సూపర్ కండక్టివిటీ సిద్ధాంతాల సంక్షిప్త అవలోకనం మరియు అధిక-ఉష్ణోగ్రత సూపర్ కండక్టివిటీ సమస్యలు విశ్లేషించబడ్డాయి. స్కూల్ ఎన్సైక్లోపీడియా

1911లో, డచ్ శాస్త్రవేత్త కామెన్లింగ్ ఒన్నెస్ ఉష్ణోగ్రత వద్ద స్వచ్ఛమైన పాదరసం నిరోధకతను కనుగొన్నాడు. TOఒక్కసారిగా సున్నాకి పడిపోయింది. అటువంటి కండక్టర్‌లోని విద్యుత్ ప్రవాహం కోరుకున్నంత కాలం మారదు. ఈ దృగ్విషయాన్ని సూపర్ కండక్టివిటీ అంటారు.

అంజీర్ 3.8 లో. సూపర్ కండక్టర్ యొక్క రెసిస్టివిటీ యొక్క ఉష్ణోగ్రత ఆధారపడటాన్ని చూపుతుంది. లోహం సూపర్ కండక్టింగ్ స్థితికి మారే ఉష్ణోగ్రతను క్లిష్టమైన ఉష్ణోగ్రత అంటారు.

ప్రస్తుతం, 22 రసాయన మూలకాలలో సూపర్ కండక్టివిటీ కనుగొనబడింది ( Pb, Zn, Alమొదలైనవి) మరియు 100 కంటే ఎక్కువ లోహ మిశ్రమాలు (ఉదాహరణకు Au 2 ద్వి).

చాలా కాలం వరకు, వివిధ లోహాలు మరియు సమ్మేళనాల యొక్క సూపర్ కండక్టింగ్ స్థితిని చాలా తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద మాత్రమే పొందవచ్చు, ద్రవ హీలియం సహాయంతో సాధించవచ్చు. 1986 ప్రారంభం నాటికి, 1986-1987లో క్లిష్టమైన ఉష్ణోగ్రత యొక్క గరిష్టంగా గమనించిన విలువ 23 K. అనేక అధిక-ఉష్ణోగ్రత సూపర్ కండక్టర్లు 100 K మరియు అంతకంటే ఎక్కువ క్రమం యొక్క క్లిష్టమైన ఉష్ణోగ్రతతో కనుగొనబడ్డాయి. "నత్రజని పరిమితి" అధిగమించబడినందున ఇది ఒక ముఖ్యమైన లీపు: ఈ ఉష్ణోగ్రత ద్రవ నత్రజనిని ఉపయోగించి సాధించబడుతుంది. హీలియం వలె కాకుండా, ద్రవ నత్రజని పారిశ్రామిక స్థాయిలో ఉత్పత్తి చేయబడుతుంది.

ఇప్పటివరకు కనుగొనబడిన అన్ని అధిక-ఉష్ణోగ్రత సూపర్ కండక్టర్లు మెటల్ ఆక్సైడ్ సిరామిక్స్ (సమ్మేళనాలు) సమూహానికి చెందినవి La-Ba-Cu-O, Y-Ba-Cu-O) ఇప్పటికే కనుగొనబడిన అధ్యయనం మరియు కొత్త అధిక-ఉష్ణోగ్రత సూపర్ కండక్టర్ల కోసం అన్వేషణ అనేక దేశాలలో (మన దేశంతో సహా) చాలా తీవ్రంగా నిర్వహించబడుతుంది.

సూపర్ కండక్టర్ల ప్రాథమిక లక్షణాలను పరిశీలిద్దాం.

అయస్కాంత క్షేత్రం ద్వారా సూపర్ కండక్టింగ్ స్థితిని నాశనం చేయవచ్చు. ఈ ఫీల్డ్ కండక్టర్‌కు బాహ్యంగా ఉందా లేదా కండక్టర్ ద్వారా ప్రవహించే కరెంట్ ద్వారా సృష్టించబడిందా అనేది తేడా లేదు. బలం యొక్క అయస్కాంత క్షేత్రం, ఇచ్చిన ఉష్ణోగ్రత వద్ద ఒక పదార్ధం సూపర్ కండక్టింగ్ స్థితి నుండి సాధారణ స్థితికి మారడానికి కారణమవుతుంది, దీనిని అంటారు క్లిష్టమైన.క్లిష్టమైన క్షేత్రం ఉష్ణోగ్రతపై ఆధారపడి ఉంటుంది టిచట్టంలో

, (3.4.1)

ఎక్కడ H 0- వద్ద క్లిష్టమైన ఫీల్డ్ T = 0 K.

ఈ ఆధారపడటం అంజీర్ 3.9లో గ్రాఫికల్‌గా చూపబడింది. బాహ్య అయస్కాంత క్షేత్ర విలువల వద్ద హెచ్, పెద్దది 2/3 హెచ్ సి, ఒక సూపర్ కండక్టర్‌లో ఇంటర్మీడియట్ స్థితి పుడుతుంది, ఇది సాధారణ మరియు సూపర్ కండక్టింగ్ స్టేట్‌లలో రెండు ప్రాంతాల ఏకకాల ఉనికి ద్వారా వర్గీకరించబడుతుంది.

సూపర్ కండక్టర్ యొక్క లక్షణాలలో ఒకటి, ఇది తీవ్రతతో బాహ్య క్షేత్రంలోకి ప్రవేశపెట్టబడినప్పుడు అంతర్గత వాల్యూమ్ నుండి అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని పూర్తిగా తొలగించడం. ఈ దృగ్విషయాన్ని అంటారు మీస్నర్ ప్రభావం. సూపర్ కండక్టర్ ద్వారా అయస్కాంత క్షేత్రం నుండి బయటకు నెట్టడం అంజీర్ 3.10లో చూపబడింది.

సూపర్ కండక్టర్‌లో ఫలితంగా వచ్చే అయస్కాంత ప్రేరణ సున్నా అవుతుంది.

ఇది సూపర్ కండక్టర్ యొక్క సాపేక్ష అయస్కాంత పారగమ్యత కూడా సున్నా అని అనుసరిస్తుంది మరియు అయస్కాంత గ్రహణశీలత ప్రతికూలంగా ఉంటుంది మరియు (సంపూర్ణ విలువలో) ఒకదానికి సమానంగా ఉంటుంది. అంటే, సూపర్ కండక్టర్ ఆదర్శవంతమైన కండక్టర్ మాత్రమే కాదు, ఆదర్శవంతమైన డయామాగ్నెటిక్ కూడా.

భౌతికంగా, మీస్నర్ ప్రభావం బలహీనమైన అయస్కాంత క్షేత్రంలో ఉంచబడిన సూపర్ కండక్టర్ మందపాటి ఉపరితల పొరను కలిగి ఉంటుంది. ఎల్ »10 ¸100 nm, వృత్తాకార అన్‌డంప్డ్ కరెంట్‌లు ప్రేరేపించబడతాయి, ఇవి బాహ్య అనువర్తిత క్షేత్రానికి భర్తీ చేస్తాయి. పరామితి ఎల్అయస్కాంత క్షేత్రం సూపర్ కండక్టర్‌లోకి చొచ్చుకుపోయే లోతుగా పిలువబడుతుంది.

సూపర్ కండక్టింగ్ స్థితికి పరివర్తన ఉష్ణ వాహకత తగ్గుదలతో కూడి ఉంటుంది. లోహాలలో ఉష్ణ బదిలీకి బాధ్యత వహించే ఉచిత ఎలక్ట్రాన్లు, లాటిస్‌తో సంకర్షణ చెందకుండా మరియు ఉష్ణ బదిలీలో పాల్గొంటాయని ఇది సూచిస్తుంది. ఒక సూపర్ కండక్టర్ సాధారణ స్థితికి మారినప్పుడు, ఎంట్రోపీలో పెరుగుదల దాదాపుగా ఉంటుంది 10 -3 ఆర్(ఇక్కడ ఆర్- యూనివర్సల్ గ్యాస్ స్థిరాంకం). రెండు రాష్ట్రాల మధ్య ఉన్న చిన్న ఎంట్రోపీ వ్యత్యాసం సూపర్ కండక్టింగ్ స్థితిని ఎక్కువగా క్రమబద్ధీకరించినప్పటికీ, అది బహుశా ఎలక్ట్రాన్ల యొక్క చిన్న భాగాన్ని మాత్రమే కలిగి ఉంటుందని సూచిస్తుంది.

సూపర్ కండక్టివిటీ యొక్క మైక్రోస్కోపిక్ సిద్ధాంతాన్ని 1957లో N.N. బోగోలియుబోవ్, J. బార్డిన్, A. కూపర్ మరియు J. ష్రిఫెర్ అభివృద్ధి చేశారు. ఈ సిద్ధాంతం యొక్క సారాంశాన్ని క్లుప్తంగా పరిశీలిద్దాం.

