Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Порохов А.М. -> "Физическая энциклопедия Том 4" -> 501

Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.

Порохов А.М. Физическая энциклопедия Том 4 — М.: Большая российская энциклопедия, 1994. — 701 c.
Скачать (прямая ссылка): fizenciklopedt41994.djvu
Предыдущая << 1 .. 495 496 497 498 499 500 < 501 > 502 503 504 505 506 507 .. 818 >> Следующая


Магнитные свойства. Благодаря возможности протекания в сверхпроводнике бездиссипативных сверхпроводящих токов, он при определ. условиях эксперимента проявляет эффект Мейсиера, т. е. ведёт себя в присутствии не слишком сильного внеш. магн. поля как идеальный диамагиетик (магн. восприимчивость X = —1/4я). Так, для образца, имеющего форму длинного сплошного цилиндра в однородном внеш. магн. поле Я, приложенном вдоль его оси, намагниченность образца M — —Я/4 л. Выталкивание внеш. магн. поля из объёма сверхпроводнниа приводит к понижению его свободной энергии. При этом экранирующие сверхпроводящие токи протекают в тонком поверхностном слое 8 ~ IO-6 -j- IO-6 см. Эта величина харантеризует и глубину проникновения внеш. магн. поля в образец.

По своему поведению в достаточно сильных полях сверхпроводящие материалы делятся на две группы: сверхпроводники 1-го и 2-го рода (рис. 4). Нач. участок кривых намагничивания (где M — —Hf4л) соответствует полному эффеиту Мейснера. Дальнейший ход кривых у сверхпроводников 1-го и 2-го рода существенно различается.

437

СВЕРХПРОВОДИМОСТЬ
СВЕРХПРОВОДИМОСТЬ

Сверхпроводник I рода

Рио. 4. Зависимость намагниченности от внешнего магнитного поля для сверхпроводников 1-го и 2-го рода.

Сверх її роводиакн 1-го рода утрачивают C1 скачком (фазовый переход 1-го рода): либо при достижении соответствующей данному полю критич. темп-ры Tc(H), либо при повышении виеш. поля до критич. значения Hc(T) (термодинамич. критич. поле). В точке фазового перехода, происходящего в маги, поле, в энергетнч. спектре сверхпроводника 1-го рода сразу же появляется щель конечной величины. Критич. поле Hc(T) определяет разность уд. свободных энергий сверхпроводящей Fs и нормальной Fn фаз:

Fn-Fs=HcI 8л.

Скрытая уд. теплота фазового перехода

Q=T(Sn-Ss)=-Td(Fn-Fs)/dT=(-Tfbii)HcdHc/dT,

где Sn и S5 — уд. энтропии соответствующих фаз. Скачок уд. теплоёмкости при T-Tc

АС=С&-Сп=(Тс/Ьл)[(дНс/дТу-].

В отсутствие виеш. магн. поля при T=Tc величина Q = 0, т. е. происходит переход 2-го рода.

Согласно модели Б КIII, термодинамич. критич. поле связано с критич. темп-рой соотношением

Hc(O)=I ,ИТ У P1fIvfV,

а его температурная зависимость в предельных случаях высоких и низких темп-p имеет вид:

ят-жо)/1-1'06^^3' т<<т''

tic(i ^73^_TjTc)f ТС—Т«ТС,

Обе предельные ф-лы близки к эмпирич. соотношению Hc(T) = tfc(0)[l — (TVfc)2], к-рое хорошо описывает типичные эксперим. данные (рис. 5). В случае нецилинд-рич. геометрии опыта при превышении виеш. магн. полем определ. величины H0 — (I — N)HC (N — размагничивающий фактор) сверхпроводник 1-го рода пере-

H л ОгГс

Рис. 5. Температурная зависимость термодинамического критического магнитного поля He.

438

ходит в промежуточное состояние: образец разделяется на слои нормальной и сверхпроводящей фаз, соотношение между объёмами к-рых зависит от величины H. Переход образца в нормальное состояние происходит постепенно, путём роста доли соответствующей фазы.

Промежуточное состояние может возникнуть H при протекании по сверхпроводнику тока, превышающего некое критич. значение /с, соответствующего созданию на поверхности образца крнтнч. магн. поля Hc.

Образование в сверхпроводнике 1-го рода промежуточного состояния и чередование слоёв сверхпроводящей и нормальной фаз конечного размера оказываются возможными только в предположении, что граница раздела между этими фазами обладает положит, поверх-

ностной энергией стП8. Величина и знак Cttis зависят (Ш соотношения между I и 6. ta

Отношение х = 0/| иаз. параметром Гии бурга — Ландау и играет важную роль в иоменологич. теории С. Знак ct„s (или значение х) flafaf возможность строго определить род сверхпроводник^" у сверхпроводника 1-го рода х< 1/^2 и One > для сверхпроводника 2-го рода х > Hyr2 и CTna < 0^ К сверхпроводникам 2-го рода относятся чистый большинство сверхпроводящих сплавов, органически и высокотемпературные сверхпроводники.

Для сверхпроводников 2-го ро д#. °пз < поэтому фазовый переход 1-го рода в иормаль-ї HOe состояние невозможен. Промежуточное СOСТО ие реализуется, поскольку поверхность иа границах^ фаз обладала бы отрицат. энергией и уже не выпол » ияла бы роль фактора, сдерживающего бесконечно#^ дробление. Для достаточно слабых полей и в сверхпрсй водииках 2-го рода имеет место эффект Мейснера. Upti достижении ниж. критич. поля Hcl (в случае х > Hcl » Hc х-11пк), к-рое оказывается меньше формалъД но вычисленного в этом случае Hc, становится эиергы тически выгодным проникновение маги, поля в сверх» проводник в виде одиночных вихрей (см. КвантомN* пые вихри), содержащих в себе по одному кванту jkws питного потока. Сверхпроводник 2-го рода переходи»' в смешанное состояние. ‘о

Сердцевины вихрей пребывают в нормальном (несверхпроводящем) состоянии, параметр порядка ста-> иовится зависящим от координат: он обращается в нуль иа оси вихря и восстанавливается до равновесного зиа«; чения на расстояниях (размер сердцевины вихря)к По периферии вихря текут сверхпроводящие токи,» экранирующие маги, поле за пределами вихря. Пй мере дальнейшего увеличения виеш. поля число вих-: реи растёт — эффект Мейсиера становится неполным.) Между вихрями по-прежнему остаётся сверхпроводн?:, щая фаза, по к-рой может протекать незатухающий ток. Сами вихри в изотропном сверхпроводнике упорядочиваются в треугольную решётку (т. н. решётка вихрей Абрикосова). Такай картина постепенного проникиове-*. иия внеш. поля в объём сверхпроводника 2-го рода cW ществует вплоть до верх, критич. поля Яс2, когда Qr исчезает окончательно. При таких полях происходи!, разрушение куперовских пар вследствие их закручивания, т. к. пара может существовать как единое целое лишь до тех цор, пока радиус ларморовской прецессии превышает характерный размер куперовской пары J. Это условие и определяет поле H02 » хЯй.
Предыдущая << 1 .. 495 496 497 498 499 500 < 501 > 502 503 504 505 506 507 .. 818 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed