Ginzburgova-Landauova teória a víry

Ginzburgova-Landauova teória opisuje supravodivosť prostredníctvom komplexného parametra usporiadania a pomer jej dvoch charakteristických dĺžok rozdeľuje supravodiče na supravodiče typu I a technologicky dôležité supravodiče typu II, ktoré pripúšťajú kvantované tokové víry.

Definition

Ginzburgova-Landauova teória opisuje supravodivý stav komplexným parametrom usporiadania, ktorého veľkosť meria lokálnu hustotu kondenzátu; pomer magnetickej penetračnej hĺbky ku koherenčnej dĺžke, Ginzburgov-Landauov parameter, odlišuje supravodiče typu I od supravodičov typu II, ktoré umožňujú vstup magnetického toku ako kvantovaných vírov.

Scope

Táto téma pokrýva Ginzburgovu-Landauovu fenomenologickú teóriu: komplexný parameter usporiadania a rozvoj voľnej energie, koherenčnú dĺžku a penetračnú hĺbku a Ginzburgov-Landauov parameter, ktorý klasifikuje supravodiče ako typu I alebo typu II. Zaoberá sa zmiešaným stavom supravodičov typu II, kvantovanou tokovou čiarou (Abrikosovov vír) a jej mriežkou, dolným a horným kritickým poľom a fixáciou toku. Premosťuje Londonovu elektromagnetickú teóriu a BCS mikroskopickú teóriu.

Core questions

• Čo predstavuje Ginzburgov-Landauov parameter usporiadania a ako sa z neho vytvára voľná energia?
• Ako koherenčná dĺžka a penetračná hĺbka definujú Ginzburgov-Landauov parameter?
• Čo odlišuje supravodiče typu I od supravodičov typu II?
• Čo je Abrikosovov vír a prečo tok vstupuje do supravodičov typu II v kvantovaných čiarach?

Key concepts

• Komplexný parameter usporiadania a rozvoj voľnej energie
• Koherenčná dĺžka a penetračná hĺbka
• Ginzburgov-Landauov parameter
• Supravodiče typu I verzus typu II
• Abrikosovova vírová mriežka a fixácia toku

Key theories

Ginzburgova-Landauova teória parametra usporiadania

Ginzburg a Landau rozvinuli voľnú energiu v komplexnom parametri usporiadania a jeho gradientoch, čím zachytili priestorové variácie kondenzátu, povrchové energie a kritické polia, pričom Gor'kov neskôr ukázal, že parameter usporiadania vyplýva z BCS teórie.

Abrikosovov vírový stav

Abrikosov predpovedal, že supravodiče typu II pripúšťajú magnetické pole ako mriežku kvantovaných tokových vírov, pričom každý nesie jedno kvantum toku s normálnym jadrom, čo umožňuje supravodivosti prežiť až do veľmi vysokých polí, čo je základom praktických supravodivých magnetov.

Clinical relevance

Supravodiče typu II a fyzika fixácie vírov umožňujú vysokopoľové supravodivé magnety, čo umožňuje MRI, NMR spektrometre, urýchľovače častíc a fúzne zariadenia; kontrola pohybu vírov je nevyhnutná pre prenos veľkých supravodivých prúdov bez disipácie.

History

Ginzburg a Landau navrhli svoju teóriu parametra usporiadania v roku 1950; Abrikosov ju použil v roku 1957 na predpovedanie vírovej mriežky supravodičov typu II a Gor'kov čoskoro odvodil teóriu z BCS, prácu ocenenú Nobelovou cenou v roku 2003 pre Ginzburga a Abrikosova.

Key figures

• Vitaly Ginzburg
• Lev Landau
• Alexei Abrikosov

Seminal works

• abrikosov1957
• tinkham2004

Frequently asked questions

Aký je rozdiel medzi supravodičmi typu I a typu II?

Supravodiče typu I úplne vypudzujú magnetické pole, kým náhle nestratia supravodivosť pri jedinom kritickom poli; supravodiče typu II namiesto toho umožňujú prenikaniu poľa ako kvantovaných vírov v rozsahu polí, pričom zostávajú supravodivé až do oveľa vyššieho horného kritického poľa.

Prečo musí magnetický tok vstupovať ako kvantované víry?

Supravodivý parameter usporiadania je jednoznačná komplexná funkcia, takže jeho fáza sa musí okolo akejkoľvek tokové čiary navinúť násobkom dvoch pí; toto obmedzenie núti uzavretý tok prichádzať v diskrétnych kvantách, pričom každé tvorí jeden Abrikosovov vír.