Teoria de Ginzburg-Landau i vòrtexs
La teoria de Ginzburg-Landau descriu la superconductivitat mitjançant un paràmetre d'ordre complex, i la relació de les seves dues longituds característiques divideix els superconductors en tipus I i el tipus II, tecnològicament vital, que admet vòrtexs de flux quantitzats.
Definition
La teoria de Ginzburg-Landau descriu l'estat superconductor mitjançant un paràmetre d'ordre complex la magnitud del qual mesura la densitat local del condensat; la relació entre la profunditat de penetració magnètica i la longitud de coherència, el paràmetre de Ginzburg-Landau, distingeix els superconductors de tipus I dels superconductors de tipus II que permeten que el flux magnètic entri com a vòrtexs quantitzats.
Scope
Aquest tema cobreix la teoria fenomenològica de Ginzburg-Landau: el paràmetre d'ordre complex i l'expansió de l'energia lliure, la longitud de coherència i la profunditat de penetració, i el paràmetre de Ginzburg-Landau que classifica els superconductors com a tipus I o tipus II. Tracta l'estat mixt dels superconductors de tipus II, la línia de flux quantitzat (vòrtex d'Abrikosov) i la seva xarxa, els camps crítics inferior i superior, i l'ancoratge de flux. Fa de pont entre la teoria electromagnètica de London i la teoria microscòpica de BCS.
Core questions
- Què representa el paràmetre d'ordre de Ginzburg-Landau i com es construeix l'energia lliure a partir d'ell?
- Com defineixen la longitud de coherència i la profunditat de penetració el paràmetre de Ginzburg-Landau?
- Què distingeix els superconductors de tipus I dels de tipus II?
- Què és un vòrtex d'Abrikosov i per què el flux entra en els superconductors de tipus II en línies quantitzades?
Key concepts
- Paràmetre d'ordre complex i expansió de l'energia lliure
- Longitud de coherència i profunditat de penetració
- Paràmetre de Ginzburg-Landau
- Superconductors de tipus I versus tipus II
- Xarxa de vòrtexs d'Abrikosov i ancoratge de flux
Key theories
- Teoria del paràmetre d'ordre de Ginzburg-Landau
- Ginzburg i Landau van expandir l'energia lliure en un paràmetre d'ordre complex i els seus gradients, capturant les variacions espacials del condensat, les energies superficials i els camps crítics, amb el paràmetre d'ordre que Gor'kov va demostrar més tard que derivava de la teoria de BCS.
- Estat de vòrtex d'Abrikosov
- Abrikosov va predir que els superconductors de tipus II admeten el camp magnètic com una xarxa de vòrtexs de flux quantitzats, cadascun transportant un quàntum de flux amb un nucli normal, permetent que la superconductivitat sobrevisqui a camps molt alts, la base dels imants superconductors pràctics.
Clinical relevance
Els superconductors de tipus II i la física de l'ancoratge de vòrtexs fan possibles els imants superconductors d'alt camp, permetent la ressonància magnètica (MRI), els espectròmetres de ressonància magnètica nuclear (NMR), els acceleradors de partícules i els dispositius de fusió; controlar el moviment dels vòrtexs és essencial per transportar grans supercorrents sense dissipació.
History
Ginzburg i Landau van proposar la seva teoria del paràmetre d'ordre el 1950; Abrikosov la va utilitzar el 1957 per predir la xarxa de vòrtexs dels superconductors de tipus II, i Gor'kov aviat va derivar la teoria de BCS, un treball reconegut amb el Premi Nobel de 2003 a Ginzburg i Abrikosov.
Key figures
- Vitaly Ginzburg
- Lev Landau
- Alexei Abrikosov
Related topics
Seminal works
- abrikosov1957
- tinkham2004
Frequently asked questions
- Quina és la diferència entre els superconductors de tipus I i de tipus II?
- Els superconductors de tipus I expulsen completament el camp magnètic fins que perden bruscament la superconductivitat a un únic camp crític; els superconductors de tipus II, en canvi, permeten que el camp penetri com a vòrtexs quantitzats en un rang de camps, romanent superconductors fins a un camp crític superior molt més alt.
- Per què el flux magnètic ha d'entrar com a vòrtexs quantitzats?
- El paràmetre d'ordre superconductor és una funció complexa unívoca, de manera que la seva fase ha de girar un múltiple de dos pi al voltant de qualsevol línia de flux; aquesta restricció obliga el flux tancat a venir en quàntums discrets, cadascun formant un vòrtex d'Abrikosov.