Ginzburg-Landau Kuramı ve Vorteksler
Ginzburg-Landau kuramı süperiletkenliği karmaşık bir düzen parametresi aracılığıyla tanımlar ve iki karakteristik uzunluğunun oranı, süperiletkenleri tip-I ve teknolojik açıdan hayati önem taşıyan, nicelenmiş akı vortekslerine izin veren tip-II olarak ayırır.
Tanım
Ginzburg-Landau kuramı, süperiletken halini, büyüklüğü kondensatın yerel yoğunluğunu ölçen karmaşık bir düzen parametresiyle tanımlar; manyetik penetrasyon derinliğinin koherens uzunluğuna oranı olan Ginzburg-Landau parametresi, manyetik akının nicelenmiş vorteksler olarak girmesine izin veren tip-II süperiletkenleri, tip-I süperiletkenlerden ayırır.
Kapsam
Bu konu, Ginzburg-Landau fenomenolojik kuramını ele alır: karmaşık düzen parametresi ve serbest enerji açılımı, koherens uzunluğu ve penetrasyon derinliği ile süperiletkenleri tip-I veya tip-II olarak sınıflandıran Ginzburg-Landau parametresi. Tip-II süperiletkenlerin karışık halini, nicelenmiş akı çizgisini (Abrikosov vorteksi) ve kafesini, alt ve üst kritik alanları ve akı tutulmasını inceler. London elektromanyetik kuramı ile BCS mikroskobik kuramı arasında bir köprü kurar.
Temel sorular
- Ginzburg-Landau düzen parametresi neyi temsil eder ve serbest enerji ondan nasıl inşa edilir?
- Koherens uzunluğu ve penetrasyon derinliği Ginzburg-Landau parametresini nasıl tanımlar?
- Tip-I süperiletkenleri tip-II'den ayıran nedir?
- Abrikosov vorteksi nedir ve akı neden tip-II süperiletkenlere nicelenmiş çizgiler halinde girer?
Anahtar kavramlar
- Karmaşık düzen parametresi ve serbest enerji açılımı
- Koherens uzunluğu ve penetrasyon derinliği
- Ginzburg-Landau parametresi
- Tip-I ve tip-II süperiletkenler
- Abrikosov vorteks kafesi ve akı tutulması
Temel kuramlar
- Ginzburg-Landau düzen parametresi kuramı
- Ginzburg ve Landau, serbest enerjiyi karmaşık bir düzen parametresi ve onun gradyanları cinsinden açarak, kondensatın uzaysal değişimlerini, yüzey enerjilerini ve kritik alanları yakalamışlardır; düzen parametresinin daha sonra Gor'kov tarafından BCS kuramından türetildiği gösterilmiştir.
- Abrikosov vorteks hali
- Abrikosov, tip-II süperiletkenlerin manyetik alanı, her biri normal bir çekirdeğe sahip tek bir akı kuantumu taşıyan nicelenmiş akı vorteksleri kafesi olarak kabul ettiğini öngörmüştür; bu durum, süperiletkenliğin çok yüksek alanlarda bile devam etmesini sağlayarak pratik süperiletken mıknatısların temelini oluşturur.
Klinik önem
Tip-II süperiletkenler ve vorteks tutulması fiziği, MRI, NMR spektrometreleri, parçacık hızlandırıcıları ve füzyon cihazlarını mümkün kılan yüksek alanlı süperiletken mıknatısları mümkün kılar; vorteks hareketini kontrol etmek, dağılım olmadan büyük süperakımlar taşımak için esastır.
Tarihçe
Ginzburg ve Landau, düzen parametresi kuramlarını 1950'de önermişlerdir; Abrikosov, 1957'de tip-II süperiletkenlerin vorteks kafesini tahmin etmek için bu kuramı kullanmış ve Gor'kov kısa süre sonra kuramı BCS'den türetmiştir; bu çalışmalar, 2003 Nobel Ödülü ile Ginzburg ve Abrikosov'a tanınmıştır.
Öne çıkan isimler
- Vitaly Ginzburg
- Lev Landau
- Alexei Abrikosov
İlgili konular
Temel eserler
- abrikosov1957
- tinkham2004
Sıkça sorulan sorular
- Tip-I ve tip-II süperiletkenler arasındaki fark nedir?
- Tip-I süperiletkenler, tek bir kritik alanda aniden süperiletkenliği kaybedene kadar manyetik alanı tamamen dışarı atarlar; tip-II süperiletkenler ise, alanın nicelenmiş vorteksler olarak belirli bir alan aralığında nüfuz etmesine izin verir ve çok daha yüksek bir üst kritik alana kadar süperiletken kalırlar.
- Manyetik akı neden nicelenmiş vorteksler olarak girmek zorundadır?
- Süperiletken düzen parametresi tek değerli karmaşık bir fonksiyondur, bu nedenle fazı herhangi bir akı çizgisi etrafında iki pi'nin katları kadar dönmelidir; bu kısıtlama, çevrelenen akının ayrık kuantumlar halinde gelmesini zorlar ve her biri bir Abrikosov vorteksi oluşturur.