Wspólnotowy Serwis Informacyjny Badan i Rozwoju - CORDIS

ERC

CondMath Wynik w skrócie

Project ID: 202859
Źródło dofinansowania: FP7-IDEAS-ERC
Kraj: Dania

Zachowanie się nadprzewodników w silnym polu magnetycznym

Model matematyczny nadprzewodnictwa jest wciąż opracowywany i testowany. Wystawianie materiałów nadprzewodzących na działanie pola magnetycznego o różnej sile jest ważną metodą badań naukowych i przemysłowych.
Zachowanie się nadprzewodników w silnym polu magnetycznym
W ramach projektu CONDMATH (Mathematical problems in superconductivity and Bose-Einstein condensation), finansowanego ze środków UE, badano podstawy matematyczne zjawisk z dziedziny współczesnej fizyki kwantowej, a w szczególności nadprzewodnictwa. Nadprzewodnictwo jest zasadniczo dobrze opisywane przez nieliniowy model zaproponowany przez Ginzburga i Landaua. Pozostaje jednak pytanie, jak zachowują się materiały nadprzewodzące pod wpływem silnych pól magnetycznych.

Wcześniejsze doświadczenia wykazały, że po wystawieniu na działania słabych pól magnetycznych nadprzewodniki typu II pozostają globalnie w stanie nadprzewodzącym. Przy krytycznej wartości zewnętrznego pola magnetycznego, HC1, nadprzewodnictwo ulega załamaniu w przypominających punkty osobliwościach, zwanych wirami. Kiedy siła pola magnetycznego zostanie zwiększona do kolejnej wartości krytycznej, HC2, nadprzewodnictwo całkowicie znika we wnętrzu materiału i zostaje utrzymane tylko w wąskim obszarze granicznym. Trzecia i ostatnia wartość krytyczna pola, HC3, powoduje zupełny zanik nadprzewodnictwa.

Projekt CONDMATH umożliwił dokładne poznanie dominujących warunków dla pola o sile rozpoczynającej się poniżej HC2 i kończącej się na HC3. To z kolei pozwoliło na dokładne matematyczne opisanie zjawisk fizycznych po raz pierwszy zaobserwowanych w latach 50. XX w.

Naukowcy badali kulistą próbkę poddawaną działaniu stałego pola magnetycznego skierowanego od "południa" do "północy" na obiekt. Zaczynając od bardzo mocnych pól magnetycznych i zmniejszając ich intensywność, uczeni obliczyli dokładną wartość HC3, w której pojawi się nadprzewodnictwo, w wąskim obszarze w pobliżu "równika" kuli.

Dalsze zmniejszenie natężenia pola magnetycznego powoduje umiejscowienie nadprzewodnictwa w obszarze granicznym kuli, ale w większym regionie "zwrotnikowym". Badaczom udało się przewidzieć wielkość tego "zwrotnikowego" regionu dla danej siły pola magnetycznego.

Drugie pole krytyczne, HC2, występuje, kiedy region "zwrotnikowy" sięga "biegunów" kuli i kiedy nadprzewodnictwo zaczyna się pojawiać we wnętrzu kuli. W przypadku siły pola magnetycznego nieco mniejszej niż HC2 nadprzewodnictwo będzie równomiernie słabe we wnętrzu, ale stopniowo wzrasta w miarę zmniejszania się pola.

Nadprzewodniki mogą zwiększać wydajność dowolnego instrumentu wykorzystującego elektryczność lub magnetyzm po osiągnięciu odpowiedniego zakresu temperatur. Wartość ekonomiczna zastosowań nadprzewodnictwa w dziedzinie elektroniki, energetyki, obrazowania medycznego, transportu i innych podwaja się obecnie co pięć lat. Udoskonalenia teorii nadprzewodnictwa mają istotne znaczenie dla każdego nowego zastosowania.

Powiązane informacje

Słowa kluczowe

Nadprzewodnictwo, półprzewodnik typu II, model nieliniowy, pole magnetyczne, model Ginzburga-Landaua
Numer rekordu: 188503 / Ostatnia aktualizacja: 2016-09-09
Dziedzina: Energia
Śledź nas na: RSS Facebook Twitter YouTube Zarządzany przez Urząd Publikacji UE W górę