Meissner-effekt

Den Meissner-effekten , eller Meissner-effekt ( / m har ɪ s . N ɐ / ), refererer til den totale utelukkelse av ethvert fenomen magnetisk felt på innsiden av en superleder når det bringes til en temperatur under dens kritiske temperatur . Den ble oppdaget av Walther Meißner og Robert Ochsenfeld i 1933 og blir ofte referert til som perfekt diamagnetisme eller Meissner-Ochsenfeld-effekten .

Meissner-effekten er en av de definerende egenskapene til superledningsevne, og oppdagelsen fastslår at utseendet til superledningsevne er en faseovergang .

Utelukkelsen av magnetstrømmen skyldes elektriske sikringsstrømmer som sirkulerer på overflaten til superlederen og som genererer et magnetfelt som nøyaktig kansellerer det påførte feltet. Disse silstrømmene vises når et superledende materiale utsettes for et magnetfelt.

Faktisk, hvis man kjøler et superledende materiale i nærvær av et magnetfelt, blir feltet utvist på tidspunktet for den superledende overgangen. Mens et hypotetisk materiale som bare har egenskapen til null motstand, vil opprettholde intensiteten (og retningen) til magnetfeltet, som det ville ha hatt under overgangen, konstant i det; så lenge denne eiendommen vedlikeholdes. Meissner-effekten er derfor en egenskap til superledere som skiller seg fra uendelig ledningsevne. Faktisk er Meissner-effekten eller den perfekte diamagnetismen den viktigste karakteristiske egenskapen til en superleder. Men dette kan ikke bare forstås av det faktum at den elektriske motstanden til en superleder er null: virvelstrømmene indusert av de påfølgende bevegelsene av materialet i magnetfeltet dempes ikke.

Fritz London var i stand til å beskrive Meissner-effekten ved å postulere at det i en superleder er en strøm proporsjonal med det elektromagnetiske vektorpotensialet : $\ vec {A}$

${\ vec {j}} _ {s} = - K {\ vec {A}}$

Denne ligningen er ikke målestokk, så vi må spesifisere at vi vurderer Coulomb-måleren . Ved å bruke Maxwell-Ampere-ligningen får vi:

$\ nabla \ wedge {\ vec {B}} = - \ mu _ {0} K {\ vec {A}}$ antar hvor frekvensen til den elektromagnetiske bølgen og er lysets hastighet i vakuum. $K >> \ omega ^ {{2}} / (\ mu _ {0} c_ {0} ^ {{2}})$ $\ omega$ $c_ {0}$

Når vi bruker forholdet til vektorkalkulus på rotasjonsdoblingen , finner vi: ${\ vec {B}} = \ nabla \ wedge {\ vec {A}}$

$\ nabla ^ {2} {\ vec {A}} = \ lambda ^ {{- 2}} {\ vec {A}}$

hvor er en karakteristisk lengde. Løsningen på denne ligningen er: $\ lambda = 1 / {\ sqrt {\ mu _ {0} K}}$

${\ vec {A}} (x) = e ^ {{- x / \ lambda}} {\ vec {A}} (0) \ Rightarrow {\ vec {B}} (x) = e ^ {{- x / \ lambda}} {\ vec {B}} (0)$

i tilfelle et superledende medium strekker seg i halvområdet . Lengden er penetrasjonslengden til magnetfeltet. Denne ligningen viser at magnetfelt bare trenger inn i overflaten til superledere. $x> 0$ ${\ lambda}$

En annen konsekvens av Meissner-effekten er at, siden elektriske strømmer (fra superlederen) genererer magnetiske felt slik at de avbryter det eksterne feltet, strømmer disse elektriske strømningene i det vesentlige i dens umiddelbare overflate.

London-ligningen kan trekkes fra Ginzburg-Landau-teorien .

Merknader og referanser

Merknader

Uttale på standardtysk transkribert fonemisk i henhold til API- standard .

Referanser

Lev Landau og Evgueni Lifchits , Theoretical Physics , t. 8: Elektrodynamikk for kontinuerlige medier [ detalj av utgaver ]
Charles Kittel ( trad. Nathalie Bardou, Evelyne Kolb), Solid State Physics [" Solid state physics "]1998[ detalj av utgaver ]

Eksterne linker

Magnetisk levitasjon med superleder