью соотношения (15.2) с использованием среднего из значений приведенных Уорли и др. Определив S (To) из измерений теплоемкости в сверхпроводящем состоянии, Корак и др. смогли легко получить значение у при помощи соотношения [c.354]

Электронная тенлоемкост . в нормальном и сверхпроводящем состояниях. На фиг. 25 приводятся зависимости и jT от Т , вычисленные из результатов измерений Кеезома и ван-Лера для олова. Здесь п представляют собой соответственно атомные теплоемкости в нормальном и сверхпроводящем состояниях. Сплошными прямыми па фиг. 25 изображены значения полученные с помощью приближенной формулы Кока [178, 179] для температурной зависимости теплоемкости. Для атомной теплоемкости он принимает обычное выражение [c.362]

Рассмотрим, далее, второе допущение Кока о кубической зависимости электронной темплоемкости в сверхпроводящем состоянии С е от температуры (33.2). Из (33.2) п (33.5) получаем [c.364]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...