Teori Ginzburg-Landau dan Vorteks

Teori Ginzburg-Landau menjelaskan superkonduktivitas melalui parameter orde kompleks, dan rasio dua panjang karakteristiknya membagi superkonduktor menjadi tipe-I dan tipe-II yang vital secara teknologi yang memungkinkan vorteks fluks terkuantisasi.

Definition

Teori Ginzburg-Landau menjelaskan keadaan superkonduktor dengan parameter orde kompleks yang besarannya mengukur kerapatan lokal kondensat; rasio kedalaman penetrasi magnetik terhadap panjang koherensi, parameter Ginzburg-Landau, membedakan superkonduktor tipe-I dari superkonduktor tipe-II yang memungkinkan fluks magnetik masuk sebagai vorteks terkuantisasi.

Scope

Topik ini mencakup teori fenomenologis Ginzburg-Landau: parameter orde kompleks dan ekspansi energi bebas, panjang koherensi dan kedalaman penetrasi, serta parameter Ginzburg-Landau yang mengklasifikasikan superkonduktor sebagai tipe-I atau tipe-II. Ini membahas keadaan campuran superkonduktor tipe-II, garis fluks terkuantisasi (vorteks Abrikosov) dan kisi-kisinya, medan kritis bawah dan atas, serta penjangkaran fluks. Ini menjembatani teori elektromagnetik London dan teori mikroskopis BCS.

Core questions

• Apa yang direpresentasikan oleh parameter orde Ginzburg-Landau, dan bagaimana energi bebas dibangun darinya?
• Bagaimana panjang koherensi dan kedalaman penetrasi mendefinisikan parameter Ginzburg-Landau?
• Apa yang membedakan superkonduktor tipe-I dari tipe-II?
• Apa itu vorteks Abrikosov, dan mengapa fluks masuk ke superkonduktor tipe-II dalam garis-garis terkuantisasi?

Key concepts

• Parameter orde kompleks dan ekspansi energi bebas
• Panjang koherensi dan kedalaman penetrasi
• Parameter Ginzburg-Landau
• Superkonduktor tipe-I versus tipe-II
• Kisi vorteks Abrikosov dan penjangkaran fluks

Key theories

Teori parameter orde Ginzburg-Landau

Ginzburg dan Landau memperluas energi bebas dalam parameter orde kompleks dan gradiennya, menangkap variasi spasial kondensat, energi permukaan, dan medan kritis, dengan parameter orde yang kemudian ditunjukkan oleh Gor'kov berasal dari teori BCS.

Keadaan vorteks Abrikosov

Abrikosov memprediksi bahwa superkonduktor tipe-II memungkinkan medan magnet sebagai kisi vorteks fluks terkuantisasi, masing-masing membawa satu kuantum fluks dengan inti normal, memungkinkan superkonduktivitas bertahan hingga medan yang sangat tinggi, dasar dari magnet superkonduktor praktis.

Clinical relevance

Superkonduktor tipe-II dan fisika penjangkaran vorteks memungkinkan magnet superkonduktor medan tinggi, memungkinkan MRI, spektrometer NMR, akselerator partikel, dan perangkat fusi; mengendalikan gerakan vorteks sangat penting untuk membawa arus super besar tanpa disipasi.

History

Ginzburg dan Landau mengusulkan teori parameter orde mereka pada tahun 1950; Abrikosov menggunakannya pada tahun 1957 untuk memprediksi kisi vorteks superkonduktor tipe-II, dan Gor'kov segera menurunkan teori tersebut dari BCS, karya yang diakui dengan Hadiah Nobel 2003 kepada Ginzburg dan Abrikosov.

Key figures

• Vitaly Ginzburg
• Lev Landau
• Alexei Abrikosov

Seminal works

• abrikosov1957
• tinkham2004

Frequently asked questions

Apa perbedaan antara superkonduktor tipe-I dan tipe-II?

Superkonduktor tipe-I mengeluarkan medan magnet sepenuhnya sampai mereka tiba-tiba kehilangan superkonduktivitas pada satu medan kritis; superkonduktor tipe-II justru membiarkan medan menembus sebagai vorteks terkuantisasi di berbagai medan, tetap superkonduktor hingga medan kritis atas yang jauh lebih tinggi.

Mengapa fluks magnetik harus masuk sebagai vorteks terkuantisasi?

Parameter orde superkonduktor adalah fungsi kompleks bernilai tunggal, sehingga fasenya harus berputar kelipatan dua pi di sekitar setiap garis fluks; batasan ini memaksa fluks yang terkurung untuk datang dalam kuanta diskrit, masing-masing membentuk satu vorteks Abrikosov.