Слабая сверхпроводимость

Эффекты Джозефсона. В 1962 г. Б. Джозефсоном были предсказаны эффекты так называемой слабой сверхпроводимости, получившее название эффектов Джозефсона. Различают стационарный и нестационарный эффекты Джозефсона. [c.265]

Слабая сверхпроводимость — явление туннелирования электронов (или протекания тока) через сверхпроводящие образцы малы к размеров. [c.286]

Эффект слабой сверхпроводимости был открыт как раз тогда, когда эффект электромагнитной индукции полностью себя исчерпал. Техника и промышленность властно требовали дайте сверхчувствительный магнитометр И сверхпроводящий (квантовый) магнитометр оправдал все надежды. Правда, как всегда при разработке принципиально новых средств измерений понадобился титанический труд ученых и техников многих стран. [c.19]

Однако настанет время, когда возможности и этого чудесного эффекта будут исчерпаны. На смену слабой сверхпроводимости придет другой эффект. Снова повысится чувствительность самых чутких приборов. [c.20]

Измерительная техника существенно расширила свои возможности благодаря открытию слабой сверхпроводимости, о которой мы уже го- [c.71]

Материалы первого рода теряют свойства сверхпроводимости уже при слабых магнитных полях и относительно небольших плотностях тока. Сверхпроводники второго рода сохраняют сверхпроводящее состояние вплоть до высоких значений напряженности магнитного поля. Что касается величины критической плотности тока, то она тесно связана с наличием неоднородностей в структуре материала и примесей. Если таких искажений и примесей нет, то сверхпроводники второго рода относят к мягким (идеальным), при сильных магнитных полях они допускают небольшие плотности тока, Сверхпроводники второго рода с неоднородностями [c.277]

Это обстоятельство необычайно важно и проливает свет на причину того, что теория сверхпроводимости была создана довольно поздно (1957 г.). Дело в том, что так как сколь угодно слабое притяжение между электронами радикально меняет характер энергетического спектра, а именно делает его из сплощного дискретным, то стандартные методы теории возмущений, например разложение по степеням функции взаимодействия, непригодны, и задача должна рещаться принципиально иными способами. Поэтому именно открытие того, что куперовские пары могут образовывать связанные состояния (феномен Купера), послужило ключом к созданию теории сверхпроводимости. [c.372]

Большинство веществ, обладающих свойством сверхпроводимости, является так называемыми сверхпроводниками первого рода или мягкими сверхпроводниками [10]. Слабое магнитное поле в них не проникает [c.310]

Именно на стыке теории поля и теории сверхпроводимости Д. А. Киржниц вместе со своим учеником А. Д. Линде построил модель космологического фазового перехода в ранней Вселенной. С учетом последних достижений теории элементарных частиц и объединения слабых, электромагнитных и сильных взаимодействий картина фазовых переходов послужила истоком инфляционной космологии, теории космических струн и др. и стала необходимым элементом наших представлений о Вселенной. За пионерские работы в этой области Д. А. Киржниц и А. Д. Линде были удостоены премии им. М. В. Ломоносова АН СССР за 1978 г. [c.7]

Б. Существует расхожее объяснение причин возникновения сверхпроводимости при сколь угодно слабом притяжении между фермионами вблизи поверхности Ферми, где и происходит спаривание частиц, ситуация становится двумерной, а в двумерном случае уравнение Шредингера даст связанные состояния при любом притяжении. Более того, экспоненциальная зависимость двумерной энергии связи от потенциала ведет к аналогичной зависимости энергетической щели и критической температуры. Но, с другой стороны, известно, что куперовская пара — это не связанное, а коррелированное состояние, совсем не похожее на состояние двухатомной молекулы (см., впрочем, [5]) достаточно сказать, что спаренные частицы имеют противоположные по направлению (и равные по величине) импульсы. Не подрывает ли это обстоятельство доверие к обсуждаемому объяснению [c.101]

