2018_slides09 (1182286), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Каждаяжила содержит около 6300 «волосков»сверхпроводящего провода (NbTi) толщиной около 6мкм в матрице из бескислородной меди.CERN, LHC Machine Outreach: Super conductingcable, 2015, http://lhc-machineoutreach.web.cern.ch/lhc-machineoutreach/components/cable.htmОсновное состояние сверхпроводника: куперовскиепары.1) Сверхпроводящее состояние — основное состояние2) Это основное состояние допускает макроскопический сверхтекучий ток: в одномосновном состоянии оказывается макроскопически большое число частиц.3) Электрон — фермион, есть запрет Паули!но ПАРА связанныхэлектронов имеют спин 0 или1 и является бозе-частицей!А для бозонов есть бозеконденсация!Диаграмма взаимодействия электронов через обмен фононом.
Из книгиШмидтаКакие электроны образуют куперовскую пару?Δk U∼kF EFДоступные области для рассеиваемых электронов.Статистическинаиболее значимовзаимодействиеэлектронов спротивоположнымиимпульсами!Куперовскоеспаривание —динамическое!Куперовские пары и спектр возбужденийсверхпроводника.Притяжение за счёт обмена виртуальным фононом — объясняет изотоп эффект(энергия фонона ~ дебаевской, зависит от массы атома).Связанная пара — соответствует наблюдаемому по квантованию потока зарядуносителя сверхтекучего тока.Схематическое представление основного состояния и спектраэлементарных возбуждений сверхпроводника. Из книги Шмидта.Спектр возбуждений сверхпроводника.«античастицы» «частицы»√2ε(k )= Δ + ℏ v F ( k −k F )222Спектр возбуждений сверхпроводника.k>kF√2ε(k )= Δ + ℏ v F ( k −k F )222острый пик плотностисостояний вблизи щели вспектреk<kF,условно«Полупроводниковая модель»Внимание: основное состояние (конденсат куперовских пар) «за кадром»,это только картина одночастичных возбуждений!Слева: зонная структура нормального металла.
Справа: структура электронныхуровней в сверхпроводящем состоянии в «полупроводниковой модели». Из книгиКиттеляВажные точные результаты модели БКШ.Щель в спектре:Δ=k B ΘDsh ( 1 /(N V ) )(0 )ΘD ∝1√M≈2 k B Θ D exp ( −1/( N V ) )(0)плотностьсостоянийматричный элементэлектрон-электронноговзаимодействияобычно N(0)V~0.3Для фононного механизма спаривания максимальная величинащели 10-20КВажные точные результаты модели БКШ.Выигрыш в энергии сверхпроводящего состояния:N (0 ) Δ2Δ E= E s−E n=−2(0)N Δ2электронных пар с энергией связиСвязь щели с температурой перехода:2 Δ=3.52 k B T cΔСпособы представления энергетической диаграммысверхпроводника«схема с отображениемосновного состояния»«полупроводниковая модель»«частицы»из книги ШмидтаНаблюдаемые не зависят отвыбора модели:термодинамика возбуждений<=> щель Δ,разрушение куперовскихпар=рождение пар частицаантичастица=перебросчерез запрещённую зону <=>энергия 2Δ«античастицы»«схема квазичастиц»в этих схемахустройство основногосостояния «за кадром»Корреляционная длина (длина когерентности).Длина когерентности — характерный пространственный масштаб, на которомэлектроны в куперовской паре можно считать скоррелированными.Размытие ферми сферы k ~k FFПространственная длина цуга с модуляциями поволновому вектору в интервале ΔkεF1 εFξ∼∼aΔΔkFΔ x∼1Δkтысячи ангстрем, может бытьсравнима с глубинойпроникновения!Энергия границы нормальной и сверхпроводящей фаз.Проникновение магнитного поля и изменение концентрации куперовских пар на границе сверхпроводящей и нормальной фаз для разного соотношениямежду глубиной проникновения и длиной когерентности.
Из книги Шмидта.Проникновение магнитного поля всверхпроводник понижает энергию (наединицу площади)Снижение концентрациикуперовских пар у границыувеличивает энергию2Hcσ λ ≃−λ8πH 2cσ ξ≃ξ8πвыгодностьналичия границызависит отсоотношениямежду ξ и λСверхпроводники I и II рода1κ= λ =ξ √21κ<√2граница невыгодна,I род1κ>√2выгодно появлениеграниц, II родВихрь в сверхпроводнике II рода.ξ≪λλ rot rot ⃗A+ ⃗A=−2Φ0 ⃗∇Θ2πΦ0⃗Θ⃗ +H⃗ =−λ rot rot Hrot ∇2πΦ0 ⃗2⃗⃗λ ∮ rot H d l +Φ=−∇ Θd ⃗l∮2π2Распределение магнитного поля и концентрациикуперовских пар в одиночном вихре. Из книги Шмидтаинтеграл по далёкомуконтуру =0поток через вихрь квантуетсяΦ=n Φ 0Вихревая решёткаНевыгодность n-квантового вихря= отталкивание вихрей.Формируется регулярнаятреугольная решётка, каждыйвихрь несёт квант потока,поверхностная плотность вихрей идиамагнитный момент однозначносвязаны.Декорированная магнитным порошком поверхность сверхпроводника (свинец с примесью 4% индия).
T=1.1K, поле 3 кЭ.U. Essmann, H. Träuble, The direct observation of individual flux lines in type II superconductors, Physics Letters A, 24, 526 (1967)Дифракция нейтронов на вихревой решётке.Наблюдение нейтронной дифракции на вихревой решётке в сверхпроводящем ниобии. Дебройлевская длина волны нейтронов 12Å, типичное изменениеволнового вектора нейтронов порядка 0.005ÅS. Mühlbauer, C.
Pfleiderer, P. Böni, M. Laver, E. M. Forgan, D. Fort, U. Keiderling, and G. Behr, Morphology of the Superconducting Vortex Lattice inUltrapure Niobium, Phys. Rev. Lett., 102, 136408 (2009)Установка для наблюдения малоугловой дифракциинейтронов.Канал для дифрагировавших нейтронов в малоугловом дифрактометре D11 ИнститутаЛауэ-Ланжевена. Длина около 40 метров, при работе канал откачивается для устранениярассеяния на воздухе.Вэб-сайт Института Лауэ-Ланжевена в Гренобле , http://www.ill.eu/Основное на этой лекции−x/ λHH z ( x )=H z (0) e2mcλ=24 π nse2Φ=N⋅Φ 0πℏc−72Φ0 ==2.07⋅10 Гс⋅смe.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
