критическое магнитное поле

В сверхпроводниках 1-го рода проникновение поля происходит в результате фазового перехода 1-го рода, а К. м. п. H_C - это такая напряжённость магн. поля, при к-рой плотность магн. энергии равна разности плотностей свободных энергий F_n-F_s в нормальном (несверхпроводящем, Р_n)и в сверхпроводящем (F_s)состояниях: (т. н. термодинамическое K. м. п.).

В зависимости от формы образца магн. поле может локально достигать на нек-рых участках поверхности образца значения Н_c даже при напряжённости приложенного поля В интервале приложенных полей от этой величины до H_с образец будет находиться в промежуточном состоянии, т. ё. в нём будут одновременно существовать сверхпроводящие и нормальные области (домены ).Напр., диапазон существования промежуточного состояния для шара:для пластины в перпендикулярном магн. поле: Значения Н_с в сверхпроводящих металлах (табл.).

Значения H_с при нулевой температуре (ОК) для некоторых металлов (сверхпроводников 1-го рода)

В сверхпроводниках 2-го рода различают три К. м. п.: H_C1, H_C2 и H_С3 (рис.). При напряжённости, меньшей нижнего К. м. н. H_C1, магн. поле не проникает в сверхпроводник на глубину, превышающую При магн. поле проникает в сверхпроводник в виде т. н. вихревых нитей (вихрей сверхпроводящего тока), причём внутри вихря сверхпроводимость подавлена (т. н. смешанное состояние). Каждый вихрь несёт квант магн. потока (см. Квантование магнитного потока ).При увеличении напряжённости магн. поля до верхнего К. м. п. Н_с2концентрация вихревых нитей возрастает, при Н = H_С2 сверхпроводимость в объёме образца разрушается. Следы сверхпроводимости сохраняются до напряжённости H = H_С3 лишь вблизи поверхности образца до глубины порядка длины когерентности волновой ф-ции сверхпроводящих электронов (поверхностная сверхпроводимость).

Фазовая диаграмма для сверхпроводника 2-го рода, имеющего форму длинного цилиндра. Н_с - термодинамическое критическое поле, Т_c- критическая температура.

Верхнее К. м. п. H_C2 представляет собой значение H, ниже к-рого нормальное состояние неустойчиво относительно возникновения малых зародышей сверхпро-водящей фазы. Деление сверхпроводников на 1-й и 2-й род происходит в зависимости от отношения У сверхпроводников 2-го рода Обычно нижнее К. м. п. H_C1 заметно ниже Н_c. В диапазоне возникновение сверхпроводимости не может приводить к полному вытеснению магн. потока из образца, поскольку при полях полный эффект Мейснера энергетически невыгоден. В сверхпроводниках 1-го рода и при уменьшении поля сначала достигается К. м. п. Н_с, происходит фазовый переход 1-го рода и реализуется полный эффект Мейснера.

К. м. п. для сверхпроводников 2-го рода (обычно сплавов) сильно зависят от их хим. состава. Для сплавов H_с2 может достигать и более. Напр., для V₃Ga при Т=0 К значение H_C1=2009, H_С2=3*10⁶ Э (в этом веществе H_с=6*10³ Э). У оксидных высокотемпературных сверхпроводников (сверхпроводников 2-го рода) наблюдается высокая анизотропия К. м. п. и критического тока.

В образцах малых размеров (тонких плёнках, полосках и т. п. с поперечными размерами, сравнимыми с X) возникновение и разрушение сверхпроводимости в магн. поле непосредственно не связано с величиной термодинамич. К. м. п., а в зависимости от поперечных размеров образца может осуществляться путём фазового перехода как 1-го, так и 2-го рода.

Лит.: Де Жен П., Сверхпроводимость металлов и сплавов, пер. с англ., М., 1968. H. Б. Копнин.

   <<      Предметный указатель      >>