Φαινόμενο Μάισνερ
From Wikipedia, the free encyclopedia
Το φαινόμενο Μάισνερ (Meissner effect) είναι η απώθηση ενός μαγνητικού πεδίου από έναν υπεραγωγό κατά τη διάρκεια της μετάβασής του στην υπεραγώγιμη κατάσταση. Οι Γερμανοί φυσικοί Βάλτερ Μάισνερ και Ρόμπερτ Όξενφελντ (Robert Ochsenfeld) ανακάλυψαν αυτό το φαινόμενο το 1933 μετρώντας την κατανομή του μαγνητικού πεδίου έξω από υπεραγώγιμα δείγματα κασσιτέρου και μολύβδου.[1] Τα δείγματα, παρουσία εφαρμοζόμενου μαγνητικού πεδίου, ψύχθηκαν κάτω από την θερμοκρασία μετάβασης σε υπεραγώγιμη κατάστασή. Κάτω από τη θερμοκρασία μετάβασης τα δείγματα αναίρεσαν σχεδόν όλα τα εσωτερικά μαγνητικά πεδία. Ανίχνευσαν αυτό το φαινόμενο μόνο έμμεσα, επειδή η μαγνητική ροή διατηρείται από έναν υπεραγωγό: όταν το εσωτερικό πεδίο μειώνεται, το εξωτερικό πεδίο αυξάνεται. Το πείραμα απέδειξε για πρώτη φορά ότι οι υπεραγωγοί ήταν παραπάνω από απλώς τέλειους αγωγούς και έδωσε μια μοναδικά καθορισμένη ιδιότητα της υπεραγώγιμης κατάστασης.
Ένας υπεραγωγός με μικρό ή καθόλου μαγνητικό πεδίο μέσα του λέγεται ότι είναι στην κατάσταση Μάισνερ. Η κατάσταση Μάισνερ παύει όταν το εφαρμοζόμενο μαγνητικό πεδίο είναι πολύ μεγάλο. Οι υπεραγωγοί μπορούν να διαιρεθούν σε δύο τάξεις ανάλογα με το πώς συμβαίνει αυτή η κατάρρευση. Στους υπεραγωγούς τύπου I, η υπεραγωγιμότητα καταστρέφεται απότομα, όταν η ένταση του εφαρμοζόμενου μαγνητικού πεδίου αυξάνεται πάνω από μια κρίσιμη τιμή Hc. Ανάλογα με τη γεωμετρία του δείγματος, μπορεί να ληφθεί μια ενδιάμεση κατάσταση,[2] που αποτελείται από ένα μοτίβο μπαρόκ[3] περιοχών από κανονικό υλικό που φέρει ένα μαγνητικό πεδίο ανάμεικτο με περιοχές υπεραγώγιμου υλικού που δεν περιέχει πεδίο. Στον τύπο II υπεραγωγών, όταν η αύξηση του εφαρμοζόμενου πεδίου ξεπεράσει μια κρίσιμη τιμή Hc1 οδηγεί σε μια μικτή κατάσταση (γνωστή επίσης ως κατάσταση περιδίνησης) στην οποία μια αυξανόμενη ποσότητα μαγνητικής ροής διεισδύει στο υλικό, αλλά εκεί δεν παραμένει καθόλου αντίσταση στη ροή του ηλεκτρικού ρεύματος όσο το ρεύμα δεν είναι πολύ μεγάλο. Σε μια δεύτερη κρίσιμη ένταση πεδίου Hc2, η υπεραγωγιμότητα καταστρέφεται. Η μικτή κατάσταση στην πραγματικότητα προκαλείται από περιδινήσεις στο ηλεκτρονικό υπερρευστό. Οι περισσότεροι υπεραγωγοί καθαρών στοιχείων, εκτός από το νιόβιο και τους νανοσωλήνες άνθρακα, είναι Τύπου I, ενώ σχεδόν όλα τα μη καθαρά στοιχεία και οι ενώσεις των υπεραγωγών είναι Τύπου II.