Свойства сверхпроводников

Микроскопическая теория сверхпроводимости была создана только в 1957 г., т. е. почти 50 лет обнаруженное Камерлинг-Онне-сом явление оставалось загадкой. За это время были изучены многие свойства сверхпроводников. Перечислим кратко наиболее важные из них. [c.263]

Таким образом, идеальный диамагнетизм, так же как и нулевое сопротивление, является фундаментальным свойством сверхпроводника. [c.264]

В эффектах Джозефсона мы непосредственно сталкиваемся с важнейшим свойством сверхпроводника — согласованным, когерентным поведением его электронов. Электроны двух сверхпроводников с помощью слабой связи (слоя изолятора) объединились в единый квантовый коллектив. [c.265]

Первой теорией, достаточно успешно описавшей свойства сверхпроводников, была теория Ф. Лондона и Г. Лондона, предложенная в 1935 г. Лондоны в своей теории основывались на двух-жидкостной модели сверхпроводника. Считалось, что при Т<.Т в сверхпроводнике имеются сверхпроводящие электроны с концентрацией Пз(Т ) и нормальные электроны с концентрацией n—tis (здесь и — полная концентрация электронов проводимости). Плотность сверхпроводящих электронов rts уменьшается с ростом Т и обращается в нуль при Т—Тс. При 7- 0 К она стремится к плотности всех электронов. Ток сверхпроводящих электронов течет через образец без сопротивления. [c.266]

Несмотря на то что теория Гинзбурга — Ландау, получившая дальнейшее развитие в работах А. А. Абрикосова, описывала многие свойства сверхпроводников, она не могла дать понимания явления сверхпроводимости на микроскопическом уровне. [c.266]

Существование энергетической щели объясняет многие свойства сверхпроводников, в том числе и эффект Мейсснера — Оксен-фельда. [c.271]

В этом разделе мы прежде всего опишем эксперименты, которые были поставлены с целью определения верхнего предела величины электрического сопротивления сверхпроводящей фазы, затем рассмотрим поведение тока в сверхпроводящем кольце и физику сверхпроводящих цепей. Далее мы обсудим магнитные свойства сверхпроводников, являющиеся следствием эффекта Мейснера. Большая часть всех экспериментов, сделанных с 1933 г., была посвящена исследованию явлений, так или иначе связанных с эффектом Мейснера. Раздел заканчивается обсуждением поведения электрического сопротивления при сверхпроводящем переходе, таблицей свойств известных сверхпроводящих элементов и кратким рассмотрением некоторых отдельных вопросов. [c.615]

Опыты с незатухающими токами заставляют нас прийти к выводу, что электрическое удельное сопротивление сверхпроводников в статических полях тождественно равно нулю ). Хотя этот вывод является следствием всего лишь экстраполяции результатов экспериментов, бесконечную проводимость считают сейчас основным свойством сверхпроводников. [c.617]

С открытием идеальных экранирующих свойств сверхпроводников стало очевидным, что токи сверхпроводимости существенно отличаются от обычных токов проводимости и что фазовый переход в магнитном поле может быть (и фактически является) обратимым. Первое четкое термодинамическое рассмотрение сверхпроводящего перехода было дано Гортером и Казимиром [52]. [c.634]

Теория Гортера — Казимира и теории, связанные с ней. Для объяснения термодинамических свойств сверхпроводников предлагались различные двухжидкостные модели. Все они основываются на двух главных предположениях 1) существует конденсированное состояние, энергия которого характеризуется некоторым параметром упорядочения 2) вся энтропия связана с наличием возбуждений отдельных частиц аналогично тому, [c.685]

Д. ОБЪЯСНЕНИЕ ДИАМАГНИТНЫХ СВОЙСТВ СВЕРХПРОВОДНИКОВ В МОДЕЛИ [c.709]

Теория возмущений. Как упоминалось в разделе 2, в модели с энергетической щелью предполагается, что отличие сверхпроводящей фазы от нормальной состоит лишь в том, что для возбуждения электрона в сверхпроводящей фазе требуется дополнительная энергия е. Другими словами, возбужденные электроны в сверхпроводящей фазе предполагаются сходными с возбужденными электронами в нормальной фазе. Мы упоминали уже, что эта модель удовлетворительно объясняет температурный ход теплоемкости, теплопроводности и электропроводности, определяемой по измерениям толщины скин-слоя на микроволновых частотах, а также вязкости электронного газа, измеряемой по поглощению ультразвуковых волн. Ниже будет показано, что эта модель объясняет также и диамагнитные свойства сверхпроводников и приводит к феноменологической теории, очень сходной с теорией Пиппарда (см. п. 18). [c.709]