К этому можно было бы отнестись просто как к поэтической аналогии, но Киржниц был последователен во всем. Мы знаем, сказал он, что при повышении температуры конденсат Куперовских пар исчезает и сверхпроводимость разрушается. То же самое должно произойти и в теории электрослабых взаимодействий. В ранней Вселенной, когда температура была очень высока, среднее значение скалярного поля (f) должно было обращаться в ноль. Это означает, что в ранней Вселенной не должно было быть разницы между слабыми и электромагнитными взаимодействиями. Разница возникла только потом, когда температура во Вселенной стала достаточно малой. На этой стадии произошел фазовый переход с возникновением (99), что в результате и привело к появлению различия между слабыми и электромагнитными взаимодействиями. [c.389]

Ртуть достаточно химически стойкий материал она окисляется на воздухе лишь при температурах, близких к температуре ее кипения, и слабо взаимодействует с водородом, окисью углерода и азотом. Щелочные, щелочно-земельные металлы, магний, алюминий, цинк, олово, свинец, кадмий, платина, золото и серебро растворяются в ртути, образуя амальгамы. Слабо растворяются в ртути медь и никель. Поэтому приборы, содержащие ртуть, должны иметь металлическую арматуру из вольфрама, железа или тантала, так как эти металлы не растворимы в ртути. Явление сверхпроводимости металлов было впервые открыто у ртути. [c.310]

Л. Купер [55] в 1957 г. показал, что эффективное притяжение между электронами вблизи поверхности Ферми, возникающее в результате электрон-фононного взаимодействия, сколь слабо оно бы ни было, обязательно приводит к образованию связанных пар электронов. Поскольку спаривание является энергетически выгодным, при включении взаимодействия произойдет перестройка основного состояния системы. Для возбуждения такой системы необходимо затратить некоторую конечную энергию, равную энергии связи пары, которая и будет играть роль щели в спектре возбуждений. На основе этой идеи оказалось возможным построить полную теорию сверхпроводимости, объясняющую огромную совокупность фактов, накопленных за несколько десятков лет интенсивного изучения явления. [c.365]

Увеличение концентрации примесей приведет, очевидно, к тому, что радиус корреляции электронов в сверхпроводнике будет уменьшаться. Для достаточно концентрированного сплава роль параметра корреляции перейдет от Е,, к длине свободного пробега электронов. При таких концентрациях мы вправе ожидать появления новых характерных свойств у сверхпроводника. Не ставя своей целью в этой книге последовательное изложение теории сверхпроводимости, мы коснемся здесь только одного вопроса — о свойствах сплавов в постоянном слабом магнитном поле. Это позволит нам, однако, в полной мере продемонстрировать своеобразную технику теории поля, чрезвычайно полезную при изучении такого рода объектов. [c.422]

Кроме туннельных структур джоаефсоновские контакты могут представлять собой т. н. слабосвязанные сверхпроводники, т. е. два сверхпроводника, соединённых узким и коротким сверхпроводящим илн нормальным мостиком , тонкой прослойкой нормального металла либо с помои ью точечного контакта. Аналог нестационарного Д. э. наблюдается также в очень узких однородных сверхпроводящих проволочках, где джозефсоновская генерация возникает при пропускании достаточно большого тока. Совокупность явлений, связанных с Д. э. в разл. системах, посит назв. слабой сверхпроводимости [5,6,7]. [c.603]

Важным достижением в области С. стало открытие в 1962 Джогефсона эффекта туннелирования куперов-ских пар между двумя сверхпроводниками через тонкую диэлек тич. прослойку. Это явление легло в основу новой области применений сверхпроводников (см. Слабая сверхпроводимость, Криоалектронные приборы). [c.436]

