КВАНТОВАНИЕ МАГНИТНОГО ПОТОКА

КВАНТОВАНИЕ МАГНИТНОГО ПОТОКА
КВАНТОВАНИЕ МАГНИТНОГО ПОТОКА

- дискретность значений магнитного потока Ф, проходящего через неодносвязный сверхпроводник (напр., сверхпроводящее кольцо) [1]. Магн. поток имеет значения, кратные кванту потока Ф 0=h/2е=2,0678506.10-15 Вб. Экспериментально К. м. п. было обнаружено в 1961 [2, 3]. К. м. п. принадлежит к той же группе макроскопич. квантовых эффектов в сверхпроводниках, что и Джозефсона эффект.

265_284-10.jpg

Согласно теории сверхпроводимости, сверхпроводящие (спаренные) электроны, создающие ток (см. Купера эффект),обладают единой волновой функцией, характеризующейся нек-рой фазой j (фазовая когерентность сверхпроводящих электронов). Наличие фазовой когерентности и обусловливает К. м. п. <В замкнутом сверхпроводящем кольце (рис.) разность фаз волновой ф-ции между точками А и В,jAB= jA-jB, удовлетворяет соотношению Джозефсона:

h( дj АB/ дt) = 2eV, (1)

где V - разность потенциалов между точками А и В контура l (контур изображён штриховой линией). С др. стороны, согласно закону электромагнитной индукции, напряжение между точками А и В

V = -д Ф /дt,(2)

где Ф - магн. поток, заключённый внутри контура l. Из ур-ний (1) и (2) следует, что

jAB - 2p(Ф/Ф 0) = const.

Постоянная интегрирования в этом выражении связана со скоростью сверхпроводящих электронов, что следует из квантовомеханич. выражения для скорости куперовских пар:
265_284-11.jpg
где т - масса электрона, А - вектор-потенциал эл.-магн. поля. Интегрирование vs по контуру l между точками А и В даёт след. выражение:
265_284-12.jpg
Если сверхпроводящее кольцо выполнено из массивного сверхпроводника толщиной больше глубины проникновения магн. поля, то, в силу Мейснера эффекта, в глубине сверхпроводника ток отсутствует и vs=0. Следовательно, в массивном сверхпроводнике

Ф AB = 2pФ/Ф 0.

В силу однозначности волновой ф-ции разность фаз при совмещении точек А и В должна быть кратной 2p, т. е. jAB=2pn, где п - целое число. Т. о., магн. поток, проходящий через контур l (кольцо), оказывается квантованным: Ф=Ф 0 п. При этом мейснеровские токи, экранирующие магн. поле внутри сверхпроводника, распределяется так, что не пускают "лишние" магн. силовые линии внутрь кольца. <Фундаментальность явления К. м. п. сказывается, напр., в существовании квантованных вихрей в сверхпроводниках второго рода, определяющих эл.-магн. свойства большого класса сверхпроводников. К. м. п. наряду с эффектом Джозефсона составляет основу работы сверхпроводящих квантовых интерферометров ( сквидов )и др. сверхпроводящих криогенных приборов [4, 5].Родственным эффекту К. м. п. является неполное квантование магн. потока в тонком сверхпроводящем кольце. Если кольцо выполнено из сверхпроводника толщиной меньше глубины проникновения магнитного поля, то скорость сверхпроводящих электронов в нём всюду отлична от нуля. Из выражения (3) следует, что
265_284-13.jpg
где R - радиус кольца. Целое число п принимает такие значения, при к-рых скорость имеет по возможности наименьшую величину. Т. о., выражение (4) определяет осцилляционную зависимость vs от магн. потока с периодом Ф 0. Наличие внутреннего движения сверхпроводящих электронов сказывается на температуре Т с перехода в сверхпроводящее состояние, что приводит к осцилляционной зависимости Т с и связанных с ней характеристик (напр., сопротивления) от магнитного поля. Лит.:1) London F., Superfluids, 2 ed., v. 1, N. Y., 1964; 2) Doll R., Nabauer M., Experimental proof of magnetic flux quantization in a superconducting ring, "Phys. Rev. Lett.", 1961, v. 7, p. 51; 3) D e a v e r B. S. J r.,. Fairbank W. M., Experimental evidence for quantized flux in superconducting cylinders, там же, р. 43; 4) Роуз - Инс А., Родерик Е., Введение в физику сверхпроводимости, пер. с англ., М., 1972; 5) Бароне А., Патерно Д., Эффект Джозефсона. Физика и применения, пер. с англ., М., 1984. Н. Б. Копнин.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. . 1988.


.

Игры ⚽ Поможем написать курсовую

Полезное


Смотреть что такое "КВАНТОВАНИЕ МАГНИТНОГО ПОТОКА" в других словарях:

  • КВАНТОВАНИЕ МАГНИТНОГО ПОТОКА — макроскопическое квантовое явление, состоящее в том, что магнитный поток через кольцо из сверхпроводника с током кратен величине Фо = h/2е ? 2,067835.10 15 Вб, которая называется квантом магнитного потока (h Планка постоянная, е заряд электрона) …   Большой Энциклопедический словарь

  • квантование магнитного потока — макроскопическое квантовое явление, состоящее в том, что магнитный поток через кольцо из сверхпроводника с током кратен величине Ф0 = h/(2е) ≈ 2,06785·10–15 Вб, которая называется квантом магнитного потока (h  Планка постоянная, е  заряд… …   Энциклопедический словарь

  • КВАНТОВАНИЕ МАГНИТНОГО ПОТОКА — мик роскопич. квантовое явление, состоящее в том, что магн. поток через кольцо из сверхпроводника с током имеет значения, всегда кратные кванту магнитного потока. К. м.п. экспериментально обнарулсено в 1961. Объясняется фазовой когерентностью… …   Естествознание. Энциклопедический словарь

  • квантование магнитного потока — Явление, заключающееся в существовании кванта магнитного потока …   Политехнический терминологический толковый словарь

  • Квантование магнитного потока —         макроскопическое квантовое явление, состоящее в том, что магнитный поток через кольцо из сверхпроводника с током может принимать только дискретные значения (см. Сверхпроводимость). Минимальное значение потока (квант потока) Ф0 = ch/2e ≅ 2 …   Большая советская энциклопедия

  • Флюксметр — Классическая электродинамика Магнитное поле соленоида Электричество · Магнетизм Электростатика Закон Кулона …   Википедия

  • Поток магнитный — Классическая электродинамика Магнитное поле соленоида Электричество · Магнетизм Электростатика Закон Кулона …   Википедия

  • СВЕРХПРОВОДИМОСТЬ — свойство мн. проводников, состоящее в том, что их электрич. сопротивление скачком падает до нуля при охлаждении ниже определённой критич. темп ры Тк, характерной для данного материала. С. обнаружена у более чем 25 металлич. элементов, у большого… …   Физическая энциклопедия

  • Сверхпроводимость —         свойство многих проводников, состоящее в том, что их электрическое сопротивление скачком падает до нуля при охлаждении ниже определённой критической температуры Тк, характерной для данного материала. С. обнаружена у более чем 25… …   Большая советская энциклопедия

  • Магнитный поток —     Классическая электродинамика …   Википедия


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»