లోహం యొక్క ఉచిత ఎలక్ట్రాన్లు ఫెర్మి-డైరాక్ గణాంకాలను పాటించే ఎలక్ట్రాన్ వాయువును ఏర్పరుస్తాయి. వికర్షక శక్తులు ఎలక్ట్రాన్ల మధ్య పనిచేస్తాయి, ఇవి క్రిస్టల్ లాటిస్ యొక్క నోడ్‌ల వద్ద ఉన్న సానుకూల అయాన్ల క్షేత్రం ఉండటం వల్ల గణనీయంగా బలహీనపడతాయి. లాటిస్ యొక్క భాగస్వామ్యం ఎలక్ట్రాన్ల మధ్య, కూలంబ్ వికర్షణ శక్తులతో పాటు, పరస్పర ఆకర్షణ శక్తులకు కూడా దారి తీస్తుంది. కొన్ని పరిస్థితులలో, వికర్షక శక్తులపై ఆకర్షణీయ శక్తులు ప్రబలంగా ఉంటాయి. ఎలక్ట్రాన్‌లలో ఒకటి అయాన్‌కు దగ్గరగా ఉంటే, అది ఈ అయాన్‌ను దాని సమతౌల్య స్థానం నుండి స్థానభ్రంశం చేస్తుంది - క్రిస్టల్ లాటిస్ యొక్క ప్రాథమిక ఉత్తేజితం ఏర్పడుతుంది. లాటిస్ భూమికి ఉద్వేగించని స్థితికి మారినప్పుడు, ఒక క్వాంటం థర్మల్ ఎనర్జీ (సౌండ్ ఫ్రీక్వెన్సీ) విడుదల అవుతుంది - ఫోనాన్, ఇది మరొక ఎలక్ట్రాన్ ద్వారా గ్రహించబడుతుంది. ఫలితంగా, ఫోనాన్ల మార్పిడి ద్వారా రెండు ఎలక్ట్రాన్ల మధ్య ఆకర్షణ ఏర్పడుతుంది, అంటే, పిలవబడేవి కూపర్ జంట.

కూపర్ జతను ఏర్పరిచే ఎలక్ట్రాన్‌లు వ్యతిరేక సమాంతర స్పిన్‌లను కలిగి ఉంటాయి, అటువంటి జత యొక్క మొత్తం (మొత్తం) స్పిన్ సున్నా, అందువలన ఇది బోసాన్. పౌలీ సూత్రం బోసాన్‌లకు వర్తించదు, కాబట్టి అదే క్వాంటం స్థితిలో బోస్ కణాల సంఖ్య పరిమితం కాదు.

తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద, బోసాన్లు గ్రౌండ్ స్టేట్‌లో పేరుకుపోతాయి, దాని నుండి వాటిని ఉత్తేజిత స్థితికి బదిలీ చేయడం కష్టం. బ్యాండ్ సిద్ధాంతం యొక్క దృక్కోణం నుండి, గ్రౌండ్ స్టేట్ లెవల్ ఫెర్మీ స్థాయికి దిగువన ఉంది మరియు ఇతర స్థాయిల నుండి శక్తి అంతరం (గ్యాప్) వెడల్పుతో వేరు చేయబడుతుంది. డిఇ ఎస్(Fig. 3.11). వద్ద శక్తి గ్యాప్ వెడల్పు T = 0 Kసుమారుగా మారినది 3.5 kT సి.

ప్రధాన స్థాయిలో కూపర్ జంట పొందగలిగే శక్తి యొక్క కనిష్ట భాగం సమానం డిఇ ఎస్. తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద, అది లాటిస్ నుండి అటువంటి శక్తిని పొందదు. అందువల్ల, ఎలక్ట్రాన్లు శక్తిని కోల్పోకుండా మరియు బ్రేకింగ్ లేకుండా లోహంలో కదులుతాయి. ఉష్ణోగ్రత పెరిగేకొద్దీ, శక్తి అంతరం యొక్క వెడల్పు తగ్గుతుంది మరియు ఎలక్ట్రాన్ జతలు విరిగిపోతాయి. ఒక ఉష్ణోగ్రత వద్ద టి సిశక్తి అంతరం యొక్క వెడల్పు సున్నా అవుతుంది మరియు సూపర్ కండక్టింగ్ స్థితి అదృశ్యమవుతుంది.

కూపర్ జతలో ఎలక్ట్రాన్ల మధ్య దూరం

ఎక్కడ v F -ఫెర్మీ స్థాయిలో ఎలక్ట్రాన్ వేగం.

అని మూల్యాంకనం చూపిస్తుంది δ ≈10 -6 మీ; దీని అర్థం ఎలక్ట్రాన్లు ఒకదానికొకటి దాదాపు 10 దూరంలో వేరు చేయబడ్డాయి 4 జాలక కాలాలు ( d ~10 -10 మీ). వద్ద ఉన్న అన్ని కండక్షన్ ఎలక్ట్రాన్లు కూపర్ జతలతో కూడిన బంధిత సమిష్టిని సూచిస్తాయి, ఇది క్రిస్టల్ మొత్తం వాల్యూమ్‌లో విస్తరించి ఉంటుంది. సూపర్ కండక్టర్‌లోని ఎలక్ట్రాన్‌ల సమిష్టి యొక్క లక్షణం ఏమిటంటే, ఎలక్ట్రాన్‌లు మరియు లాటిస్‌ల మధ్య శక్తిని చిన్న భాగాలలో మార్పిడి చేయడం అసాధ్యం, ఇది కూపర్ జత యొక్క బంధన శక్తి కంటే తక్కువగా ఉంటుంది.

అటువంటి ఎలక్ట్రాన్ల సమూహం కదులుతున్నప్పుడు, ఎలక్ట్రాన్ తరంగాలు లాటిస్ యొక్క ఉష్ణ కంపనాలు లేదా మలినాలతో చెల్లాచెదురుగా ఉండవు, అవి వాటి శక్తిని మార్చకుండా లాటిస్ సైట్లు లేదా అశుద్ధ అణువుల చుట్టూ తిరుగుతాయి. దీని అర్థం విద్యుత్ నిరోధకత లేదు.

సూపర్ కండక్టర్ల యొక్క లక్షణాలు ఎలక్ట్రికల్ ఇంజనీరింగ్ మరియు శక్తిలో ఆచరణాత్మక ఉపయోగం కోసం వాటిని మంచి మెటీరియల్‌గా చేస్తాయి. ప్రస్తుతం, సరఫరా వైర్లలో జూల్ వేడి కారణంగా నష్టాలు 30-40%గా అంచనా వేయబడ్డాయి, అనగా, ఉత్పత్తి చేయబడిన మొత్తం శక్తిలో మూడింట ఒక వంతు కంటే ఎక్కువ వృధాగా వృధా అవుతుంది - విశ్వాన్ని "వేడి చేయడం". మీరు సున్నా నిరోధకతతో సూపర్ కండక్టింగ్ వైర్ల ద్వారా విద్యుత్తును ప్రసారం చేస్తే, అటువంటి నష్టాలు అస్సలు ఉండవు. అధిక సామర్థ్యం గల ఎలక్ట్రిక్ మోటార్లు మరియు జనరేటర్లను రూపొందించడానికి సూపర్ కండక్టర్లను ఉపయోగించవచ్చు.

సూపర్ కండక్టింగ్ కాయిల్స్ మరియు సోలనోయిడ్స్ సహాయంతో, 16 MA/m వరకు భారీ అయస్కాంత క్షేత్రాలు ఇప్పటికే సృష్టించబడుతున్నాయి. వేడి ప్లాస్మాను కలిగి ఉండేలా నియంత్రిత థర్మోన్యూక్లియర్ ఫ్యూజన్ సమస్యను పరిష్కరించడానికి, మాగ్నెటిక్ లెవిటేషన్ ట్రాన్స్‌పోర్ట్, మాగ్నెటిక్ బేరింగ్‌లు, మైక్రోవేవ్ డిటెక్టర్లు మరియు ఇతర పరికరాలను అభివృద్ధి చేయడానికి ఇటువంటి ఫీల్డ్‌లు అవసరం.

సూపర్ కండక్టివిటీ - కొన్ని పదార్థాలు నిర్దిష్ట విలువ (క్లిష్ట ఉష్ణోగ్రత) కంటే తక్కువ ఉష్ణోగ్రతకు చేరుకున్నప్పుడు ఖచ్చితంగా సున్నా విద్యుత్ నిరోధకతను కలిగి ఉంటాయి. అనేక డజన్ల స్వచ్ఛమైన మూలకాలు, మిశ్రమాలు మరియు సిరామిక్‌లు సూపర్ కండక్టింగ్ స్థితిగా రూపాంతరం చెందుతాయి. సూపర్ కండక్టివిటీ అనేది ఒక క్వాంటం దృగ్విషయం. ఇది మీస్నర్ ప్రభావం ద్వారా కూడా వర్గీకరించబడుతుంది, ఇది సూపర్ కండక్టర్ యొక్క వాల్యూమ్ నుండి అయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క పూర్తి స్థానభ్రంశంలో ఉంటుంది. ఈ ప్రభావం యొక్క ఉనికి సూపర్ కండక్టివిటీని శాస్త్రీయ కోణంలో ఆదర్శ వాహకతగా వర్ణించలేమని చూపిస్తుంది.

1986-1993లో తెరవబడింది. అనేక అధిక-ఉష్ణోగ్రత సూపర్ కండక్టర్స్ (HTSC) సూపర్ కండక్టివిటీ యొక్క ఉష్ణోగ్రత పరిమితిని చాలా వెనక్కి నెట్టింది మరియు ద్రవ హీలియం (4.2 K) ఉష్ణోగ్రత వద్ద మాత్రమే కాకుండా, ద్రవ మరిగే పాయింట్ వద్ద కూడా సూపర్ కండక్టింగ్ పదార్థాలను ఆచరణాత్మకంగా ఉపయోగించడం సాధ్యం చేసింది. నైట్రోజన్ (77 K), చాలా చౌకైన క్రయోజెనిక్ ద్రవం.

