сверхпроводимость (англ. superconductivity) — явление отсутствия (равенства нулю) сопротивления постоянному току некоторых материалов ниже определенной температуры T, называемой температурой перехода в сверхпроводящее состояние (критической температурой), сопровождающееся выталкиванием слабого (меньше критического поля Hc) магнитного поля из объема материала при переходе его в сверхпроводящее состояние (эффект Мейснера–Оксенфельда).

Описание

В настоящее время известно свыше 500 чистых элементов и сплавов, обнаруживающих свойство сверхпроводимости. По своему поведению в достаточно сильных магнитных полях они подразделяются на сверхпроводники 1-го и 2-го рода. В сверхпроводниках 1-го рода (в цилиндрических образцах при совпадении направления внешнего магнитного поля с осью цилиндра) при достижении внешним магнитным полем критического значения Hc поле скачком проникает внутрь сверхпроводника и он во всем объеме переходит в нормальное (несверхпроводящее) состояние (в образцах другой формы или при других ориентациях внешнего поля переход оказывается растянутым по некоторому интервалу значений внешнего поля, внутри которого образец находится в так называемом промежуточном состоянии). К сверхпроводникам 1 рода относятся все элементысверхпроводники, кроме Nb и V, и некоторые сплавы. 

В сверхпроводниках 2-го рода при достижении внешним магнитным полем критического значения Hc1, называемого первым критическим полем, сверхпроводник переходит в так называемое смешанное состояние: внутри сверхпроводника появляется индукция магнитного поля, увеличивающаяся с увеличением внешнего поля до значения второго критического поля Hc2 за счет вхождения в сверхпроводник так называемых вихрей Абрикосова. При достижении второго критического поля материал переходит в нормальное состояние во всем образце, кроме тонкого поверхностного слоя, в котором сверхпроводимость разрушается при третьем критическом поле Hc3 = 1,69Hc2. К сверхпроводникам 2 рода относятся, в основном, сплавы и композитные материалы (NbTi, Nb3Ge и др.), а также Nb и V.

Температурный интервал перехода в сверхпроводящее состояние (и обратно, так как этот переход обратим) для чистых образцов не превышает тысячных долей градуса, поэтому имеет смысл определенное значение T. Известные в настоящее время температуры Tc изменяются в пределах от 0,0005 К (Mg) до 135 К у ртутьсодержащих высокотемпературных сверхпроводников (при внешнем давлении в 350 тыс. атмосфер температура возрастает до 164 К).

Явление сверхпроводимости открыл голландский физик Камерлинг Оннес в 1911 г. (Нобелевская премия 1913 г.). Явление сверхпроводимости используется для создания сильных магнитных полей и электродвигателей малого размера, в поездах на магнитной подвеске, конструирования высокочувствительных электронных приборов, создания ячеек логики и памяти ЭВМ, а также элементов квантового компьютера.

Авторы

  • Гудилин Евгений Алексеевич
  • Зайцев Дмитрий Дмитриевич

Источники

  1. Шмидт В. В. Введение в физику сверхпроводников. — М.: МЦНМО, 2000. — 397 с.
  2. Линтон Э. Сверхпроводимость. — М.: Мир, 1971. — 262 с.
  3. Сверхпроводимость // Википедия, свободная энциклопедия. — http://ru.wikipedia.org/wiki/Сверхпроводимость (дата обращения: 31.07.2010).

Напишите нам