Сначала, в 1962 г., аспирант Кембриджского университета Брайан Джо-зефсон предсказал существование эффекта слабой сверхпроводимости теоретически. Потом, в 1965 г., эффект был подтвержден экспериментально советскими учеными И.Янсоном, В. Свистуновым, И. Дмитренко. Перечислить же всех, кто способствовал внедрению нового эффекта в измерительную технику, невозможно. [c.19]

На основе явления слабой сверхпроводимости за последние 25 лет появились сотни новых криоэлектронных приборов ( криос" по гречески означает, ,холод"). [c.20]

Слабая сверхпроводимость так же преобразила измерительную технику, как и обычная" сверхпроводимость — электроэнергетику. Были созданы приборы, реагирующие на сигналы с энергией 10 Дж. Эта энергия примерно во столько раз меньше энергии, выделяемой за 1 с лампочкой карманного фонаря (0,5 Дж), во сколько средний радиус Земли (6371 км) больше среднего радиуса внутренней орбиты наименьшего из атомов — атома водорода (0,53 10 см). Чувствительность многих видов измерений повысилась в 100 тыс. раз. Созданы средства измерений, способные чувство-BJть постоянные напряжения до 10 В, магнитную индукцию 10 Тл, ускорения 10" от ускорения свободного падения. [c.20]

На опыте для наблюдения эффекта Джозефсона нужны контакты с сопротивлением меньше 0,1 Ом мм . Реально удается получить еще меньшие сопротивления 10" Ом-мм и даже ниже. Соответствующая критическая плотность тока может достигать 10 —10 А/см. Если сравнить это число с плотностью тока, соответствующей разрушению пар в массивном сверхпроводнике (17.63) и имеющей порядок 10 А/см, то максимальный джозефсоновский ток оказывается значительно меньше. Поэтому эффект Джозефсона и связанные с ним явления иногда называют слабой сверхпроводимостью. [c.459]

Слабая сверхпроводимость 459 Слабое звено 460 Онешанное состояние 355 [c.519]

Переход Джозефсона, где sin ф — ток Джозв()( сона через участок слабой сверхпроводимости между двумя сверхпроводниками напряжение пропорционально ф(. [c.467]

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]

С первого взгляда последовательное рассмотрение слабо связанных между собой областей исследования опасно в том смысле, что у читателя-несие-циалиста в силу узости его кругозора может сложиться неправильное представление по тому или иному вопросу. Конечно, эти неправильные представления рано или поздно будут устранены, однако пересмотр установившихся концепций бывает иногда чрезвычайно труден. Поэтому мы постараемся избежать этой опасности и с самого начала детально рассмотрим ряд основных фактов по сверхпроводимости. Мы надеемся таким путем помочь читателю приобрести общие сведения по этому вопросу и снабдить его томи положениями, пользуясь которыми он сможет ознакомиться и со специальными вопросами, изложенными ниже. [c.611]

Согласно Куперу, при сколь угодно слабом притяжении между частицами ферми-газа вблизи ноБерхности Ферми возникают связанные пары частиц. Этот весьма нетривиальный результат является ключом к пониманию явления сверхпроводимости. Действительно, без учета эффекта Купера в основном состоянии металла электроны заполняют (в изотропном случае) фермиевскую сферу в импульсном пространстве. Если предположить, что в металле имеет место некоторое эффективное притяжение между электронами, то должно произойти спаривание электронов. При этом основное состояние будет лежать ниже, чем у свободных электронов, на величину энергии связи пар. Электронные пары обладают целым спином и поэтому подчиняются статистике Бозе. А бозе-газ при абсолютном нуле, как известно, обладает свойством сверхтекучести. В применении к бозе-газу заряженных частиц это свойство проявится в форме сверхпроводимости. Приведенные соображения не претендуют на строгость, однако они, безусловно, указывают на то, что полное объяснение явления сверхпроводимости можно получить на базе эффекта Купера. [c.885]