YouTube వీడియో

ఆవిష్కరణ చరిత్ర

సూపర్ కండక్టివిటీ యొక్క దృగ్విషయం యొక్క ఆవిష్కరణకు ఆధారం అతి తక్కువ ఉష్ణోగ్రతలకు శీతలీకరణ పదార్థాల కోసం సాంకేతికతలను అభివృద్ధి చేయడం. 1877లో, ఫ్రెంచ్ ఇంజనీర్ లూయిస్ కాయెట్ మరియు స్విస్ భౌతిక శాస్త్రవేత్త రౌల్ పిక్టెట్ స్వతంత్రంగా ఆక్సిజన్‌ను ద్రవ స్థితికి చల్లబరిచారు. 1883లో, జిగ్మంట్ వ్రోబ్లేవ్స్కీ మరియు కరోల్ ఒల్స్జ్వ్స్కీ నత్రజనిని ద్రవీకృతం చేశారు. 1898లో, జేమ్స్ దేవర్ ద్రవ హైడ్రోజన్‌ను పొందగలిగాడు.

1893లో, డచ్ భౌతిక శాస్త్రవేత్త హేకే కమెర్లింగ్ ఒన్నెస్ అతి తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల సమస్యను అధ్యయనం చేయడం ప్రారంభించాడు. అతను ప్రపంచంలోనే అత్యుత్తమ క్రయోజెనిక్ ప్రయోగశాలను సృష్టించగలిగాడు, దీనిలో అతను జూలై 10, 1908న ద్రవ హీలియంను పొందాడు. తరువాత అతను దాని ఉష్ణోగ్రతను 1 డిగ్రీ కెల్విన్‌కి తీసుకురాగలిగాడు. కమెర్లింగ్ ఒన్నెస్ లోహాల లక్షణాలను అధ్యయనం చేయడానికి ద్రవ హీలియంను ఉపయోగించారు, ప్రత్యేకించి ఉష్ణోగ్రతపై వాటి విద్యుత్ నిరోధకత యొక్క ఆధారపడటాన్ని కొలవడానికి. ఆ సమయంలో ఉనికిలో ఉన్న శాస్త్రీయ సిద్ధాంతాల ప్రకారం, తగ్గుతున్న ఉష్ణోగ్రతతో ప్రతిఘటన క్రమంగా తగ్గుతుంది, అయితే చాలా తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద ఎలక్ట్రాన్లు ఆచరణాత్మకంగా ఆగిపోతాయని మరియు కరెంట్ నిర్వహించడం పూర్తిగా ఆపివేస్తుందనే అభిప్రాయం కూడా ఉంది. కమెర్లింగ్ ఒన్నెస్ తన సహాయకులు కార్నెలిస్ డోర్స్‌మాన్ మరియు గిల్లెస్ హోల్స్ట్‌లతో కలిసి నిర్వహించిన ప్రయోగాలు మొదట్లో ప్రతిఘటనలో సజావుగా తగ్గుదలని నిర్ధారించాయి. అయితే, ఏప్రిల్ 8, 1911న, అతను ఊహించని విధంగా 3 డిగ్రీల కెల్విన్ (సుమారు −270 °C) వద్ద, పాదరసం యొక్క విద్యుత్ నిరోధకత ఆచరణాత్మకంగా సున్నాగా ఉందని కనుగొన్నాడు. తదుపరి ప్రయోగం, మే 11 న నిర్వహించబడింది, సున్నాకి ప్రతిఘటనలో ఒక పదునైన జంప్ సుమారు 4.2 K ఉష్ణోగ్రత వద్ద సంభవిస్తుందని చూపించింది (తరువాత, మరింత ఖచ్చితమైన కొలతలు ఈ ఉష్ణోగ్రత 4.15 K అని చూపించాయి). ఈ ప్రభావం పూర్తిగా ఊహించనిది మరియు అప్పటికి ఉన్న సిద్ధాంతాల ద్వారా వివరించబడలేదు.

1912లో, తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద సూపర్ కండక్టింగ్ స్థితికి వెళ్లే మరో రెండు లోహాలు కనుగొనబడ్డాయి: సీసం మరియు టిన్. జనవరి 1914లో, బలమైన అయస్కాంత క్షేత్రం ద్వారా సూపర్ కండక్టివిటీ నాశనమైందని తేలింది. 1919లో, థాలియం మరియు యురేనియం కూడా సూపర్ కండక్టర్లని కనుగొన్నారు.

జీరో రెసిస్టెన్స్ మాత్రమే సూపర్ కండక్టివిటీ యొక్క ప్రత్యేక లక్షణం కాదు. 1933లో వాల్టర్ మీస్నర్ మరియు రాబర్ట్ ఓచ్‌సెన్‌ఫెల్డ్ కనుగొన్న మీస్నర్ ప్రభావం సూపర్ కండక్టర్లు మరియు ఆదర్శ వాహకాల మధ్య ఉన్న ప్రధాన వ్యత్యాసాలలో ఒకటి.

సూపర్ కండక్టివిటీకి మొదటి సైద్ధాంతిక వివరణ 1935లో ఫ్రిట్జ్ మరియు హీన్జ్ లండన్ ద్వారా అందించబడింది. మరింత సాధారణ సిద్ధాంతాన్ని 1950లో L. D. లాండౌ మరియు V. L. గింజ్‌బర్గ్ నిర్మించారు. ఇది విస్తృతంగా వ్యాపించింది మరియు దీనిని గింజ్‌బర్గ్-లాండౌ సిద్ధాంతంగా పిలుస్తారు. అయినప్పటికీ, ఈ సిద్ధాంతాలు ప్రకృతిలో దృగ్విషయం మరియు సూపర్ కండక్టివిటీ యొక్క వివరణాత్మక విధానాలను వెల్లడించలేదు. సూపర్ కండక్టివిటీని మొదటిసారిగా 1957లో అమెరికన్ భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు జాన్ బార్డీన్, లియోన్ కూపర్ మరియు జాన్ ష్రిఫెర్‌ల పనిలో మైక్రోస్కోపిక్ స్థాయిలో వివరించారు. వారి సిద్ధాంతం యొక్క కేంద్ర మూలకం, BCS సిద్ధాంతం అని పిలుస్తారు, ఇది ఎలక్ట్రాన్ల కూపర్ జతల అని పిలవబడేది.

సూపర్ కండక్టర్లు రెండు పెద్ద కుటుంబాలుగా విభజించబడిందని తరువాత కనుగొనబడింది: టైప్ I సూపర్ కండక్టర్స్ (ముఖ్యంగా, పాదరసం కూడా ఉంటుంది) మరియు టైప్ II (ఇవి సాధారణంగా వివిధ లోహాల మిశ్రమాలు). 1930 లలో L.V. షుబ్నికోవ్ మరియు 1950 లలో A.A యొక్క పని టైప్ II సూపర్ కండక్టివిటీని కనుగొనడంలో ముఖ్యమైన పాత్ర పోషించింది.

అధిక-శక్తి విద్యుదయస్కాంతాలలో ఆచరణాత్మక అనువర్తనాలకు గొప్ప ప్రాముఖ్యత 1950లలో బలమైన అయస్కాంత క్షేత్రాలను తట్టుకోగల మరియు అధిక విద్యుత్ సాంద్రతలను కలిగి ఉండే సూపర్ కండక్టర్ల ఆవిష్కరణ. ఆ విధంగా, 1960లో, J. Künzler నాయకత్వంలో, Nb3Sn పదార్థం కనుగొనబడింది, దీని నుండి 4.2 K ఉష్ణోగ్రత వద్ద 100 kA/cm² వరకు సాంద్రత కలిగిన కరెంట్‌ను అయస్కాంతంలో ఉంచే సామర్థ్యం ఉన్న వైర్ కనుగొనబడింది. ఫీల్డ్ 8.8 T.

1962 లో, ఆంగ్ల భౌతిక శాస్త్రవేత్త బ్రియాన్ జోసెఫ్సన్ తన పేరును అందుకున్న ప్రభావాన్ని కనుగొన్నాడు.

1986లో, కార్ల్ ముల్లర్ మరియు జార్జ్ బెడ్నోర్జ్ అధిక-ఉష్ణోగ్రత సూపర్ కండక్టర్స్ అని పిలిచే ఒక కొత్త రకం సూపర్ కండక్టర్లను కనుగొన్నారు. 1987 ప్రారంభంలో, లాంతనమ్, స్ట్రోంటియం, రాగి మరియు ఆక్సిజన్ (La-Sr-Cu-O) సమ్మేళనాలు 36 K ఉష్ణోగ్రత వద్ద దాదాపు సున్నాకి వాహకతలో జంప్‌ను అనుభవిస్తున్నాయని చూపబడింది. మార్చి 1987 ప్రారంభంలో, ఒక సూపర్ కండక్టర్ పొందబడింది. ద్రవ నత్రజని (77.4 K) ఉడకబెట్టడం కంటే ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద మొదటిసారిగా: యట్రియం, బేరియం, రాగి మరియు ఆక్సిజన్ (Y-Ba-Cu-O) సమ్మేళనం ఈ లక్షణాన్ని కలిగి ఉందని కనుగొనబడింది. జనవరి 1, 2006 నాటికి, రికార్డు 2003లో కనుగొనబడిన సిరామిక్ సమ్మేళనం Hg-Ba-Ca-Cu-O(F)కి చెందినది, దీని యొక్క క్లిష్టమైన ఉష్ణోగ్రత 138 K. అంతేకాకుండా, 400 kbar ఒత్తిడితో, ది అదే సమ్మేళనం 166 K వరకు ఉష్ణోగ్రత వద్ద సూపర్ కండక్టర్.

