Deficitul energetic

Energia potențială a atracției este negativă, iar cuplarea a doi electroni normali își scade energia, astfel încât se formează un spațiu energetic între electronii perechi și electronii nepartiți. Deoarece electronii neparticipați sunt considerați singuri, această energie este de obicei indicată prin 2Δ, unde Δ este decalajul energetic per electron







pereche. Decalajul energetic scade atunci când se apropie de temperatura critică Tcr și devine zero la Tcr. La О К valoarea lui 2Δ este aproximativ

Electronii care alcătuiesc perechea se află la o distanță foarte mare unul față de celălalt,

la intervale de distanțe interatomice, adică distanțe de ordinul unui micrometru. Acest rezultat indică faptul că asocierea electronilor nu este o consecință a interacțiunii lor cu un ion la locul latticei cristaline, ci apare ca rezultat al interacțiunii colective cu multe site-uri. Deoarece distanța dintre electronii din pereche este de ordinul 1 μm, în această distanță mișcările de electroni ale perechii sunt strict corelate și coerente reciproc. Această corelație este o corelație a ordinii de lungă durată și se extinde pe o distanță numită lungimea coerenței.

Astfel, lungimea de coerență (ξ) este dimensiunea caracteristică a perechii Cooper (de obicei 0,1-1 μm).

Într-un metal normal, un electron liber este reprezentat de o funcție de undă a formei

Ori de câte ori un electron se împrăștie, vectorul de unde (k) se schimbă, iar faza (k • r) a valului are un salt. Prin urmare, în procesul de mișcare a unui electron liber într-un metal, faza sa suferă o secvență de modificări aleatorii. Pentru electronii unici care cunosc faza unui electron într-un punct, nu se poate prezice valoarea lui în altul.

Perechea superconductoare este, de asemenea, descrisă printr-o funcție de undă a formei cu vectorul de undă

(k) reprezentând mișcarea a doi electroni ai perechii.

Cu toate acestea, perechea de electroni se mișcă fără împrăștiere (supraconductivitate!) Și, prin urmare, faza (k • r) nu are sărituri aleatoare. Cunoscând faza perechii Cooper la un moment dat, se poate prezice valoarea sa în celălalt. schimbare de fază atunci când se deplasează dintr-un punct cu o pereche de r1 vector raza la punctul cu vectorul raza r2 este egal cu k (r2 -R1), indiferent de distanța | -g1 R2 |.







Fenomenul unei schimbări obișnuite în faza unui val de pereche de electroni supraconductori se numește coerență de fază. Acesta joacă un rol extrem de important în fenomenul de superconductivitate.

Cuantificarea fluxului magnetic.

Luați în considerare un conductor inelar prin care circulă un curent superconductor.

Deficitul energetic

Fig. 1 Secțiune transversală a unui conductor inelar în planul mijlociu. R este raza cercului interior al secțiunii; δ este grosimea stratului de suprafață în care este concentrat curentul supraconductor.

Fie $ fluxul magnetic printr-o suprafață delimitată de circumferința interioară a conductorului inelar. Deoarece curentul supraconductoare este staționar și acolo pe termen nelimitat, dar oferă, de asemenea, coerența de fază a perechilor supraconductoare de mișcare care transportă curent necesar să se impună ca faza lor este schimbată de 2π întreg atunci când traversează circumferința interioară, adică, ia valorile 2π, 4π, 6π, etc.

unde n este un număr întreg de 1, 2, 3 etc., iar integrala este calculată de-a lungul cercului interior L de rază R.

Pentru calcule au nevoie pentru a lega vectorul de undă (k) cu densitatea curentului superconductoare Ic și F. flux magnetic Să luăm ca un circuit de integrare L în (6) raza cercului (R + δ), unde δ - grosimea stratului de suprafață, în care curentul supraconductoare este concentrat , îmbrățișăm întregul curent superconductor și întregul flux Φ care este generat de acesta. În interiorul conductorului de pe această linie, L este densitatea superconductoare de curent Ic = 0.

Având în vedere acest lucru, calculele arată că fluxul magnetic printr-o suprafață întinsă pe o buclă închisă superconductoare se modifică discret, adică fluxul magnetic este cuantificat. Cuantumul fluxului magnetic Φ0 este o cantitate fundamentală determinată numai de constantele lumii. Valoarea sa este foarte mică:

Φ0 = p / / е = 2,07 • 10 -15 Vb. (7)

În consecință, fluxul magnetic prin suprafață este

semnul minus apare deoarece încărcarea electronului este negativă, iar e este modulul de încărcare al electronului.

În experiment, cuantificarea fluxului magnetic a fost stabilită în mod fiabil, și a fost măsurată cuantumul fluxului magnetic. Rezultatele acestor măsurători oferă o confirmare experimentală sigură că curentul supraconductor se datorează mișcării perechilor de electroni și nu mișcării electronilor unici.







Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare

Trimiteți-le prietenilor: