अतिचालकता
एक क्रांतिक तापमान से नीचे कुछ सामग्रियाँ बिल्कुल शून्य प्रतिरोध के साथ विद्युत का संचालन करती हैं और चुंबकीय क्षेत्रों को बाहर निकालती हैं, जो इलेक्ट्रॉनों के युग्मन द्वारा समझाई गई एक स्थूल क्वांटम अवस्था है।
Definition
अतिचालकता एक थर्मोडायनामिक चरण है, जो एक क्रांतिक तापमान से नीचे प्रवेश करता है, जिसमें इलेक्ट्रॉन कूपर युग्मों में बंधते हैं जो एक एकल सुसंगत क्वांटम अवस्था में संघनित होते हैं, जिससे बिल्कुल शून्य विद्युत प्रतिरोध और माइसनर प्रभाव के रूप में ज्ञात चुंबकीय प्रवाह का निष्कासन होता है।
Scope
यह क्षेत्र अतिचालकता की घटना और सूक्ष्म सिद्धांत को समाहित करता है: शून्य प्रतिरोध और माइसनर प्रभाव, लंदन और गिंज़बर्ग-लैंडौ घटनात्मक सिद्धांत, कूपर युग्मन का बीसीएस सिद्धांत, फ्लक्स भंवरों के साथ टाइप-I और टाइप-II व्यवहार, जोसेफसन प्रभाव, और अभी भी अस्पष्ट उच्च-तापमान क्यूप्रेट और लौह-आधारित अतिचालक। यह अतिचालक अवस्था को एक स्थूल क्वांटम घटना के रूप में मानता है और चुंबकत्व, फोनन और मजबूत इलेक्ट्रॉन सहसंबंध से जुड़ता है।
Sub-topics
Core questions
- एक अतिचालक केवल शून्य प्रतिरोध होने के बजाय चुंबकीय क्षेत्र (माइसनर प्रभाव) को क्यों बाहर निकालता है?
- बीसीएस तंत्र इलेक्ट्रॉनों को, जो एक-दूसरे को प्रतिकर्षित करते हैं, कूपर युग्मों में कैसे बांधने देता है?
- टाइप-I को टाइप-II अतिचालकों से क्या अलग करता है, और फ्लक्स भंवर कैसे उत्पन्न होते हैं?
- पारंपरिक बीसीएस सिद्धांत द्वारा उच्च-तापमान क्यूप्रेट अतिचालक अभी भी अस्पष्ट क्यों हैं?
Key concepts
- शून्य प्रतिरोध और माइसनर प्रभाव
- कूपर युग्म और अतिचालक ऊर्जा अंतराल
- लंदन और गिंज़बर्ग-लैंडौ सिद्धांत
- टाइप-I, टाइप-II अतिचालक और फ्लक्स भंवर
- जोसेफसन प्रभाव और स्थूल चरण सुसंगतता
Key theories
- बीसीएस सिद्धांत
- बार्डीन, कूपर और श्रिफर ने दिखाया कि एक कमजोर फोनन-मध्यस्थता आकर्षण फर्मी सतह के पास इलेक्ट्रॉनों को कूपर युग्मों में बांधता है जो एक ऊर्जा अंतराल के साथ एक सुसंगत अवस्था में संघनित होते हैं, जो शून्य प्रतिरोध, माइसनर प्रभाव और आइसोटोप प्रभाव की व्याख्या करता है।
- गिंज़बर्ग-लैंडौ सिद्धांत
- एक घटनात्मक क्रम-पैरामीटर सिद्धांत अतिचालक संक्रमण और संघनन के स्थानिक भिन्नताओं का वर्णन करता है; प्रवेश गहराई और सुसंगतता लंबाई का इसका अनुपात अतिचालकों को टाइप-I या टाइप-II के रूप में वर्गीकृत करता है और एब्रिकोसोव भंवर जाली की भविष्यवाणी करता है।
Clinical relevance
अतिचालक हानि-रहित विद्युत संचरण, एमआरआई स्कैनर और कण त्वरक में उपयोग किए जाने वाले उच्च-क्षेत्र चुंबक, और जोसेफसन प्रभाव पर आधारित अतिसंवेदनशील स्क्विड (SQUID) मैग्नेटोमीटर और क्वांटम-कंप्यूटिंग क्यूबिट्स को सक्षम करते हैं; उच्च-तापमान अतिचालकता भौतिकी में केंद्रीय अनसुलझी समस्याओं में से एक बनी हुई है।
History
कैमरलिंग ओन्स ने 1911 में पारे में अतिचालकता की खोज की; माइसनर प्रभाव (1933) और लंदन व गिंज़बर्ग-लैंडौ घटनात्मकता 1957 के बीसीएस सूक्ष्म सिद्धांत से पहले हुई, और बेडनोरज़ और म्यूलर द्वारा क्यूप्रेट अतिचालकता की 1986 की खोज ने उच्च-तापमान अतिचालकता के अभी भी खुले अध्याय को खोला।
Debates
- उच्च-तापमान अतिचालकता का तंत्र
- क्यूप्रेट और अन्य अपरंपरागत अतिचालकों में युग्मन तंत्र अभी तक स्थापित नहीं हुआ है; क्या यह स्पिन उतार-चढ़ाव, अन्य इलेक्ट्रॉनिक सहसंबंधों, या कुछ फोनन-सहायता प्राप्त प्रक्रिया द्वारा संचालित होता है, यह एक सक्रिय और अनसुलझा प्रश्न बना हुआ है।
Key figures
- John Bardeen
- Heike Kamerlingh Onnes
- Vitaly Ginzburg
Related topics
Seminal works
- bardeen1957
- bednorz1986
- tinkham2004
Frequently asked questions
- क्या एक अतिचालक सिर्फ एक पूर्ण चालक है?
- नहीं। एक पूर्ण चालक केवल मौजूद किसी भी क्षेत्र को फंसा लेगा; एक अतिचालक सक्रिय रूप से चुंबकीय प्रवाह (माइसनर प्रभाव) को बाहर निकालता है, जो इसे केवल प्रतिरोध रहित धातु के बजाय एक विशिष्ट थर्मोडायनामिक चरण के रूप में चिह्नित करता है।
- एक-दूसरे को प्रतिकर्षित करने वाले इलेक्ट्रॉन कैसे युग्मित हो सकते हैं?
- पारंपरिक अतिचालकों में एक इलेक्ट्रॉन धनात्मक आयन जाली को विकृत करता है, और धनात्मक आवेश की परिणामी सांद्रता दूसरे इलेक्ट्रॉन को आकर्षित करती है; यह फोनन-मध्यस्थता आकर्षण परिरक्षित कूलम्ब प्रतिकर्षण को दूर कर सकता है और एक कूपर युग्म को बांध सकता है।