Свойства веществ при низких температурах, в частности явление сверхпроводимости, начинают широко использоваться во многих отраслях техники, в том числе и в радиоэлектронике. Возникшая на этой базе новая область электроники — электроника низких температур, называемая обычно криогенной электроникой, или просто криоэлектроникой, несмотря на свою молодость имеет уже существенные достижения и обнадеживающие пер--спективы для дпльнейшего эффективного развития. Оно стимулируется не только интенсивно проводимыми фундаментальными исследованиями, приводящими к открытию новых физических явлений в твердых телах при низких температурах, но и необходимостью решения сложных проблем большого народнохозяйственного значения. К таким проблемам, в частности, ют 10сятся создание малогабаритных сверхчувствительных приемников, способных воспринимать столь слабые- радиосигналы, которые обычные приемники не в состоянии обнаружить, создание больших и сверхбольших интегральных схем для разработки нового класса ЭВМ, повышение стабильности частоты и частотной избирательности СВЧ аппаратуры, освоение новых, считавшихся недоступными для дальнего приема, диапазонов радиоволн вплоть до ИК области, и ряд других. [c.205]

ГЛАГ-ТЕОРИЯ — теория сверхпроводимости Гинзбурга — Ландау — Абрикосова — Горькова, см. Сверхпроводимость и Гинзбурга — Ландау теория. ГЛАУБЕРОВСКАЯ поправка — поправка в сечении рассеяния быстрой частицы на системе слабо связанных частиц, учитывающая экранировку (затенение) одни.х частиц системы другими. Впервые рассмотрена Р. Глаубером в 1955 [1, 2, 3]. [c.496]

Ия сказанного следует, что условия для сосуществования магн. упорядочения и сверхпроводимости более благоприятны в антиферромагнетикат с не очень высокой темп-рой Нееля Т> , в к-рых, соответственно, слабо обменное рассеяние. [c.684]

Действительно, в антиферромагнетиках магн. и обменное поля осциллируют в пространстве на атомных масштабах а, характерных для пространств, изменения направления магн. моментов в антиферромагнетике (в простейшем случае моменты образуют две магнитные подрешётки и расстояние между соседними противоположно направленными моментами в подре-шётках равно примерно межатомному расстоянию в кристалле а). Сверхпроводимость же чувствует поля, усреднённые на расстоянии масштаба сверхпроводящей корреляц. длины (т. е. характерного размера куперовской пары). При этом и результирующие ноля слабы. В чистых сверхпроводниках [c.684]

В структурах с нелосредств, сверхпроводимостью (рис. 1, б — г), в отличие от обычного туннельного контакта, малость джозефсоновского тока определяется не слабой проницаемостью диэлектрич. барьера (для купе-ровских пар), а возрастанием плотности тока в области слабой связи (рис. 1, б — г) либо нарушением корреляции электронов в вормалмом металле (рис. 1, д, е), В таких структурах наблюдается неравновесная С. с., обусловленная изменением ф-ции распределения электронов по энергиям. Это приводит к возрастанию критич. тока слабосвязанных систем в СВЧ-поле и к избыточному току при больших напряжениях (ВАХ системы отличается от закона Ома, / = /р У/Н, где 7 — избыточный ток, Н — сопротивление контакта в нормальном состоянии). В контактах с полупроводниковой прослойкой возможно изменение критич. параметров, связанных с изменением туннельной прозрачности [c.552]

II рода особенность, наблюдаемую в виде скачка 8 С. В приближении слабой связи 5С 1,43у7 г. Этот факт используют для идентификации перехода проводника в состояние объёмной сверхпроводимости в случае поверхностной сверхпроводимости скачок Э. т. мал соответственно кол-ву сверхпроводящей фазы. [c.555]

