Ginzburg-Landau teorija i vrtlozi

Ginzburg-Landau teorija opisuje superprovodnost pomoću kompleksnog parametra uređenja, a odnos njenih dveju karakterističnih dužina deli superprovodnike na tip-I i tehnološki vitalni tip-II koji dopuštaju kvantizovane fluksne vrtloge.

Definition

Ginzburg-Landau teorija opisuje superprovodno stanje pomoću kompleksnog parametra uređenja čija magnituda meri lokalnu gustinu kondenzata; odnos dubine prodiranja magnetnog polja i dužine koherencije, Ginzburg-Landau parametar, razlikuje superprovodnike tipa-I od superprovodnika tipa-II koji dopuštaju prodiranje magnetnog fluksa u obliku kvantizovanih vrtloga.

Scope

Ova tema obuhvata Ginzburg-Landau fenomenološku teoriju: kompleksni parametar uređenja i razvoj slobodne energije, dužinu koherencije i dubinu prodiranja, kao i Ginzburg-Landau parametar koji klasifikuje superprovodnike kao tip-I ili tip-II. Ona obrađuje mešovito stanje superprovodnika tipa-II, kvantizovanu fluksnu liniju (Abrikosovljev vrtlog) i njenu rešetku, donje i gornje kritično polje, kao i fiksiranje fluksa. Premošćuje Londonovu elektromagnetnu teoriju i BCS mikroskopsku teoriju.

Core questions

• Šta predstavlja Ginzburg-Landau parametar uređenja i kako se iz njega gradi slobodna energija?
• Kako dužina koherencije i dubina prodiranja definišu Ginzburg-Landau parametar?
• Šta razlikuje superprovodnike tipa-I od tipa-II?
• Šta je Abrikosovljev vrtlog i zašto fluks ulazi u superprovodnike tipa-II u kvantizovanim linijama?

Key concepts

• Kompleksni parametar uređenja i razvoj slobodne energije
• Dužina koherencije i dubina prodiranja
• Ginzburg-Landau parametar
• Superprovodnici tipa-I naspram tipa-II
• Abrikosovljeva vrtložna rešetka i fiksiranje fluksa

Key theories

Ginzburg-Landau teorija parametra uređenja

Ginzburg i Landau su razvili slobodnu energiju u kompleksnom parametru uređenja i njegovim gradijentima, obuhvatajući 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 predvideo da superprovodnici tipa-II dopuštaju magnetno polje kao rešetku kvantizovanih fluksnih vrtloga, pri čemu svaki nosi jedan fluksni kvant sa normalnim jezgrom, omogućavajući superprovodnosti da opstane do vrlo visokih polja, što je osnova praktičnih superprovodnih magneta.

Clinical relevance

Superprovodnici tipa-II i fizika fiksiranja vrtloga omogućavaju superprovodne magnete visokog polja, što omogućava MRI, NMR spektrometre, akceleratore čestica i fuzione uređaje; kontrola kretanja vrtloga je ključna za prenošenje velikih superstruja bez disipacije.

History

Ginzburg i Landau su predložili svoju teoriju parametra uređenja 1950. godine; Abrikosov ju je koristio 1957. godine da predvidi vrtložnu rešetku superprovodnika tipa-II, a Gor'kov je ubrzo izveo teoriju iz BCS teorije, rad koji je Ginzburgu i Abrikosovu priznat Nobelovom nagradom 2003. godine.

Key figures

• Vitaly Ginzburg
• Lev Landau
• Alexei Abrikosov

Seminal works

• abrikosov1957
• tinkham2004

Frequently asked questions

Koja je razlika između superprovodnika tipa-I i tipa-II?

Superprovodnici tipa-I potpuno izbacuju magnetno polje dok naglo ne izgube superprovodnost na jednom kritičnom polju; superprovodnici tipa-II umesto toga dopuštaju prodiranje polja u obliku kvantizovanih vrtloga u opsegu polja, ostajući superprovodni do mnogo višeg gornjeg kritičnog polja.

Zašto magnetni fluks mora da uđe kao kvantizovani vrtlozi?

Superprovodni parametar uređenja je jednovrednosna kompleksna funkcija, tako da se njegova faza mora namotati za višekratnik od dva pi oko bilo koje fluksne linije; ovo ograničenje prisiljava zatvoreni fluks da dođe u diskretnim kvantima, pri čemu svaki formira jedan Abrikosovljev vrtlog.