Effet Meissner et théorie de London

Un supraconducteur expulse le flux magnétique de son intérieur, c'est l'effet Meissner, et les équations de London décrivent comment un courant de blindage de surface confine tout champ résiduel à une fine couche de pénétration.

Definition

L'effet Meissner est l'expulsion active du flux magnétique de l'intérieur d'un supraconducteur refroidi en dessous de sa température critique ; la théorie de London l'explique en postulant des équations pour le supercourant qui confinent tout champ magnétique à une couche de surface d'épaisseur égale à la profondeur de pénétration de London.

Scope

Ce sujet couvre la propriété magnétique fondamentale de la supraconductivité : l'effet Meissner-Ochsenfeld d'expulsion complète du flux qui distingue un supraconducteur d'un simple conducteur parfait, et la théorie phénoménologique de London dont les deux équations donnent la profondeur de pénétration de London et le diamagnétisme parfait. Il traite de la quantification du flux et de la cohérence macroscopique impliquée par la rigidité de la fonction d'onde supraconductrice, fournissant ainsi la base électromagnétique des théories de Ginzburg-Landau et BCS.

Core questions

• Pourquoi l'effet Meissner, et non la seule résistance nulle, est-il la caractéristique distinctive de la supraconductivité ?
• Comment les équations de London produisent-elles un diamagnétisme parfait et une profondeur de pénétration finie ?
• Que nous apprend la profondeur de pénétration sur l'état supraconducteur ?
• Comment la quantification du flux révèle-t-elle la cohérence quantique macroscopique d'un supraconducteur ?

Key concepts

• Effet Meissner-Ochsenfeld
• Équations de London
• Profondeur de pénétration de London
• Diamagnétisme parfait
• Quantification du flux

Key theories

Théorie de London de la supraconductivité

Les frères London ont proposé des équations phénoménologiques reliant le supercourant au champ magnétique qui, combinées aux équations de Maxwell, forcent le champ à décroître exponentiellement dans le supraconducteur, expliquant ainsi l'effet Meissner et définissant la profondeur de pénétration.

Clinical relevance

L'expulsion du flux et la profondeur de pénétration sont à la base de la lévitation magnétique, du blindage magnétique supraconducteur et du comportement de blindage de champ exploité dans les aimants supraconducteurs et les cavités micro-ondes ; l'effet Meissner est également la signature expérimentale utilisée pour confirmer la supraconductivité dans de nouveaux matériaux.

History

Meissner et Ochsenfeld ont découvert l'expulsion active du flux magnétique en 1933, montrant que la supraconductivité est un état thermodynamique distinct ; Fritz et Heinz London ont fourni la théorie électromagnétique phénoménologique en 1935 qui a rendu compte de l'effet Meissner et introduit la profondeur de pénétration.

Key figures

• Walther Meissner
• Fritz London
• Heinz London

Seminal works

• london1935
• tinkham2004

Frequently asked questions

En quoi un supraconducteur diffère-t-il d'un conducteur parfait dans un champ magnétique ?

Un conducteur parfait conserve simplement le flux qu'il avait lorsqu'il est devenu parfaitement conducteur, mais un supraconducteur refroidi dans un champ expulse activement le flux ; cette expulsion de Meissner est une propriété thermodynamique qu'un conducteur parfait ne présenterait pas.

Qu'est-ce que la profondeur de pénétration de London ?

C'est la courte distance, généralement de l'ordre de dizaines de nanomètres, sur laquelle un champ magnétique appliqué et le supercourant de blindage décroissent dans la surface d'un supraconducteur ; au-delà de cette distance, l'intérieur est essentiellement exempt de champ.