Ginzburg-Landauova teorija i vrtlozi

Ginzburg-Landauova teorija opisuje supravodljivost pomoću kompleksnog parametra uređenja, a omjer njezine dvije karakteristične duljine dijeli supravodiče na supravodiče tipa I i tehnološki vitalne supravodiče tipa II koji dopuštaju kvantizirane vrtloge toka.

Definition

Ginzburg-Landauova teorija opisuje supravodljivo stanje pomoću kompleksnog parametra uređenja čija veličina mjeri lokalnu gustoću kondenzata; omjer magnetske dubine prodiranja i duljine koherencije, Ginzburg-Landauov parametar, razlikuje supravodiče tipa I od supravodiča tipa II koji dopuštaju ulazak magnetskog toka kao kvantiziranih vrtloga.

Scope

Ova tema pokriva Ginzburg-Landauovu fenomenološku teoriju: kompleksni parametar uređenja i ekspanziju slobodne energije, duljinu koherencije i dubinu prodiranja, te Ginzburg-Landauov parametar koji klasificira supravodiče kao tip I ili tip II. Obrađuje miješano stanje supravodiča tipa II, kvantiziranu fluksnu liniju (Abrikosovljev vrtlog) i njezinu rešetku, donje i gornje kritično polje, te fiksiranje fluksa. Premošćuje Londonovu elektromagnetsku teoriju i BCS mikroskopsku teoriju.

Core questions

• Što predstavlja Ginzburg-Landauov parametar uređenja i kako se iz njega gradi slobodna energija?
• Kako duljina koherencije i dubina prodiranja definiraju Ginzburg-Landauov parametar?
• Što razlikuje supravodiče tipa I od supravodiča tipa II?
• Što je Abrikosovljev vrtlog i zašto fluks ulazi u supravodiče tipa II u kvantiziranim linijama?

Key concepts

• Kompleksni parametar uređenja i ekspanzija slobodne energije
• Duljina koherencije i dubina prodiranja
• Ginzburg-Landauov parametar
• Supravodiči tipa I naspram supravodiča tipa II
• Abrikosovljeva vrtložna rešetka i fiksiranje fluksa

Key theories

Ginzburg-Landauova teorija parametra uređenja

Ginzburg i Landau razvili su slobodnu energiju u kompleksnom parametru uređenja i njegovim gradijentima, obuhvaćajući prostorne varijacije kondenzata, površinske energije i kritična polja, pri čemu je Gor'kov kasnije pokazao da parametar uređenja proizlazi iz BCS teorije.

Abrikosovljevo vrtložno stanje

Abrikosov je predvidio da supravodiči tipa II dopuštaju magnetsko polje kao rešetku kvantiziranih fluksnih vrtloga, od kojih svaki nosi jedan kvant fluksa s normalnom jezgrom, omogućujući supravodljivosti da opstane do vrlo visokih polja, što je osnova praktičnih supravodljivih magneta.

Clinical relevance

Supravodiči tipa II i fizika fiksiranja vrtloga omogućuju supravodljive magnete visokog polja, što omogućuje MRI, NMR spektrometre, akceleratore čestica i fuzijske uređaje; kontrola gibanja vrtloga ključna je za provođenje velikih supravodljivih struja bez disipacije.

History

Ginzburg i Landau predložili su svoju teoriju parametra uređenja 1950. godine; Abrikosov ju je 1957. godine koristio za predviđanje vrtložne rešetke supravodiča tipa II, a Gor'kov je ubrzo izveo teoriju iz BCS teorije, rad prepoznat Nobelovom nagradom 2003. godine Ginzburgu i Abrikosovu.

Key figures

• Vitaly Ginzburg
• Lev Landau
• Alexei Abrikosov

Seminal works

• abrikosov1957
• tinkham2004

Frequently asked questions

Koja je razlika između supravodiča tipa I i supravodiča tipa II?

Supravodiči tipa I potpuno izbacuju magnetsko polje dok naglo ne izgube supravodljivost pri jednom kritičnom polju; supravodiči tipa II umjesto toga dopuštaju prodiranje polja kao kvantiziranih vrtloga u rasponu polja, ostajući supravodljivi do mnogo višeg gornjeg kritičnog polja.

Zašto magnetski fluks mora ući kao kvantizirani vrtlozi?

Supravodljivi parametar uređenja je jednovrijedna kompleksna funkcija, pa se njegova faza mora namotati za višekratnik dva pi oko bilo koje fluksne linije; ovo ograničenje prisiljava zatvoreni fluks da dođe u diskretnim kvantima, od kojih svaki tvori jedan Abrikosovljev vrtlog.