Ginzburgova-Landauova teorie a víry

Ginzburgova-Landauova teorie popisuje supravodivost pomocí komplexního parametru uspořádání a poměr jejích dvou charakteristických délek rozděluje supravodiče na supravodiče typu I a technologicky životně důležité supravodiče typu II, které připouštějí kvantované tokové víry.

Definition

Ginzburgova-Landauova teorie popisuje supravodivý stav pomocí komplexního parametru uspořádání, jehož velikost měří lokální hustotu kondenzátu; poměr hloubky magnetického průniku ke koherenční délce, Ginzburgův-Landauův parametr, odlišuje supravodiče typu I od supravodičů typu II, které umožňují pronikání magnetického toku ve formě kvantovaných vírů.

Scope

Toto téma se zabývá fenomenologickou Ginzburgovou-Landauovou teorií: komplexním parametrem uspořádání a rozvojem volné energie, koherenční délkou a hloubkou průniku a Ginzburgovým-Landauovým parametrem, který klasifikuje supravodiče jako typ I nebo typ II. Pojednává o smíšeném stavu supravodičů typu II, kvantované tokové lince (Abrikosovův vír) a její mřížce, dolním a horním kritickém poli a fixaci toku. Překlenuje Londonovu elektromagnetickou teorii a mikroskopickou teorii BCS.

Core questions

• Co představuje Ginzburgův-Landauův parametr uspořádání a jak se z něj konstruuje volná energie?
• Jak koherenční délka a hloubka průniku definují Ginzburgův-Landauův parametr?
• Co odlišuje supravodiče typu I od supravodičů typu II?
• Co je Abrikosovův vír a proč tok vstupuje do supravodičů typu II v kvantovaných linkách?

Key concepts

• Komplexní parametr uspořádání a rozvoj volné energie
• Koherenční délka a hloubka průniku
• Ginzburgův-Landauův parametr
• Supravodiče typu I versus typu II
• Abrikosovova vírová mřížka a fixace toku

Key theories

Ginzburgova-Landauova teorie parametru uspořádání

Ginzburg a Landau rozvinuli volnou energii v komplexním parametru uspořádání a jeho gradientech, čímž zachytili prostorové variace kondenzátu, povrchové energie a kritická pole, přičemž parametr uspořádání, jak později ukázal Gor'kov, vyplývá z teorie BCS.

Abrikosovův vírový stav

Abrikosov předpověděl, že supravodiče typu II připouštějí magnetické pole jako mřížku kvantovaných tokových vírů, z nichž každý nese jedno kvantum toku s normálním jádrem, což umožňuje supravodivosti přežít až do velmi vysokých polí, což je základ praktických supravodivých magnetů.

Clinical relevance

Supravodiče typu II a fyzika fixace vírů umožňují vysokopólové supravodivé magnety, což umožňuje MRI, NMR spektrometry, urychlovače částic a fúzní zařízení; řízení pohybu vírů je nezbytné pro přenos velkých supraproudů bez disipace.

History

Ginzburg a Landau navrhli svou teorii parametru uspořádání v roce 1950; Abrikosov ji v roce 1957 použil k předpovědi vírové mřížky supravodičů typu II a Gor'kov brzy odvodil teorii z BCS, práci oceněnou Nobelovou cenou v roce 2003 Ginzburgovi a Abrikosovovi.

Key figures

• Vitaly Ginzburg
• Lev Landau
• Alexei Abrikosov

Seminal works

• abrikosov1957
• tinkham2004

Frequently asked questions

Jaký je rozdíl mezi supravodiči typu I a typu II?

Supravodiče typu I zcela vypuzují magnetické pole, dokud náhle neztratí supravodivost při jediném kritickém poli; supravodiče typu II místo toho umožňují pronikání pole ve formě kvantovaných vírů v určitém rozsahu polí, přičemž zůstávají supravodivé až do mnohem vyššího horního kritického pole.

Proč musí magnetický tok vstupovat jako kvantované víry?

Supravodivý parametr uspořádání je jednoznačná komplexní funkce, takže jeho fáze se musí kolem jakékoli tokové linky otočit o násobek dvou pí; toto omezení nutí uzavřený tok přicházet v diskrétních kvantech, z nichž každé tvoří jeden Abrikosovův vír.