YouTube వీడియో

సూపర్ కండక్టింగ్ స్థితికి దశ పరివర్తన

స్వచ్ఛమైన నమూనాల కోసం సూపర్ కండక్టింగ్ స్థితికి పరివర్తన యొక్క ఉష్ణోగ్రత పరిధి కెల్విన్‌లో వెయ్యి వంతులకు మించదు మరియు అందువల్ల Tc యొక్క నిర్దిష్ట విలువ - సూపర్ కండక్టింగ్ స్థితికి పరివర్తన యొక్క ఉష్ణోగ్రత - అర్ధమే. ఈ విలువను క్లిష్టమైన పరివర్తన ఉష్ణోగ్రత అంటారు. పరివర్తన విరామం యొక్క వెడల్పు మెటల్ యొక్క వైవిధ్యతపై ఆధారపడి ఉంటుంది, ప్రధానంగా మలినాలు మరియు అంతర్గత ఒత్తిళ్ల ఉనికిపై ఆధారపడి ఉంటుంది. ప్రస్తుతం తెలిసిన ఉష్ణోగ్రతలు Tc మెగ్నీషియం (Mg) కోసం 0.0005 K నుండి నియోబియం మరియు జెర్మేనియం (Nb3Ge, ఫిల్మ్‌లో) యొక్క ఇంటర్‌మెటాలిక్ సమ్మేళనం కోసం 23.2 K వరకు మరియు తక్కువ-ఉష్ణోగ్రత సూపర్ కండక్టర్ల కోసం (77 K కంటే తక్కువ Tc) మెగ్నీషియం డైబోరైడ్ (MgB2) కోసం 39 K వరకు మారుతూ ఉంటాయి. , ద్రవ నత్రజని యొక్క మరిగే స్థానం), పాదరసం-కలిగిన అధిక-ఉష్ణోగ్రత సూపర్ కండక్టర్ల కోసం సుమారు 135 K వరకు. ప్రస్తుతం, HgBa2Ca2Cu3O8+d (Hg−1223) దశ అత్యంత క్లిష్టమైన ఉష్ణోగ్రత - 135 K, మరియు 350 వేల వాతావరణాల బాహ్య పీడనం వద్ద పరివర్తన ఉష్ణోగ్రత 164 K కి పెరుగుతుంది, ఇది కేవలం 19 K కంటే తక్కువగా ఉంటుంది భూమి యొక్క ఉపరితలం వద్ద సహజ పరిస్థితులలో నమోదు చేయబడిన కనిష్ట ఉష్ణోగ్రత. అందువలన, సూపర్ కండక్టర్లు వాటి అభివృద్ధిలో లోహ పాదరసం (4.15 K) నుండి పాదరసం-కలిగిన అధిక-ఉష్ణోగ్రత సూపర్ కండక్టర్లకు (164 K) మారాయి.

ఒక పదార్ధం సూపర్ కండక్టింగ్ స్థితికి మారడం దాని ఉష్ణ లక్షణాలలో మార్పుతో కూడి ఉంటుంది. అయితే, ఈ మార్పు ప్రశ్నలోని సూపర్ కండక్టర్ల రకాన్ని బట్టి ఉంటుంది. అందువలన, Tc పరివర్తన ఉష్ణోగ్రత వద్ద అయస్కాంత క్షేత్రం లేనప్పుడు టైప్ I సూపర్ కండక్టర్ల కోసం, పరివర్తన యొక్క వేడి (శోషణ లేదా విడుదల) సున్నాకి వెళుతుంది మరియు అందువల్ల ఉష్ణ సామర్థ్యంలో పెరుగుదలను ఎదుర్కొంటుంది, ఇది టైప్ II దశ పరివర్తన యొక్క లక్షణం. . సూపర్ కండక్టర్ యొక్క ఎలక్ట్రానిక్ సబ్‌సిస్టమ్ యొక్క ఉష్ణ సామర్థ్యం యొక్క ఈ ఉష్ణోగ్రత ఆధారపడటం, సూపర్ కండక్టర్ యొక్క గ్రౌండ్ స్థితి మరియు ప్రాథమిక ఉత్తేజితాల స్థాయి మధ్య ఎలక్ట్రాన్ల పంపిణీలో శక్తి అంతరం ఉనికిని సూచిస్తుంది. అనువర్తిత అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని మార్చడం ద్వారా సూపర్ కండక్టింగ్ స్థితి నుండి సాధారణ స్థితికి మారినప్పుడు, అప్పుడు వేడిని గ్రహించాలి (ఉదాహరణకు, నమూనా థర్మల్ ఇన్సులేట్ చేయబడితే, దాని ఉష్ణోగ్రత తగ్గుతుంది). మరియు ఇది 1వ ఆర్డర్ యొక్క దశ పరివర్తనకు అనుగుణంగా ఉంటుంది. టైప్ II సూపర్ కండక్టర్ల కోసం, ఏ పరిస్థితుల్లోనైనా సూపర్ కండక్టింగ్ నుండి సాధారణ స్థితికి మారడం అనేది టైప్ II యొక్క దశ పరివర్తన.

మీస్నర్ ప్రభావం

జీరో ఎలక్ట్రికల్ రెసిస్టెన్స్ కంటే సూపర్ కండక్టర్ యొక్క మరింత ముఖ్యమైన లక్షణం మీస్నర్ ఎఫెక్ట్ అని పిలవబడేది, ఇది సూపర్ కండక్టర్ అయస్కాంత ప్రవాహాన్ని బయటకు నెట్టివేస్తుంది B = 0. ఈ ప్రయోగాత్మక పరిశీలన నుండి, సూపర్ కండక్టర్ లోపల నిరంతర ప్రవాహాలు ఉన్నాయని నిర్ధారించబడింది, ఇది బాహ్య అనువర్తిత అయస్కాంత క్షేత్రానికి వ్యతిరేకమైన అంతర్గత అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని సృష్టిస్తుంది మరియు దానిని భర్తీ చేస్తుంది.

ఇచ్చిన ఉష్ణోగ్రత వద్ద తగినంత బలమైన అయస్కాంత క్షేత్రం పదార్ధం యొక్క సూపర్ కండక్టింగ్ స్థితిని నాశనం చేస్తుంది. Hc తీవ్రతతో అయస్కాంత క్షేత్రం, ఇచ్చిన ఉష్ణోగ్రత వద్ద ఒక పదార్ధం సూపర్ కండక్టింగ్ స్థితి నుండి సాధారణ స్థితికి మారడానికి కారణమవుతుంది, దీనిని క్లిష్టమైన క్షేత్రం అంటారు. సూపర్ కండక్టర్ యొక్క ఉష్ణోగ్రత తగ్గినప్పుడు, Hc విలువ పెరుగుతుంది. ఉష్ణోగ్రతపై క్లిష్టమైన ఫీల్డ్ యొక్క ఆధారపడటం వ్యక్తీకరణ ద్వారా మంచి ఖచ్చితత్వంతో వివరించబడింది

ఇక్కడ Hc0 అనేది సున్నా ఉష్ణోగ్రత వద్ద క్లిష్టమైన క్షేత్రం. క్రిటికల్ కంటే ఎక్కువ సాంద్రత కలిగిన విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని సూపర్ కండక్టర్ గుండా పంపినప్పుడు సూపర్ కండక్టివిటీ కూడా అదృశ్యమవుతుంది, ఎందుకంటే ఇది క్లిష్టమైన దానికంటే ఎక్కువ అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని సృష్టిస్తుంది.

లండన్ క్షణం

తిరిగే సూపర్ కండక్టర్ భ్రమణ అక్షంతో ఖచ్చితంగా సమలేఖనం చేయబడిన అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తుంది, ఫలితంగా వచ్చే అయస్కాంత క్షణాన్ని "లండన్ క్షణం" అంటారు. ఇది ప్రత్యేకించి, గ్రావిటీ ప్రోబ్ B శాస్త్రీయ ఉపగ్రహంలో ఉపయోగించబడింది, ఇక్కడ నాలుగు సూపర్ కండక్టింగ్ గైరోస్కోప్‌ల అయస్కాంత క్షేత్రాలను వాటి భ్రమణ అక్షాలను గుర్తించడానికి కొలుస్తారు. గైరోస్కోప్‌ల రోటర్‌లు దాదాపుగా సున్నితంగా ఉండే గోళాలు కాబట్టి, వాటి భ్రమణ అక్షాన్ని గుర్తించడానికి లండన్ క్షణాన్ని ఉపయోగించడం కొన్ని మార్గాలలో ఒకటి.

సూపర్ కండక్టివిటీ యొక్క అప్లికేషన్స్

అధిక-ఉష్ణోగ్రత సూపర్ కండక్టివిటీని పొందడంలో గణనీయమైన పురోగతి సాధించబడింది. మెటల్ సిరామిక్స్ ఆధారంగా, ఉదాహరణకు, కూర్పు YBa2Cu3Ox, పదార్థాలు పొందబడ్డాయి, దీని కోసం సూపర్ కండక్టింగ్ స్థితికి పరివర్తన యొక్క ఉష్ణోగ్రత Tc 77 K (నత్రజని ద్రవీకరణ యొక్క ఉష్ణోగ్రత) మించిపోయింది.

సూపర్ కండక్టివిటీ యొక్క దృగ్విషయం బలమైన అయస్కాంత క్షేత్రాలను ఉత్పత్తి చేయడానికి ఉపయోగించబడుతుంది, ఎందుకంటే బలమైన ప్రవాహాలు సూపర్ కండక్టర్ గుండా వెళుతున్నప్పుడు ఎటువంటి ఉష్ణ నష్టం ఉండదు, బలమైన అయస్కాంత క్షేత్రాలను సృష్టిస్తుంది. అయినప్పటికీ, అయస్కాంత క్షేత్రం సూపర్ కండక్టివిటీ యొక్క స్థితిని నాశనం చేస్తుందనే వాస్తవం కారణంగా, బలమైన అయస్కాంత క్షేత్రాలను పొందేందుకు అయస్కాంత క్షేత్రాలు అని పిలవబడేవి ఉపయోగించబడతాయి. టైప్ II సూపర్ కండక్టర్స్, ఇందులో సూపర్ కండక్టివిటీ మరియు అయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క సహజీవనం సాధ్యమవుతుంది. అటువంటి సూపర్ కండక్టర్లలో, ఒక అయస్కాంత క్షేత్రం నమూనాలోకి చొచ్చుకుపోయే సాధారణ లోహం యొక్క సన్నని దారాల రూపాన్ని కలిగిస్తుంది, వీటిలో ప్రతి ఒక్కటి మాగ్నెటిక్ ఫ్లక్స్ క్వాంటంను కలిగి ఉంటుంది. దారాల మధ్య పదార్ధం సూపర్ కండక్టింగ్‌గా ఉంటుంది. టైప్ II సూపర్ కండక్టర్‌లో పూర్తి మీస్నర్ ప్రభావం లేనందున, అయస్కాంత క్షేత్రం Hc2 యొక్క అధిక విలువల వరకు సూపర్ కండక్టివిటీ ఉంటుంది.
సూపర్ కండక్టర్ల ఆధారంగా ఫోటాన్ డిటెక్టర్లు ఉన్నాయి. కొందరు క్రిటికల్ కరెంట్ ఉనికిని ఉపయోగిస్తున్నారు, వారు జోసెఫ్సన్ ప్రభావం, ఆండ్రీవ్ ప్రతిబింబం మొదలైనవాటిని కూడా ఉపయోగిస్తారు. అందువలన, IR పరిధిలో సింగిల్ ఫోటాన్‌లను రికార్డ్ చేయడానికి సూపర్ కండక్టింగ్ సింగిల్-ఫోటాన్ డిటెక్టర్లు (SSPD) ఉన్నాయి, ఇవి డిటెక్టర్‌ల కంటే అనేక ప్రయోజనాలను కలిగి ఉన్నాయి. ఇతర రిజిస్ట్రేషన్ పద్ధతులను ఉపయోగించి ఒకే విధమైన పరిధి (PMTలు, మొదలైనవి).
టైప్ II సూపర్ కండక్టర్స్‌లోని వోర్టెక్స్‌లను మెమరీ సెల్‌లుగా ఉపయోగించవచ్చు. కొన్ని మాగ్నెటిక్ సోలిటాన్‌లు ఇప్పటికే ఇలాంటి అప్లికేషన్‌లను కనుగొన్నాయి. మరింత సంక్లిష్టమైన రెండు మరియు త్రిమితీయ అయస్కాంత సోలిటాన్‌లు కూడా ఉన్నాయి, ఇవి ద్రవాలలో వోర్టిసెస్‌ను గుర్తుకు తెస్తాయి, వాటిలో ప్రస్తుత రేఖల పాత్ర మాత్రమే ప్రాథమిక అయస్కాంతాలు (డొమైన్‌లు) వరుసలో ఉన్న పంక్తుల ద్వారా ఆడబడుతుంది.

లోహాలలో ఎలక్ట్రాన్లు
ఐసోటోప్ ప్రభావం యొక్క ఆవిష్కరణ అంటే సూపర్ కండక్టివిటీ అనేది క్రిస్టల్ లాటిస్‌లోని కండక్షన్ ఎలక్ట్రాన్లు మరియు అణువుల మధ్య పరస్పర చర్యల వల్ల సంభవించవచ్చు. ఇది సూపర్ కండక్టివిటీకి ఎలా దారితీస్తుందో గుర్తించడానికి, మేము మెటల్ యొక్క నిర్మాణాన్ని చూడాలి. అన్ని స్ఫటికాకార ఘనపదార్థాల మాదిరిగానే, లోహాలు ఖచ్చితమైన క్రమంలో అంతరిక్షంలో అమర్చబడిన ధనాత్మకంగా చార్జ్ చేయబడిన అణువులను కలిగి ఉంటాయి. అణువులను ఉంచిన క్రమాన్ని వాల్‌పేపర్‌పై పునరావృత నమూనాతో పోల్చవచ్చు, అయితే నమూనా తప్పనిసరిగా మూడు కోణాలలో పునరావృతం కావాలి. వాహక ఎలక్ట్రాన్లు కాంతి వేగం 0.01 నుండి 0.001 వరకు వేగంతో క్రిస్టల్ యొక్క పరమాణువుల మధ్య కదులుతాయి; వారి కదలిక విద్యుత్ ప్రవాహం.

పరిచయం

అధ్యాయం 1 సూపర్ కండక్టివిటీ యొక్క దృగ్విషయం యొక్క ఆవిష్కరణ

1.2 సూపర్ కండక్టింగ్ పదార్థాలు

1.3 మీస్నర్ ప్రభావం

1.4 ఐసోటోపిక్ ప్రభావం

అధ్యాయం 2 సూపర్ కండక్టివిటీ సిద్ధాంతం

2.1 BCS సిద్ధాంతం

2.4 ఎలక్ట్రాన్ జతల నిర్మాణం

2.5 ఫోనాన్‌ల కారణంగా ఎలక్ట్రాన్‌ల మధ్య ప్రభావవంతమైన పరస్పర చర్య

2.6 కానానికల్ బోగోలియుబోవ్ పరివర్తన

2.7 మధ్యస్థ స్థితి

2.8 టైప్ II సూపర్ కండక్టర్స్

2.9 సూపర్ కండక్టివిటీ యొక్క థర్మోడైనమిక్స్

2.10 టన్నెల్ పరిచయం మరియు జోసెఫ్సన్ ప్రభావం

2.11 మాగ్నెటిక్ ఫ్లక్స్ పరిమాణీకరణ (స్థూల ప్రభావం)