Номура и др. [802] исследовали аэрозольные частицы А1 диаметром 80, 100 и 160 А методом спинового эха. Они нашли сильное расширение резонансной линии поглощения энергии по сравнению с массивным металлом, которое было отнесено за счет взаимодействия ядер с неоднородным квадрупольным полем, создаваемым вблизи поверхности фриделевскими осцилляциями электронов проводимости. Измеренный сдвиг Найта линейно уменьшался с температурой, стремясь к нулю при Г—> О К. Наклон этой прямой увеличивался с ростом D. Результаты практически не изменялись при переходе от //=27 кЭ к //=36 кЭ, что свидетельствует о существенном подавлении сверхпроводимости.. Поэтому наблюдаемая температурная зависимость сдвига Найта, по-видимому, полностью обязана поведению Хчет при слабом спин-орбитальном взаимодействии. Авторы полагают, что сигнал ЯМР от частиц А1 с нечетным числом электронов сильно и случайно смещен, вследствие чего он не дает вклада в наблюдаемый пик. [c.277]

Роль электронной составляющей в контактной тепловой проводимости Капицы для металлов отчасти изучалась при проведении измерений в сверхпроводниках и повторных измерений после перехода материала в обычное состояние иод действием сильного магнитного поля. По аналогии с жидким гелием II, овойства которого обсуждались во введении, в сверхпроводниках связанные пары электронов проводимости не взаимодействуют с колебаниями кристаллической решетки (фононами) и, следовательно, не участвуют в переносе тепла. Действительно, многие экспериментаторы [25— 31] наблюдали увеличение сопротивления Капицы в мягких сверхпроводниках (в 10—15 раз в свинце [31] и в 1,3 раза в ртути [26]). В более твердых сверхпроводниках этот эффект проявляется значительно слабее согласно данным работы [25], для олова и индия увеличение сопротивления Капицы составляет 1,1 и 1,06 соответственно. Изучение влияния сверхпроводимости на величину сопротивления Капицы, кроме выяснения роли электронов, имеет также большое практическое значение, поскольку, как отмечалось во введении, весьма вероятно применение жидкого гелия II для охлаждения сверхпроводников. К сожалению, до сих пор не ясно [19], чем в действительности вызвано рассматриваемое явление— непосредственньсм влиянием электронов или побочным влиянием деформаций [33]. [c.353]

Остановимся на выводе уравнений теории сверхпроводимости в модели, в которой электроны взаимодействуют друг с другом через посредство электрон-фононного взаимодействия. Разумеется, такая модель страдает тем же недостатком, что и рассмотренная выше схема, поскольку в ней не учитываются действующие в металле кулоновские силы. Тем не менее она, конечно, имеет более непосредственный физический смысл, чем модель с четырехфермионным взаимодействием, хотя в смысле получения практических результатов последняя несколько удобней. Основное преимущество фононной модели состоит, прежде всего, в том, что гамильтониан электрон-фононного взаимодействия (32.1) является градиентно-инвариантным с самого начала в отличие от схемы с гамильтонианом четырехфермионного взаимодействия (32.2), являющейся градиентно-инвариантной только приближенно в силу соотношения 7 Шд. Что же касается этого соотношения, то оно выполняется, вообще говоря, лишь в приближении слабой связи ). Ниже мы покажем, что ограничение слабой связи не является существенным в теории сверхпроводимости и что фактическим малым параметром рассматриваемой теории служит только отношение u)д/s 7< l —10" 10 , где и — скорость звука в теле, а V — скорость электронов на поверхности Ферми) 2). Мы ограничимся выводом уравнений при абсолютном нуле температур. [c.388]

В связи с этим следует отметить, что основой идеи Литла была не одномерность, которая, как уже отмечено, только мешает сверхпроводимости, а наличие сильно поляризующихся боковых групп, окружавших основную нить толстой шубой . В существующих ныне молекулярных квазиодномерных кристаллах анизотропия проводимости происходит не из-за больших расстояний между нитями, а из-за большой анизотропии электронных волновых функций, которые сильно перекрываются вдоль нитей и слабо—в поперечном направлении. Следовательно, в соединениях такого типа просто нет места для сильно поляризующейся шубы . [c.329]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...