نظرية جينزبورغ-لانداو والدوامات
تصف نظرية جينزبورغ-لانداو الموصلية الفائقة من خلال معامل ترتيبي معقد، وتقسم نسبة طوليها المميزين الموصلات الفائقة إلى النوع الأول والنوع الثاني الحيوي تكنولوجيًا الذي يسمح بوجود دوامات فيض مكممة.
Definition
تصف نظرية جينزبورغ-لانداو الحالة فائقة التوصيل بواسطة معامل ترتيبي معقد يقيس مقداره الكثافة المحلية للمكثف؛ وتميز نسبة عمق الاختراق المغناطيسي إلى طول التماسك، وهو معامل جينزبورغ-لانداو، بين الموصلات الفائقة من النوع الأول والموصلات الفائقة من النوع الثاني التي تسمح بدخول الفيض المغناطيسي كدوامات مكممة.
Scope
يغطي هذا الموضوع نظرية جينزبورغ-لانداو الظواهرية: معامل الترتيب المعقد وتوسع الطاقة الحرة، وطول التماسك وعمق الاختراق، ومعامل جينزبورغ-لانداو الذي يصنف الموصلات الفائقة إلى النوع الأول أو النوع الثاني. ويتناول الحالة المختلطة للموصلات الفائقة من النوع الثاني، وخط الفيض المكمم (دوامة أبريكوسوف) وشبكته، والمجالات الحرجة الدنيا والعليا، وتثبيت الفيض. وهو يربط بين نظرية لندن الكهرومغناطيسية ونظرية BCS المجهرية.
Core questions
- ماذا يمثل معامل ترتيب جينزبورغ-لانداو، وكيف تُبنى الطاقة الحرة منه؟
- كيف يحدد طول التماسك وعمق الاختراق معامل جينزبورغ-لانداو؟
- ما الذي يميز الموصلات الفائقة من النوع الأول عن النوع الثاني؟
- ما هي دوامة أبريكوسوف، ولماذا يدخل الفيض الموصلات الفائقة من النوع الثاني في خطوط مكممة؟
Key concepts
- معامل الترتيب المعقد وتوسع الطاقة الحرة
- طول التماسك وعمق الاختراق
- معامل جينزبورغ-لانداو
- الموصلات الفائقة من النوع الأول مقابل النوع الثاني
- شبكة دوامات أبريكوسوف وتثبيت الفيض
Key theories
- نظرية معامل ترتيب جينزبورغ-لانداو
- وسع جينزبورغ ولانداو الطاقة الحرة في معامل ترتيبي معقد وتدرجاته، ملتقطين التغيرات المكانية للمكثف، وطاقات السطح، والمجالات الحرجة، وقد أظهر غوركوف لاحقًا أن معامل الترتيب ينبع من نظرية BCS.
- حالة دوامة أبريكوسوف
- توقع أبريكوسوف أن الموصلات الفائقة من النوع الثاني تسمح بدخول المجال المغناطيسي كشبكة من دوامات الفيض المكممة، تحمل كل منها كمية فيض واحدة مع نواة عادية، مما يسمح للموصلية الفائقة بالبقاء عند مجالات عالية جدًا، وهو أساس المغناطيسات فائقة التوصيل العملية.
Clinical relevance
الموصلات الفائقة من النوع الثاني وفيزياء تثبيت الدوامات تجعل المغناطيسات فائقة التوصيل عالية المجال ممكنة، مما يتيح التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI)، ومطياف الرنين المغناطيسي النووي (NMR)، ومسرعات الجسيمات، وأجهزة الاندماج؛ والتحكم في حركة الدوامات ضروري لحمل تيارات فائقة كبيرة دون تبديد.
History
اقترح جينزبورغ ولانداو نظرية معامل الترتيب الخاصة بهما في عام 1950؛ واستخدمها أبريكوسوف في عام 1957 للتنبؤ بشبكة الدوامات للموصلات الفائقة من النوع الثاني، وسرعان ما اشتق غوركوف النظرية من BCS، وهو عمل حاز على جائزة نوبل لعام 2003 لجينزبورغ وأبريكوسوف.
Key figures
- Vitaly Ginzburg
- Lev Landau
- Alexei Abrikosov
Related topics
Seminal works
- abrikosov1957
- tinkham2004
Frequently asked questions
- ما الفرق بين الموصلات الفائقة من النوع الأول والنوع الثاني؟
- تطرد الموصلات الفائقة من النوع الأول المجال المغناطيسي بالكامل حتى تفقد الموصلية الفائقة فجأة عند مجال حرج واحد؛ بينما تسمح الموصلات الفائقة من النوع الثاني للمجال بالاختراق كدوامات مكممة عبر نطاق من المجالات، وتبقى فائقة التوصيل حتى مجال حرج علوي أعلى بكثير.
- لماذا يجب أن يدخل الفيض المغناطيسي كدوامات مكممة؟
- معامل الترتيب فائق التوصيل هو دالة معقدة أحادية القيمة، لذا يجب أن تلتف مرحلتها بمضاعفات 2π حول أي خط فيض؛ هذه القيود تجبر الفيض المحاط على أن يأتي في كميات منفصلة، يشكل كل منها دوامة أبريكوسوف واحدة.