2.12 నైట్ షిఫ్ట్

2.13 అధిక ఉష్ణోగ్రత సూపర్ కండక్టివిటీ

అధ్యాయం 3. సైన్స్ అండ్ టెక్నాలజీలో సూపర్ కండక్టివిటీ అప్లికేషన్

3.1 సూపర్ కండక్టింగ్ అయస్కాంతాలు

3.2 సూపర్ కండక్టింగ్ ఎలక్ట్రానిక్స్

3.3 సూపర్ కండక్టివిటీ మరియు ఎనర్జిటిక్స్

3.4 మాగ్నెటిక్ సస్పెన్షన్లు మరియు బేరింగ్లు

ముగింపు

గ్రంథ పట్టిక

పరిచయం

చాలా లోహాలు మరియు మిశ్రమాలకు, కొన్ని డిగ్రీల కెల్విన్ ఉష్ణోగ్రత వద్ద, ప్రతిఘటన ఆకస్మికంగా సున్నాకి వెళుతుంది. సూపర్ కండక్టివిటీ అని పిలువబడే ఈ దృగ్విషయాన్ని మొదటిసారిగా 1911లో కమెర్లింగ్ ఒన్నెస్ కనుగొన్నారు. ఈ దృగ్విషయం ఉన్న పదార్ధాలను సూపర్ కండక్టర్స్ అంటారు. 1957లో, J. బర్డీన్, L. కూపర్, J. ష్రిఫెర్ సూపర్ కండక్టివిటీ యొక్క సూక్ష్మదర్శిని సిద్ధాంతాన్ని అభివృద్ధి చేశారు, ఈ దృగ్విషయాన్ని ప్రాథమికంగా అర్థం చేసుకోవడం సాధ్యమైంది. BCS సిద్ధాంతం సూపర్ కండక్టివిటీ రంగంలో ప్రాథమిక వాస్తవాలను వివరించింది (నిరోధకత లేకపోవడం, ఐసోటోప్ ద్రవ్యరాశిపై Tc ఆధారపడటం, అనంత వాహకత (E = 0), మీస్నర్ ప్రభావం (B = 0), ఘాతాంక ఆధారపడటం T = 0 సమీపంలో ఎలక్ట్రానిక్ ఉష్ణ సామర్థ్యం, ​​మొదలైనవి). అనేక సైద్ధాంతిక ముగింపులు ప్రయోగంతో మంచి పరిమాణాత్మక ఒప్పందాన్ని చూపుతాయి. అనేక సమస్యలు ఇంకా అభివృద్ధి చేయవలసి ఉంది (ఆవర్తన వ్యవస్థలో సూపర్ కండక్టింగ్ లోహాల పంపిణీ, సూపర్ కండక్టింగ్ సమ్మేళనాల కూర్పు మరియు నిర్మాణంపై Tc ఆధారపడటం, అత్యధిక పరివర్తన ఉష్ణోగ్రతతో సూపర్ కండక్టర్లను పొందే అవకాశం మొదలైనవి). ప్రయోగాత్మక మరియు సైద్ధాంతిక పరిశోధన యొక్క విజయాలు ఈ భౌతిక దృగ్విషయాన్ని మాస్టరింగ్ చేసే పనిని ప్రారంభించడానికి నిజమైన అవకాశాన్ని అందించాయి. దాదాపు 100 సంవత్సరాలుగా, ఈ ప్రాంతంలో అభివృద్ధి జరుగుతోంది, కొత్త సూపర్ కండక్టింగ్ పదార్థాలు కనుగొనబడ్డాయి మరియు అధిక-ఉష్ణోగ్రత సూపర్ కండక్టర్ల కోసం అన్వేషణ జరుగుతోంది. ఇటీవలి సంవత్సరాలలో, ముఖ్యంగా సూపర్ కండక్టివిటీ సిద్ధాంతం సృష్టించిన తర్వాత, సాంకేతిక సూపర్ కండక్టివిటీ తీవ్రంగా అభివృద్ధి చెందుతోంది.

ఔచిత్యం. నేడు, సూపర్ కండక్టివిటీ అనేది భౌతిక శాస్త్రంలో ఎక్కువగా అధ్యయనం చేయబడిన రంగాలలో ఒకటి, ఇది ఇంజనీరింగ్ అభ్యాసానికి తీవ్రమైన అవకాశాలను తెరుస్తుంది. సూపర్ కండక్టివిటీ యొక్క దృగ్విషయం ఆధారంగా పరికరాలు విస్తృతంగా మారాయి, ఆధునిక ఎలక్ట్రానిక్స్, లేదా మెడిసిన్ లేదా ఆస్ట్రోనాటిక్స్ అవి లేకుండా చేయలేవు.

లక్ష్యం. సూపర్ కండక్టివిటీ యొక్క దృగ్విషయాన్ని మరింత వివరంగా పరిగణించండి, దాని లక్షణాలు, ఆచరణాత్మక అప్లికేషన్, BCS సిద్ధాంతాన్ని అధ్యయనం చేయండి మరియు ఈ భౌతిక రంగం అభివృద్ధికి అవకాశాలను కూడా కనుగొనండి.

1) సూపర్ కండక్టివిటీ అంటే ఏమిటి, దాని సంభవించిన కారణాలు మరియు ఒక పదార్ధం సాధారణ స్థితి నుండి సూపర్ కండక్టింగ్ స్థితికి మారడానికి గల పరిస్థితులను కనుగొనండి.

2) సూపర్ కండక్టింగ్ స్థితిని నాశనం చేయడానికి గల కారణాలను వివరించండి.

3) సూపర్ కండక్టర్ల లక్షణాలు మరియు అనువర్తనాలను బహిర్గతం చేయండి.

ఒక వస్తువు. ఈ కోర్సు పని యొక్క లక్ష్యం సూపర్ కండక్టివిటీ, సూపర్ కండక్టర్ల దృగ్విషయం.

అంశం. సబ్జెక్ట్ సూపర్ కండక్టర్ల లక్షణాలు మరియు వాటి అప్లికేషన్లు.

ఆచరణాత్మక ఉపయోగం. సూపర్ కండక్టివిటీ యొక్క దృగ్విషయం బలమైన అయస్కాంత క్షేత్రాలను ఉత్పత్తి చేయడానికి ఉపయోగించబడుతుంది, మాడ్యులేటర్లు, రెక్టిఫైయర్లు, స్విచ్‌లు, పెర్సిస్టర్‌లు మరియు పెర్సిస్ట్రాన్‌లు మరియు కొలిచే సాధనాల నిర్మాణం కోసం సూపర్ కండక్టర్లను ఉపయోగిస్తారు.

పరిశోధనా పద్ధతులు. శాస్త్రీయ సాహిత్యం యొక్క విశ్లేషణ.

అధ్యాయం 1. సూపర్ కండక్టివిటీ యొక్క దృగ్విషయం యొక్క ఆవిష్కరణ

1.1 మొదటి ప్రయోగాత్మక వాస్తవాలు

1911లో, లైడెన్‌లో, డచ్ భౌతిక శాస్త్రవేత్త హెచ్. కమెర్లింగ్ ఒన్నెస్ మొదటిసారిగా సూపర్ కండక్టివిటీ యొక్క దృగ్విషయాన్ని గమనించారు. ఈ సమస్య ముందుగా అధ్యయనం చేయబడింది, ఉష్ణోగ్రత తగ్గడంతో, లోహాల నిరోధకత తగ్గింది. తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల రంగంలో అతని మొదటి అధ్యయనాలలో ఒకటి మెర్క్యూరీ సర్క్యూట్‌తో ఒక ప్రయోగం సమయంలో ఉష్ణోగ్రతపై విద్యుత్ నిరోధకతపై ఆధారపడటం. పాదరసం అప్పుడు స్వేదనం ద్వారా పొందగలిగే స్వచ్ఛమైన లోహంగా పరిగణించబడింది. Hg యొక్క విద్యుత్ నిరోధకత యొక్క ఉష్ణోగ్రత వైవిధ్యాన్ని అధ్యయనం చేస్తూ, 4.2 0 K కంటే తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద, పాదరసం ఆచరణాత్మకంగా దాని నిరోధకతను కోల్పోతుందని అతను కనుగొన్నాడు. ఈ ప్రయోగం కోసం, అతను ఒక ఉపకరణాన్ని ఉపయోగించాడు (Fig. 1), దీనిలో ఏడు U- ఆకారపు నాళాలు 0.005 mm 2 క్రాస్-సెక్షన్‌తో అనుసంధానించబడి విలోమంగా ఉంటాయి. పాదరసం థ్రెడ్ యొక్క కొనసాగింపును విచ్ఛిన్నం చేయకుండా పాదరసం యొక్క ఉచిత కుదింపు మరియు విస్తరణ కోసం ఈ రకమైన నాళాలు అవసరం. పాయింట్లు 1 మరియు 2 వద్ద, 5 మరియు 6 పాయింట్ల వద్ద గొట్టాలు 3 మరియు 4 ద్వారా సరఫరా చేయబడింది, పాదరసం సర్క్యూట్ యొక్క విభాగాలలో వోల్టేజ్ డ్రాప్ కొలుస్తారు.

పాదరసంతో అతని ప్రయోగాల ఫలితాలను మూర్తి 2 చూపిస్తుంది. ప్రతిఘటన సున్నాకి తగ్గిన ఉష్ణోగ్రత పరిధి చాలా ఇరుకైనదని గమనించాలి.

అన్నం. 2. ఉష్ణోగ్రతపై ప్లాటినం మరియు పాదరసం నిరోధకతపై ఆధారపడటం.

గ్రాఫ్ 4.2 0 K ఉష్ణోగ్రత వద్ద పాదరసం యొక్క విద్యుత్ నిరోధకత అకస్మాత్తుగా అదృశ్యమైందని చూపిస్తుంది. విద్యుత్ నిరోధకత సున్నాగా ఉన్న కండక్టర్ యొక్క ఈ స్థితిని సూపర్ కండక్టివిటీ అని పిలుస్తారు మరియు ఈ స్థితిలో ఉన్న పదార్ధాలను సూపర్ కండక్టర్స్ అంటారు. ఒక పదార్ధం సూపర్ కండక్టింగ్ స్థితికి మారడం అనేది చాలా ఇరుకైన ఉష్ణోగ్రత పరిధిలో (డిగ్రీలో వందల వంతు) జరుగుతుంది మరియు అందువల్ల పరివర్తన ఒక నిర్దిష్ట ఉష్ణోగ్రత Tc వద్ద సంభవిస్తుందని నమ్ముతారు, దీనిని సూపర్ కండక్టింగ్‌కు పదార్ధం యొక్క పరివర్తన యొక్క క్లిష్టమైన ఉష్ణోగ్రత అని పిలుస్తారు. రాష్ట్రం.

సూపర్ కండక్టివిటీని రెండు విధాలుగా ప్రయోగాత్మకంగా గమనించవచ్చు:

1) కరెంట్ ప్రవహించే సాధారణ ఎలక్ట్రికల్ సర్క్యూట్‌లో సూపర్ కండక్టర్ లింక్‌ను చేర్చడం ద్వారా. సూపర్ కండక్టింగ్ స్థితికి మారే సమయంలో, ఈ లింక్ చివర్లలో సంభావ్య వ్యత్యాసం సున్నా అవుతుంది;

2) సూపర్ కండక్టర్ యొక్క రింగ్‌ను దానికి లంబంగా అయస్కాంత క్షేత్రంలో ఉంచడం ద్వారా. Tc క్రింద రింగ్‌ను చల్లబరిచిన తర్వాత, ఫీల్డ్‌ను ఆఫ్ చేయండి. ఫలితంగా, రింగ్‌లో నిరంతర విద్యుత్ ప్రవాహం ప్రేరేపించబడుతుంది. అటువంటి రింగ్‌లో కరెంట్ నిరవధికంగా తిరుగుతుంది.

