Абрикосов вихрь

Вихри в пленке YBCO толщиной 200 нм, полученные с помощью сканирующей СКВИД-микроскопии ^[1]

В сверхпроводимости флаксон (также называемый вихрем Абрикосова или квантовым вихрем ) представляет собой вихрь сверхтока в сверхпроводнике II рода , используемый Алексеем Абрикосовым для объяснения магнитного поведения сверхпроводников II рода. ^[2] Вихри Абрикосова в общем случае встречаются в теории сверхпроводимости Гинзбурга–Ландау .

Обзор

Решение представляет собой комбинацию флюксонного решения Фрица Лондона [ ^{3] [4]} в сочетании с концепцией ядра квантового вихря Ларса Онсагера . ^{[5] [6]}

В квантовом вихре _{сверхток} циркулирует вокруг нормального (т.е. несверхпроводящего) ядра вихря. Ядро имеет размер — длину сверхпроводящей когерентности (параметр теории Гинзбурга–Ландау ). Сверхтоки затухают на расстоянии около ( лондонской глубины проникновения ) от ядра. Обратите внимание, что в сверхпроводниках второго рода . Циркулирующие сверхтоки индуцируют магнитные поля с суммарным потоком, равным одному кванту потока . Поэтому вихрь Абрикосова часто называют флаксоном . ${\displaystyle \sim \xi }$ ${\displaystyle \lambda }$ ${\displaystyle \lambda >\xi /{\sqrt {2}}}$ ${\displaystyle \Phi _{0}}$

Распределение магнитного поля одиночного вихря вдали от его ядра можно описать тем же уравнением, что и в флюксоиде Лондона ^{[3] [4]}

${\displaystyle B(r)={\frac {\Phi _{0}}{2\pi \lambda ^{2}}}K_{0}\left({\frac {r}{\lambda }}\right)\approx {\sqrt {\frac {\lambda }{r}}}\exp \left(-{\frac {r}{\lambda }}\right),}$^[7]

где – функция Бесселя нулевого порядка . Заметим, что, согласно приведенной формуле, при магнитном поле , т.е. логарифмически расходится. В действительности, поскольку поле просто задается формулой ${\displaystyle K_{0}(z)}$ ${\displaystyle r\to 0}$ ${\displaystyle B(r)\propto \ln(\lambda /r)}$ ${\displaystyle r\lesssim \xi }$

${\displaystyle B(0)\approx {\frac {\Phi _{0}}{2\pi \lambda ^{2}}}\ln \kappa ,}$

где κ = λ/ξ известен как параметр Гинзбурга – Ландау, который должен быть в сверхпроводниках II рода . ${\displaystyle \kappa >1/{\sqrt {2}}}$

Вихри Абрикосова могут быть захвачены в сверхпроводнике II рода случайно, на дефектах и ​​т. д. Даже если изначально в сверхпроводнике II рода вихрей нет и приложено магнитное поле, большее нижнего критического поля (но меньше верхнего критического поля) ), поле проникает в сверхпроводник в виде вихрей Абрикосова. Каждый вихрь подчиняется квантованию магнитного потока Лондона и несет один квант магнитного потока . ^{[3] [4]} Вихри Абрикосова образуют решетку, обычно треугольную, со средней плотностью вихрей (плотностью потока), примерно равной внешне приложенному магнитному полю. Как и в других решетках, дефекты могут образовываться в виде дислокаций. ${\displaystyle H}$ ${\displaystyle H_{c1}}$ ${\displaystyle H_{c2}}$ ${\displaystyle \Phi _{0}}$

Смотрите также

• Макроскопические квантовые явления
• Вихрь Нильсена – Олесена

Рекомендации

1. Уэллс, Фредерик С.; Пан, Алексей Васильевич; Ван, К. Реншоу; Федосеев Сергей А.; Хильгенкамп, Ганс (2015). «Анализ низкопольного изотропного вихревого стекла, содержащего вихревые группы в тонких пленках YBa2Cu3O7-x, визуализированных с помощью сканирующей СКВИД-микроскопии». Научные отчеты . 5 : 8677. arXiv : 1807.06746 . Бибкод : 2015NatSR...5E8677W. дои : 10.1038/srep08677. ПМЦ  4345321 . ПМИД  25728772.
2. Абрикосов, А.А. (1957). «Магнитные свойства сверхпроводящих сплавов». Журнал физики и химии твердого тела . 2 (3): 199–208. Бибкод : 1957JPCS....2..199A. дои : 10.1016/0022-3697(57)90083-5.
3. Лондон, Ф. (1948-09-01). «К вопросу молекулярной теории сверхпроводимости». Физический обзор . 74 (5): 562–573. Бибкод : 1948PhRv...74..562L. doi : 10.1103/PhysRev.74.562.
4. Лондон, Фриц (1961). Сверхтекучие жидкости (2-е изд.). Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Дувр.
5. Онсагер, Л. (март 1949 г.). «Статистическая гидродинамика». Иль Нуово Чименто . 6 (С2): 279–287. Бибкод : 1949NCim....6S.279O. дои : 10.1007/BF02780991. ISSN  0029-6341. S2CID  186224016.
6. Фейнман, Р.П. (1955), Глава II. Применение квантовой механики к жидкому гелию, Прогресс в физике низких температур, том. 1, Elsevier, стр. 17–53, номер документа : 10.1016/s0079-6417(08)60077-3, ISBN. 978-0-444-53307-4, получено 11 апреля 2021 г.
7. де Женн, Пьер-Жиль (2018) [1965]. Сверхпроводимость металлов и сплавов . Аддисон Уэсли Паблишинг Компани, Инк. с. 59. ИСБН 978-0-7382-0101-6.