Ginzburgi-Landau teooria ja voolised

Ginzburgi-Landau teooria kirjeldab ülijuhtivust kompleksse korrastusparameetri kaudu ning selle kahe iseloomuliku pikkuse suhe jagab ülijuhid I ja tehnoloogiliselt elutähtsateks II tüüpi ülijuhtideks, mis lubavad kvantiseeritud vooluvooliseid.

Definition

Ginzburgi-Landau teooria kirjeldab ülijuhtivat olekut kompleksse korrastusparameetri abil, mille suurus mõõdab kondensaadi lokaalset tihedust; magnetilise penetratsioonisügavuse ja koherentspikkuse suhe, Ginzburgi-Landau parameeter, eristab I tüüpi ülijuhte II tüüpi ülijuhtidest, mis lubavad magnetvoo sisenemist kvantiseeritud voolistena.

Scope

See teema käsitleb Ginzburgi-Landau fenomenoloogilist teooriat: kompleksset korrastusparameetrit ja vabaenergia arendust, koherentspikkust ja penetratsioonisügavust ning Ginzburgi-Landau parameetrit, mis klassifitseerib ülijuhid I või II tüüpi ülijuhtideks. See käsitleb II tüüpi ülijuhtide segaseisundit, kvantiseeritud voolujoont (Abrikosovi voolis) ja selle võret, alumisi ja ülemisi kriitilisi välju ning voolu kinnitumist. See ühendab Londoni elektromagnetilise teooria ja BCS mikroskoopilise teooria.

Core questions

• Mida Ginzburgi-Landau korrastusparameeter esindab ja kuidas vabaenergia sellest üles ehitatakse?
• Kuidas koherentspikkus ja penetratsioonisügavus defineerivad Ginzburgi-Landau parameetri?
• Mis eristab I tüüpi II tüüpi ülijuhtidest?
• Mis on Abrikosovi voolis ja miks vool siseneb II tüüpi ülijuhtidesse kvantiseeritud joontena?

Key concepts

• Kompleksne korrastusparameeter ja vabaenergia arendus
• Koherentspikkus ja penetratsioonisügavus
• Ginzburgi-Landau parameeter
• I tüüpi versus II tüüpi ülijuhid
• Abrikosovi voolise võre ja voolu kinnitumine

Key theories

Ginzburgi-Landau korrastusparameetri teooria

Ginzburg ja Landau arendasid vabaenergia kompleksse korrastusparameetri ja selle gradientide kaudu, hõlmates kondensaadi ruumilisi variatsioone, pinnaenergiat ja kriitilisi välju, kusjuures Gor'kov näitas hiljem, et korrastusparameeter tuleneb BCS teooriast.

Abrikosovi voolise olek

Abrikosov ennustas, et II tüüpi ülijuhid lubavad magnetvälja kvantiseeritud vooluvooliste võrena, millest igaüks kannab ühte voolukvanti normaalse tuumaga, võimaldades ülijuhtivusel püsida väga kõrgetel väljadel, mis on praktiliste ülijuhtivate magnetite aluseks.

Clinical relevance

II tüüpi ülijuhid ja voolise kinnitumise füüsika teevad võimalikuks kõrge väljaga ülijuhtivad magnetid, võimaldades MRI-d, NMR-spektromeetreid, osakeste kiirendeid ja fusiooniseadmeid; voolise liikumise kontrollimine on oluline suurte ülivoolude hajutamiseta juhtimiseks.

History

Ginzburg ja Landau pakkusid oma korrastusparameetri teooria välja 1950. aastal; Abrikosov kasutas seda 1957. aastal, et ennustada II tüüpi ülijuhtide voolise võret, ja Gor'kov tuletas peagi teooria BCS-ist, töö, mida tunnustati 2003. aasta Nobeli preemiaga Ginzburgile ja Abrikosovile.

Key figures

• Vitaly Ginzburg
• Lev Landau
• Alexei Abrikosov

Seminal works

• abrikosov1957
• tinkham2004

Frequently asked questions

Mis vahe on I ja II tüüpi ülijuhtidel?

I tüüpi ülijuhid tõrjuvad magnetvälja täielikult välja, kuni nad ühtäkki kaotavad ülijuhtivuse ühel kriitilisel väljal; II tüüpi ülijuhid lasevad väljal tungida kvantiseeritud voolistena teatud väljade vahemikus, jäädes ülijuhtivaks palju kõrgema ülemise kriitilise väljani.

Miks peab magnetvoog sisenema kvantiseeritud voolistena?

Ülijuhtiv korrastusparameeter on üheväärtuslik kompleksfunktsioon, seega peab selle faas mähkuma ümber iga voolujoone kahe pii kordsega; see piirang sunnib suletud voolu tulema diskreetsete kvantidena, millest igaüks moodustab ühe Abrikosovi voolise.