కమెర్లింగ్ - ఒన్నెస్ లైడెన్ నుండి కేంబ్రిడ్జ్ వరకు ప్రవహించే కరెంట్‌తో సూపర్ కండక్టింగ్ రింగ్‌ను రవాణా చేయడం ద్వారా దీనిని ప్రదర్శించారు. అనేక ప్రయోగాలలో, సూపర్ కండక్టింగ్ రింగ్‌లో ప్రస్తుత అటెన్యుయేషన్ లేకపోవడం సుమారు ఒక సంవత్సరం పాటు గమనించబడింది. 1959లో, కాలిన్స్ రెండున్నర సంవత్సరాలుగా కరెంట్‌లో ఎలాంటి తగ్గుదల కనిపించలేదని నివేదించాడు. .

సూపర్ కండక్టర్ల నుండి క్లోజ్డ్ లూప్‌లో కరెంట్ సృష్టించబడితే, ఈ కరెంట్ EMF మూలం లేకుండా ప్రసరించడం కొనసాగుతుందని ప్రయోగాలు చూపించాయి. సూపర్ కండక్టర్లలో ఫోకాల్ట్ ప్రవాహాలు చాలా కాలం పాటు కొనసాగుతాయి మరియు జూల్ హీట్ లేకపోవడం వల్ల మసకబారడం లేదు (300A వరకు ఉన్న ప్రవాహాలు వరుసగా చాలా గంటలు ప్రవహిస్తూనే ఉంటాయి). అనేక విభిన్న కండక్టర్ల ద్వారా కరెంట్ ప్రవహించే అధ్యయనం సూపర్ కండక్టర్ల మధ్య పరిచయాల నిరోధకత కూడా సున్నా అని తేలింది. సూపర్ కండక్టివిటీ యొక్క విలక్షణమైన లక్షణం హాల్ దృగ్విషయం లేకపోవడం. సాధారణ కండక్టర్లలో, అయస్కాంత క్షేత్రం ప్రభావంతో, లోహంలోని కరెంట్ మార్చబడుతుంది, సూపర్ కండక్టర్లలో ఈ దృగ్విషయం లేదు. సూపర్ కండక్టర్‌లోని కరెంట్ దాని స్థానంలో స్థిరంగా ఉంటుంది.

కింది కారకాల ప్రభావంతో సూపర్ కండక్టివిటీ అదృశ్యమవుతుంది:

1) ఉష్ణోగ్రత పెరుగుదల;

ఉష్ణోగ్రత నిర్దిష్ట Tkకి పెరిగినప్పుడు, గుర్తించదగిన ఓహ్మిక్ నిరోధకత దాదాపు అకస్మాత్తుగా కనిపిస్తుంది. సూపర్ కండక్టివిటీ నుండి కండక్టివిటీకి పరివర్తన చాలా కోణీయంగా ఉంటుంది మరియు నమూనా మరింత సజాతీయంగా ఉంటుంది (ఒకే స్ఫటికాలలో ఏటవాలు పరివర్తన గమనించవచ్చు).

2) తగినంత బలమైన అయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క చర్య;

సూపర్ కండక్టింగ్ స్థితి నుండి సాధారణ స్థితికి మారడం అనేది క్లిష్టమైన Tc కంటే తక్కువ ఉష్ణోగ్రత వద్ద అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని పెంచడం ద్వారా సాధించబడుతుంది, దీనిలో సూపర్ కండక్టివిటీ నాశనమయ్యే కనిష్ట క్షేత్రం Bc. ఉష్ణోగ్రతపై క్లిష్టమైన క్షేత్రం యొక్క ఆధారపడటం అనుభావిక సూత్రం ద్వారా వివరించబడింది:

ఇక్కడ B 0 అనేది సంపూర్ణ సున్నా ఉష్ణోగ్రతకి ఎక్స్‌ట్రాపోలేటెడ్ క్రిటికల్ ఫీల్డ్. కొన్ని పదార్ధాలకు మొదటి డిగ్రీ వరకు T మీద ఆధారపడటం కనిపిస్తుంది. మేము బాహ్య క్షేత్ర బలాన్ని పెంచడం ప్రారంభిస్తే, దాని క్లిష్టమైన విలువ వద్ద, సూపర్ కండక్టివిటీ కూలిపోతుంది. మనం క్రిటికల్ టెంపరేచర్ పాయింట్‌కి ఎంత దగ్గరగా ఉంటే, సూపర్ కండక్టివిటీ ప్రభావాన్ని నాశనం చేయడానికి బాహ్య అయస్కాంత క్షేత్ర బలం తక్కువగా ఉండాలి మరియు దీనికి విరుద్ధంగా, సంపూర్ణ సున్నాకి సమానమైన ఉష్ణోగ్రత వద్ద, సాధించడానికి ఇతర సందర్భాల్లో బలం గరిష్టంగా ఉండాలి. అదే ప్రభావం. ఈ సంబంధం క్రింది గ్రాఫ్ (Fig. 3) ద్వారా వివరించబడింది.

మేము బాహ్య క్షేత్ర బలాన్ని పెంచడం ప్రారంభిస్తే, దాని క్లిష్టమైన విలువ వద్ద, సూపర్ కండక్టివిటీ కూలిపోతుంది. మనం క్రిటికల్ టెంపరేచర్ పాయింట్‌కి ఎంత దగ్గరగా ఉంటే, సూపర్ కండక్టివిటీ ప్రభావాన్ని నాశనం చేయడానికి బాహ్య అయస్కాంత క్షేత్ర బలం తక్కువగా ఉండాలి మరియు దీనికి విరుద్ధంగా, సంపూర్ణ సున్నాకి సమానమైన ఉష్ణోగ్రత వద్ద, సాధించడానికి ఇతర సందర్భాల్లో బలం గరిష్టంగా ఉండాలి. అదే ప్రభావం. అయస్కాంత క్షేత్రం ఒక సూపర్ కండక్టర్‌పై పనిచేసినప్పుడు, ఒక ప్రత్యేక రకమైన హిస్టెరిసిస్ గమనించబడుతుంది, అంటే, అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని పెంచడం ద్వారా, సూపర్ కండక్టివిటీ నాశనమైతే (H - ఫీల్డ్ బలం, H నుండి - పెరిగిన ఫీల్డ్ బలం):

అప్పుడు, ఫీల్డ్ తీవ్రత తగ్గడంతో, సూపర్ కండక్టివిటీ ఫీల్డ్ కింద మళ్లీ కనిపిస్తుంది, నమూనా నుండి నమూనాకు మారుతుంది మరియు సాధారణంగా 10% Hc ఉంటుంది.

3) నమూనాలో తగినంత అధిక కరెంట్ సాంద్రత;

ప్రస్తుత బలం పెరుగుదల కూడా సూపర్ కండక్టివిటీ యొక్క అదృశ్యానికి దారితీస్తుంది, అంటే Tk తగ్గుతుంది, తక్కువ ఉష్ణోగ్రత, అధిక కరెంట్ బలం సాధారణ వాహకతకు దారి తీస్తుంది.

4) బాహ్య ఒత్తిడిలో మార్పు;

బాహ్య పీడనం pలో మార్పు Tkలో మార్పుకు మరియు అయస్కాంత క్షేత్ర బలంలో మార్పుకు కారణమవుతుంది, ఇది సూపర్ కండక్టివిటీని నాశనం చేస్తుంది.

1.2 సూపర్ కండక్టింగ్ పదార్థాలు

పాదరసం మాత్రమే కాకుండా, ఇతర లోహాలు మరియు మిశ్రమాలు కూడా తగినంతగా చల్లబడినప్పుడు విద్యుత్ నిరోధకత సున్నాగా మారుతుందని తరువాత కనుగొనబడింది.

నియోబియం (9.22 0 K) స్వచ్ఛమైన పదార్ధాలలో అత్యధిక క్లిష్టమైన ఉష్ణోగ్రతను కలిగి ఉంది మరియు ఇరిడియం అత్యల్ప (0.14 0 K) కలిగి ఉంటుంది. క్లిష్టమైన ఉష్ణోగ్రత పదార్ధం యొక్క రసాయన కూర్పుపై మాత్రమే కాకుండా, క్రిస్టల్ యొక్క నిర్మాణంపై కూడా ఆధారపడి ఉంటుంది. ఉదాహరణకు, గ్రే టిన్ అనేది సెమీకండక్టర్, మరియు వైట్ టిన్ అనేది 3.72 0 K ఉష్ణోగ్రత వద్ద సూపర్ కండక్టింగ్ స్థితికి వెళ్లే లోహం. లాంతనమ్ (b-La మరియు b-La) యొక్క రెండు స్ఫటికాకార సవరణలు వేర్వేరు క్లిష్టమైన ఉష్ణోగ్రతలను కలిగి ఉంటాయి. సూపర్ కండక్టింగ్ స్థితి (b -La T k =4.8 0 K, c-La T k =5.95 0 K). కాబట్టి, సూపర్ కండక్టివిటీ అనేది వ్యక్తిగత పరమాణువుల ఆస్తి కాదు, మొత్తం నమూనా యొక్క నిర్మాణంతో అనుబంధించబడిన సామూహిక ప్రభావం.

