Efek Meissner dan Teori London

Superkonduktor mengeluarkan fluks magnetik dari bagian dalamnya, yang dikenal sebagai efek Meissner, dan persamaan London menjelaskan bagaimana arus penyaringan permukaan membatasi medan sisa ke lapisan penetrasi yang tipis.

Definition

Efek Meissner adalah pengusiran aktif fluks magnetik dari bagian dalam superkonduktor yang didinginkan di bawah suhu kritisnya; teori London menjelaskannya dengan mengemukakan persamaan untuk arus super yang membatasi medan magnet apa pun ke lapisan permukaan dengan ketebalan yang sama dengan kedalaman penetrasi London.

Scope

Topik ini mencakup sifat magnetik penentu superkonduktivitas: efek Meissner-Ochsenfeld dari pengusiran fluks lengkap yang membedakan superkonduktor dari konduktor sempurna biasa, dan teori London fenomenologis yang kedua persamaannya menghasilkan kedalaman penetrasi London dan diamagnetisme sempurna. Ini membahas kuantisasi fluks dan koherensi makroskopis yang tersirat oleh kekakuan fungsi gelombang superkonduktor, menyediakan dasar elektromagnetik untuk teori Ginzburg-Landau dan BCS.

Core questions

• Mengapa efek Meissner, bukan hanya resistansi nol, merupakan ciri khas superkonduktivitas?
• Bagaimana persamaan London menghasilkan diamagnetisme sempurna dan kedalaman penetrasi yang terbatas?
• Apa yang diungkapkan kedalaman penetrasi tentang keadaan superkonduktor?
• Bagaimana kuantisasi fluks mengungkapkan koherensi kuantum makroskopis superkonduktor?

Key concepts

• Efek Meissner-Ochsenfeld
• Persamaan London
• Kedalaman penetrasi London
• Diamagnetisme sempurna
• Kuantisasi fluks

Key theories

Teori superkonduktivitas London

Saudara London mengusulkan persamaan fenomenologis yang menghubungkan arus super dengan medan magnet yang, dikombinasikan dengan persamaan Maxwell, memaksa medan untuk meluruh secara eksponensial ke dalam superkonduktor, menjelaskan efek Meissner dan mendefinisikan kedalaman penetrasi.

Clinical relevance

Pengusiran fluks dan kedalaman penetrasi mendasari levitasi magnetik, perisai magnetik superkonduktor, dan perilaku penyaringan medan yang dimanfaatkan dalam magnet superkonduktor dan rongga gelombang mikro; efek Meissner juga merupakan tanda eksperimental yang digunakan untuk mengkonfirmasi superkonduktivitas pada material baru.

History

Meissner dan Ochsenfeld menemukan pengusiran aktif fluks magnetik pada tahun 1933, menunjukkan bahwa superkonduktivitas adalah keadaan termodinamika yang berbeda; Fritz dan Heinz London menyediakan teori elektromagnetik fenomenologis pada tahun 1935 yang menangkap efek Meissner dan memperkenalkan kedalaman penetrasi.

Key figures

• Walther Meissner
• Fritz London
• Heinz London

Seminal works

• london1935
• tinkham2004

Frequently asked questions

Bagaimana superkonduktor berbeda dari konduktor sempurna dalam medan magnet?

Konduktor sempurna hanya mempertahankan fluks apa pun yang dimilikinya ketika menjadi konduktor sempurna, tetapi superkonduktor yang didinginkan dalam medan secara aktif mendorong fluks keluar; pengusiran Meissner ini adalah sifat termodinamika yang tidak akan ditunjukkan oleh konduktor sempurna.

Apa itu kedalaman penetrasi London?

Ini adalah jarak pendek, biasanya puluhan nanometer, di mana medan magnet yang diterapkan dan arus super penyaringan meluruh ke permukaan superkonduktor; di luarnya bagian dalam pada dasarnya bebas medan.