Б последнее время появилось еще несколько работ, в которых на базе этой теории был объяснен еще целый ряд свойств сверхпроводников. Не имея возможности остановиться подробно на этих работах, мы только перечислим их. [c.916]

Кроме эффектов Джозефсона, в измерительной технике нашли применение н другие свойства сверхпроводников. Это прежде всего сверхпроводящие гальванометры с чрезвычайно низким внутренним сопротивлением и, следовательно, с очень высокой чувствительностью по напряжению [c.208]

Поскольку сопротивление сверхпроводника при Т < равно нулю, то очевидно, что при протекании по сверхпроводнику тока / отсутствуют джоулевы потери энергии (/ Л). Отсюда ясно, что в принципе через сверхпроводящий провод можно пропустить очень большие токи. Это замечательное свойство сверхпроводников открывает большие перспективы их широкого использования в технике. [c.116]

В таблице 7-4 дается сравнение характеристик сверхпроводимости и механических свойств сверхпроводников из аморфных сплавов на основе переходных металлов и сплавов со смешанной аморфно-кристаллической структурой. Приведены также данные [c.222]

В теории Гинзбурга — Ландау для описания свойств сверхпроводников была привлечена квантовая механика. В этой теории вся совокупность сверхпроводящих электронов Списывалась волновой функцией Ч "(г) от одной пространственной координаты. Выше отмечалось, что, вообще говоря, волновая функция п электронов в твердом теле есть функция п координат ТСгь Гг,. . ., г ). Введением функции Ч (г) устанавливалось когерентное, согласованное поведение всех сверхпроводящих электронов. Действительно, если все ris электронов ведут себя совершенно одинаково, согласованно, то для описания их поведения достаточно той же самой волновой функции, что и для описания поведения одного электрона, т. е. функции от одной переменной. [c.266]

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]

С помощью двухжидкостпой модели Гортер и Казимир [122 рассмотрели термодинамические свойства сверхпроводников Гейзенберг [123] пытался подтвердить модель и расширил со приложение на теплопроводность. [c.295]

Обсуждается соотношение между KpuBoii зависимости критического магнитного нол 1 от температуры и термодинамическими свойствами сверхпроводников хюдроб-но рассматриваются данные для о.лова. [c.373]

Эффект Мейснера. В настоящее время установлено, что магнитные свойства металлов в сверхпроводящем состоянии также необычны, как и электрические. До 1933 г. молчаливо иреднолагалось, что магнитные свойства сверхпроводников целиком предопределяются пх бесконечной проводимостью. Мейснер и Оксенфельд [141J подвергли этот вывод экспериментальной проверке и обнаружили, что он неправилен. [c.612]

Одним из наиболее существевных свойств сверхпроводников является скачкообразный характер изменения теплоемкости при переходе из нормальной фазы с теплоемкостью в [c.632]

Помимо того, что уравнения Г. Лондона и Ф. Лондона (в их окончательном виде) дают общее описание электромагнитного поведения сверхпроводников, они позволяютиредсказатьиекоторыеявления, поддающиеся наблюдению и не содержащиеся в первоначальной формулировке. Наиболее значительным из них является эффект проникновения магнитного поля н глубь сверхпроводника на расстояния порядка 10 см. Этот результат совпадает с нашим интуитивным представлением о том, что индукция не может скачком унасть до нуля на геометрической границе поверхности. Теория предсказывает также наличие сонротивления у сверхпроводников в высокочастотных переменных полях и большие величины критических полей у тонких пленок по сравнению со сплошными образцами того же металла. В этом разделе мы обсудим первые два явления, а также рассмотрим эксперимент ,i, показавшие, что статическое электрическое иоле не проникает в глубь uep.v-проводника. Свойства пленок будут обсуждаться в следующем разделе. Мы увидим, что все предсказания теории Г. Лондона и Ф. Лондона качественно подтверждаются, однако в последние годы стало вполне ясно, что эта теория неприменима для количественного описания свойств сверхпроводников. [c.642]

