Ginzburga-Landau teorija un virpuļi

Ginzburga-Landau teorija apraksta supravadītspēju ar kompleksu kārtības parametru, un tā divu raksturīgo garumu attiecība iedala supravadītājus I tipa un tehnoloģiski svarīgajos II tipa supravadītājos, kas pieļauj kvantētus plūsmas virpuļus.

Definition

Ginzburga-Landau teorija apraksta supravadošo stāvokli ar kompleksu kārtības parametru, kura lielums mēra kondensāta lokālo blīvumu; magnētiskās iespiešanās dziļuma un koherences garuma attiecība, Ginzburga-Landau parametrs, atšķir I tipa supravadītājus no II tipa supravadītājiem, kas ļauj magnētiskajam laukam iekļūt kvantētu virpuļu veidā.

Scope

Šī tēma aptver Ginzburga-Landau fenomenoloģisko teoriju: komplekso kārtības parametru un brīvās enerģijas izvēršanu, koherences garumu un iespiešanās dziļumu, kā arī Ginzburga-Landau parametru, kas klasificē supravadītājus kā I vai II tipa. Tā aplūko II tipa supravadītāju jaukto stāvokli, kvantēto plūsmas līniju (Abrikosova virpuli) un tās režģi, apakšējo un augšējo kritisko lauku, kā arī plūsmas fiksāciju. Tā savieno Londonas elektromagnētisko teoriju un BCS mikroskopisko teoriju.

Core questions

• Ko attēlo Ginzburga-Landau kārtības parametrs un kā no tā veido brīvo enerģiju?
• Kā koherences garums un iespiešanās dziļums definē Ginzburga-Landau parametru?
• Kas atšķir I tipa supravadītājus no II tipa supravadītājiem?
• Kas ir Abrikosova virpulis un kāpēc plūsma II tipa supravadītājos iekļūst kvantētās līnijās?

Key concepts

• Komplekss kārtības parametrs un brīvās enerģijas izvēršana
• Koherences garums un iespiešanās dziļums
• Ginzburga-Landau parametrs
• I tipa pret II tipa supravadītājiem
• Abrikosova virpuļu režģis un plūsmas fiksācija

Key theories

Ginzburga-Landau kārtības parametra teorija

Ginzburgs un Landau izvēra brīvo enerģiju kompleksā kārtības parametrā un tā gradientos, aptverot kondensāta telpiskās variācijas, virsmas enerģijas un kritiskos laukus, un vēlāk Gor'kovs parādīja, ka kārtības parametrs izriet no BCS teorijas.

Abrikosova virpuļu stāvoklis

Abrikosovs paredzēja, ka II tipa supravadītāji pieļauj magnētisko lauku kā kvantētu plūsmas virpuļu režģi, katrs nesot vienu plūsmas kvantu ar normālu kodolu, ļaujot supravadītspējai saglabāties ļoti augstos laukos, kas ir praktisku supravadošu magnētu pamatā.

Clinical relevance

II tipa supravadītāji un virpuļu fiksācijas fizika padara iespējamus augsta lauka supravadošos magnētus, nodrošinot MRI, KMR spektrometrus, daļiņu paātrinātājus un kodolsintēzes ierīces; virpuļu kustības kontrole ir būtiska, lai pārnestu lielas supravadītspējas strāvas bez disipācijas.

History

Ginzburgs un Landau savu kārtības parametra teoriju ierosināja 1950. gadā; Abrikosovs to izmantoja 1957. gadā, lai paredzētu II tipa supravadītāju virpuļu režģi, un Gor'kovs drīz vien atvasināja teoriju no BCS, darbu, kas tika atzīts ar 2003. gada Nobela prēmiju Ginzburgam un Abrikosovam.

Key figures

• Vitaly Ginzburg
• Lev Landau
• Alexei Abrikosov

Seminal works

• abrikosov1957
• tinkham2004

Frequently asked questions

Kāda ir atšķirība starp I tipa un II tipa supravadītājiem?

I tipa supravadītāji pilnībā izspiež magnētisko lauku, līdz tie pēkšņi zaudē supravadītspēju pie viena kritiskā lauka; II tipa supravadītāji savukārt ļauj laukam iekļūt kā kvantētiem virpuļiem noteiktā lauku diapazonā, saglabājot supravadītspēju līdz daudz augstākam augšējam kritiskajam laukam.

Kāpēc magnētiskajai plūsmai jāiekļūst kvantētu virpuļu veidā?

Supravadošais kārtības parametrs ir vienvērtīga kompleksa funkcija, tāpēc tā fāzei jāmainās par divu pi reizinājumu ap jebkuru plūsmas līniju; šis ierobežojums liek iekļautajai plūsmai nākt diskrētos kvantos, katrs veidojot vienu Abrikosova virpuli.