37.Критична температура надпровідникового стану.

Критична температура надпровідника - температура, при досягненні якої відбувається перехід матеріалу в надпровідний стан. У 1911 р. було виявлено, що у ртуті при температурі 4,2 К електричний опір одномоментно падає до нуля - вона стає надпровідною, після чого подібні властивості були виявлені і у інших чистих речовин і сумішей. На шляху широкого практичного застосування надпровідних матеріалів стоїть завдання створення надпровідних матеріалів з ​​«високою» критичною температурою - практично досяжною в комерційних умовах.

38. Ефект Мейссенера.

Ефект Мейснера — повне витіснення магнітного поля з об'єму провідника при його переході в надпровідний стан. Вперше явище спостерігалося в 1933 році німецькими фізиками Мейснером і Оксенфельдом.

Схема Ефекту Мейснера. Показані лінії магнітного поля і їх витіснення з надпровідника, який знаходиться нижче своєї критичної температури. При охолодженні надпровідника, що знаходиться в зовнішньому постійному магнітному полі, в момент переходу в надпровідний стан магнітне поле повністю витісняється з його обсягу. Цим надпровідник відрізняється від ідеального провідника, у якого при падінні опору до нуля індукція магнітного поля в об'ємі повинна зберігатися без зміни. Відсутність магнітного поля в об'ємі провідника дозволяє заключити із загальних законів магнітного поля, що в ньому існує тільки поверхневий струм. Він фізично реальний і тому займає деякий тонкий шар поблизу поверхні. Магнітне поле струму знищує всередині надпровідника зовнішнє магнітне поле. У цьому відношенні надпровідник поводиться формально як ідеальний діамагнетик. Однак він не є діамагнетиком, так як усередині нього намагніченість дорівнює нулю. Ефект Мейснера не може бути пояснений тільки нескінченної провідністю. Вперше його природу пояснили брати Фріц та Хайнц Лондон з допомогою рівняння Лондонов. Вони показали, що в надпровіднику поле проникає на фіксовану глибину від поверхні - лондоновську глибину проникнення магнітного поля . Для металівмкм.

39. Природа явища надпровідності.

Природа надпровідностіСукупність експериментальних фактів про надпровідності переконливо показує, що при охолодженні нижче Тк провідник переходить в новий стан, що якісно відрізняється від нормального. Досліджуючи різні можливості пояснення властивостей надпровідника, особливо ефекту Мейснера, німецькі вчені, які працювали в Англії, Г. та Ф. Лондони (1934) прийшли до висновку, що надпровідний стан є макроскопічним квантовим станом металу. Узагальнення теорії Лондонів, зроблене Гінзбургом і Ландау (1950), дозволило розглянути питання, які стосуються поведінки надпровідників в сильних магнітних полях. З рівнянь Лондонів випливає, що магнітний потік в цьому випадку може приймати лише значення, кратні кванту потоку Фо = hc / e *, де е * - заряд носіїв надпровідного струму, h - стала Планка, с - швидкість світла. У 1961 Р. Долл і М. Небауер і, незалежно, Б. Дівер і У. Фейроенк (США) виявили цей ефект. Виявилося, що е * = 2 e, де е - заряд електрона. Явище квантування магнітного потоку має місце і у випадку згаданого вище стану надпровідника 2-го роду в магнітному полі, більшому, ніж Нк1. Утворені тут нитки нормальної фази несуть квант потоку Фо. Знайдена в дослідах величина заряду частинок, що створюють своїм рухом надпровідний струм (е * = 2 e), підтверджує Купера ефект, на основі якого в 1957 Дж. Бардін, Л. Купер і Дж. Шріффер (США) і М. М. Боголюбов (СРСР ) побудували послідовну мікроскопічну теорію надпровідності згідно Куперу, два електрони з протилежними спінами за певних умов можуть утворювати зв'язаний стан (куперовську пару). Заряд такої пари дорівнює 2e. Пари мають нульове значенням спіна і підкоряються статистиці Бозе-Ейнштейна. Утворюючись при переході металу у надпровідний стан, пари відчувають бозе - конденсацію, тому система куперовских пар має властивість надтекучості. При Т = 0 зв'язані в пари всі електрони провідності. Енергія зв'язку електронів в парі вельми мала: вона дорівнює приблизно 3,5 kTk, де k - постійна Больцмана. При розриві пари, що відбувається, наприклад, при поглинанні кванта електромагнітного поля або кванта звуку (фонона), в системі виникають збудження. При відмінній від нуля температурі є певна рівноважна концентрація збуджень, вона зростає з температурою, а концентрація пар відповідно зменшується. Енергія зв'язку пари визначає щілину в енергетичному спектрі збуджень, тобто мінімальну енергію, необхідну для створення окремого збудження. Природа сил тяжіння між електронами, що призводять до утворення пар, взагалі кажучи, може бути різною, хоча у всіх відомих надпровідників ці сили визначаються взаємодією електронів з фононами. Тим не менш, розвиток теорії надпровідності стимулювало інтенсивні теоретичні пошуки інших механізмів надпровідності. У цьому плані особливу увагу приділяється нитковидним (одновимірним) і шаруватим (двовимірним) структурам, що володіє досить великий провідністю, в яких є підстави очікувати більш інтенсивного тяжіння між електронами, ніж у звичайних надпровідниках, а отже, - і більш високої температури переходу в надпровідний стан . Явища можуть мати місце і в деяких космічних об'єктах, наприклад в нейтронних зірках.