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. Ф. Лондон [116] (см. такн№ гл. IX, п. 27) показал, что присутствие положительной поверхностной энергии необходимо для обеспечения эффекта Мййспера в макроскопических образцах. 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 разделятся на бесконечно тонкую смесь сверхпроводящих и нормальных слоев. Естественно, что при этих условиях эффект Мейс-иера будет отсутствовать. Поскольку идеальный диамагнетизм является одним из основных свойств сверхпроводника, мы должны предположить существование положительной поверхностной энергии у границы фаз. Такое предположение исключает возможность расслоения образца на тончайшие сверхпроводящие и нормальные области, поскольку подобный процесс привел бы к значительному возрастанию поверхностной свободной энергии. В результате состояние образца, обнаруживающего эффект Мойс-иера, оказывается энергетически значительно более выгодным, чем состояние, при котором образец подразделяется на слон. [c.650]

Заключительные замечания. Хотя существует некоторое качественное представление о природе сверхпроводящего состояния, мы до сих пор не имеем строгой математической теории или даже физической картины различия между нормальным п сверхпроводящим состояниями. Сверхпроводник представляет собой упорядоченную фазу, в которой квантовые эффекты распространяются на большие расстояния в пространстве (порядка 10 см для чистых металлов). Эта большая протяженность волновых пакетов, несомненно, объясняет магнитные свойства сверхпроводников. Как и в случае других фазовых переходов второго рода, сверхпроводник, по-видимому, характеризуется некоторым параметром порядка, который обращается в нуль в точке перехода. Однако существуюпцге физические толкования параметра упорядочения неубедительны, и у нас нет никакого представления о том, как параметр упорядочения связан с реальными величинами. [c.777]

Свойства сверхпроводников конечных размеров. В качестве примера задачи о сверхпроводнике конечных размеров вычислим магнитный момент шарообразного сверхпроводника в постоянном магнитном ноле Я,, ). Размер шара предполагается малым по сравнению с глубиной проникновения. Для лондоновской области эта задача решена и ответ хорошо известен [c.905]

Это свойство сверхпроводников может быть использовано на практике при разработке и создании запоминающих устройств - криотропов. [c.25]

В 1957 Дж. Бардином, Л. Купером и Дж. Шриффером (J. S hrieffer) была сформулирована микроскодич, теория С., к-рая объяснила это явление на основе бозе-конденсации куперовских пар электронов, а также позволила в рамках простой модели (см. Бардина — Купера — Шриффера модель, модель БКШ) описать ми. свойства сверхпроводников. [c.435]

Эл.-дпнампч. свойства сверхпроводников зависят от соотношения между стандартной корре-Л я ц. д л и н о й 1о = Лир/пА(0) и характерной толщиной поверхностного слоя, в к-ром существенно изменяется величина эл.-магя. поля [c.437]

Действительно, скорость течения сверхтекучей компоненты Не выражается через градиент фазы D., = (/t/w)V(p, где т — масса атома Не. Циркуляция скорости выражается через изменение фазы S(p при обходе линии вихря по произвольному замкнутому контуру у и равна (2пй/т)5ф, Однозначной волновая ф-ция Ф будет лишь при условии, что изменение фазы 5ф = 2я7У, где ЫеЖ, т. е. имеет место квантование циркуляции скорости при обходе вокруг линии вихря. Поскольку бф = 2лЛ при обходе по любому сколь угодно малому контуру у, это означает, что сама фаза не может быть однозначно определена на линии вихря, т. е. это действительно особая линия. Именно в силу квантования циркуляции интенсивность вихря лишена возможности уменьшаться непрерывным образом под действием вязкости. С др. стороны, запрещено возникновение вихрей с произвольной циркуляцией. Все это и обеспечивает незатухающий характер сверхтекучего движения в Не. Значению N=Q соответствуют безвихревые, или потенциальные, течения Не. Топологич, свойства сверхпроводников совпадают со свойствами сверхтекучего Не. [c.138]

Электронное торможение дислокаций играет значит. >S роль в кинетике пластнч. деформации металлов при низких " темп-рах, В частности, при переходе металла в сверхпро- - -водящее состояние вследствие куперовского спаривания др электронов (см, Сверхпроводимость) происходит резкое q уменьшение силы Э.в. в сверхпроводнике коэф. пропорционален числу нормальных возбуждений, к-рое .ь экспоненциально убывает при темп-рах ниже темп-ры пе-рехода, Это явление приводит к особенностям механич. свойств сверхпроводников эффекту разупрочнения (по- 15 вышенйя пластичности) металла при N — S-переходе и об- (I) ратному эффекту при S—jV-переходе появлению специ-фич. особенностей вязкости металлов в окрестности и ниже темп-ры перехода и т. п. [c.573]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...