మంచి కండక్టర్లు (వెండి, బంగారం మరియు రాగి) ఈ ఆస్తిని కలిగి ఉండవు, కానీ సాధారణ పరిస్థితుల్లో చాలా పేలవమైన కండక్టర్లుగా ఉండే అనేక ఇతర పదార్థాలు, దీనికి విరుద్ధంగా, చేస్తాయి. ఇది పరిశోధకులకు పూర్తి ఆశ్చర్యాన్ని కలిగించింది మరియు ఈ దృగ్విషయం యొక్క వివరణను మరింత క్లిష్టతరం చేసింది. సూపర్ కండక్టర్లలో ఎక్కువ భాగం స్వచ్ఛమైన పదార్థాలు కాదు, వాటి మిశ్రమాలు మరియు సమ్మేళనాలు. అంతేకాకుండా, రెండు నాన్-సూపర్ కండక్టింగ్ పదార్ధాల మిశ్రమం సూపర్ కండక్టింగ్ లక్షణాలను కలిగి ఉంటుంది. టైప్ I మరియు టైప్ II సూపర్ కండక్టర్స్ ఉన్నాయి.

టైప్ I సూపర్ కండక్టర్స్ మొత్తం 20 కంటే ఎక్కువ లోహాలు ఉన్నాయి, వాటిలో గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద మంచి కండక్టర్లు లేవు, కానీ, దీనికి విరుద్ధంగా, గది ఉష్ణోగ్రత (పాదరసం, సీసం) , టైటానియం, మొదలైనవి).

రెండవ రకానికి చెందిన సూపర్ కండక్టర్లు రసాయన సమ్మేళనాలు మరియు మిశ్రమాలు, మరియు ఇవి తప్పనిసరిగా సమ్మేళనాలు లేదా లోహాల మిశ్రమాలు కానవసరం లేదు, ఇవి వాటి స్వచ్ఛమైన రూపంలో మొదటి రకానికి చెందిన సూపర్ కండక్టర్లు. ఉదాహరణకు, MoN, WC, CuS సమ్మేళనాలు టైప్ II సూపర్ కండక్టర్లు, అయితే Mo, W, Cu మరియు ముఖ్యంగా N, C మరియు S సూపర్ కండక్టర్లు కావు. టైప్ II సూపర్ కండక్టర్ల సంఖ్య అనేక వందలు మరియు పెరుగుతూనే ఉంది. .

చాలా కాలం వరకు, వివిధ లోహాలు మరియు సమ్మేళనాల యొక్క సూపర్ కండక్టింగ్ స్థితిని చాలా తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద మాత్రమే పొందవచ్చు, ద్రవ హీలియం సహాయంతో సాధించవచ్చు. 1986 ప్రారంభం నాటికి, క్లిష్టమైన ఉష్ణోగ్రత యొక్క గరిష్టంగా గమనించిన విలువ ఇప్పటికే 23 0 K.

1.3 మీస్నర్ ప్రభావం

1933లో, మీస్నర్ మరియు ఓచ్‌సెన్‌ఫెల్డ్‌లు సూపర్ కండక్టివిటీ యొక్క దృగ్విషయం వెనుక ఆదర్శ వాహకత కంటే ఎక్కువ ఉందని నిర్ధారించారు, అంటే జీరో రెసిస్టివిటీ. ఫీల్డ్ బాహ్య మూలం ద్వారా సృష్టించబడిందా లేదా సూపర్ కండక్టర్ ద్వారా ప్రవహించే విద్యుత్తుతో సంబంధం లేకుండా సూపర్ కండక్టర్ నుండి అయస్కాంత క్షేత్రం బయటకు నెట్టబడిందని వారు కనుగొన్నారు (Fig. 4). అయస్కాంత క్షేత్రం సూపర్ కండక్టింగ్ నమూనా యొక్క మందంలోకి చొచ్చుకుపోదని తేలింది.

మూర్తి 4. సూపర్ కండక్టర్ నుండి మాగ్నెటిక్ ఇండక్షన్ ఫ్లక్స్ బయటకు నెట్టడం.

సూపర్ కండక్టింగ్ స్థితికి పరివర్తన యొక్క క్లిష్టమైన ఉష్ణోగ్రత కంటే ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద, బాహ్య అయస్కాంత క్షేత్రంలో ఉంచిన నమూనాలో, ఏదైనా లోహంలో వలె, లోపల ఉన్న అయస్కాంత క్షేత్ర ప్రేరణ సున్నాకి భిన్నంగా ఉంటుంది. ఒకవేళ, బాహ్య అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని ఆపివేయకుండా, ఉష్ణోగ్రత క్రమంగా తగ్గితే, సూపర్ కండక్టింగ్ స్థితికి మారే సమయంలో, అయస్కాంత క్షేత్రం నమూనా నుండి బయటకు నెట్టివేయబడుతుంది మరియు లోపల ఉన్న అయస్కాంత క్షేత్ర ఇండక్షన్ సున్నా అవుతుంది (B = 0 ) ఈ ప్రభావాన్ని మీస్నర్ ప్రభావం అని పిలుస్తారు.

తెలిసినట్లుగా, లోహాలు, ఫెర్రో అయస్కాంతాలను మినహాయించి, బాహ్య అయస్కాంత క్షేత్రం లేనప్పుడు సున్నా అయస్కాంత ప్రేరణను కలిగి ఉంటాయి. పదార్థంలో ఎల్లప్పుడూ ఉండే ప్రాథమిక ప్రవాహాల యొక్క అయస్కాంత క్షేత్రాలు వాటి స్థానం యొక్క పూర్తి యాదృచ్ఛికత కారణంగా పరస్పరం భర్తీ చేయబడటం దీనికి కారణం.

బాహ్య అయస్కాంత క్షేత్రంలో ఉంచబడి, అవి అయస్కాంతీకరించబడతాయి, అనగా. ఒక అయస్కాంత క్షేత్రం లోపల "ప్రేరేపితమైనది". బాహ్య అయస్కాంత క్షేత్రంలోకి ప్రవేశపెట్టబడిన పదార్ధం యొక్క మొత్తం అయస్కాంత క్షేత్రం బాహ్య మరియు అంతర్గత అయస్కాంత క్షేత్రాల యొక్క ఇండక్షన్ యొక్క వెక్టర్ మొత్తానికి సమానమైన అయస్కాంత ప్రేరణ ద్వారా వర్గీకరించబడుతుంది, అనగా. . ఈ సందర్భంలో, మొత్తం అయస్కాంత క్షేత్రం అయస్కాంత క్షేత్రం కంటే ఎక్కువగా లేదా తక్కువగా ఉండవచ్చు.

ఇండక్షన్ ద్వారా అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని సృష్టించడంలో పదార్ధం యొక్క భాగస్వామ్య స్థాయిని నిర్ణయించడానికి, ఇండక్షన్ విలువల నిష్పత్తి కనుగొనబడుతుంది. గుణకం µ ఒక పదార్ధం యొక్క అయస్కాంత పారగమ్యత అంటారు. బాహ్య అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని వర్తింపజేసినప్పుడు, ఫలితంగా వచ్చే అంతర్గత క్షేత్రం బాహ్య (µ > 1)కి జోడించబడిన పదార్ధాలను పారా అయస్కాంతాలు అంటారు. గుణకం >1 వద్ద, నమూనాలోని బాహ్య క్షేత్రం తగ్గుతుంది.

డయామాగ్నెటిక్ పదార్ధాలలో (<1) наблюдается ослабление приложенного поля. В сверхпроводниках В=0, что соответствует нулевой магнитной проницаемости. В поверхностном слое металла возникает стационарный электрический ток, собственное магнитное поле которого противоположно приложенному полю и компенсирует его, что в результате и приводит к нулевому значению индукции в толще образца.

స్థిరమైన సూపర్ కండక్టింగ్ ప్రవాహాల ఉనికి క్రింది ప్రయోగంలో వెల్లడైంది: ఒక సూపర్ కండక్టింగ్ గోళాన్ని మెటల్ సూపర్ కండక్టింగ్ రింగ్ పైన ఉంచినట్లయితే, దాని ఉపరితలంపై నిరంతర సూపర్ కండక్టింగ్ కరెంట్ ప్రేరేపించబడుతుంది. దీని సంభవం డయామాగ్నెటిక్ ప్రభావానికి దారితీస్తుంది మరియు రింగ్ మరియు గోళం మధ్య వికర్షక శక్తుల ఆవిర్భావానికి దారితీస్తుంది, దీని ఫలితంగా గోళం రింగ్ పైన తేలుతుంది. నమూనాలోకి ఫీల్డ్ చొచ్చుకుపోయే లోతు సూపర్ కండక్టర్ యొక్క ప్రధాన లక్షణాలలో ఒకటి. సాధారణంగా వ్యాప్తి లోతు సుమారు 100...400E. పెరుగుతున్న ఉష్ణోగ్రతతో, అయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క చొచ్చుకుపోయే లోతు చట్టం ప్రకారం పెరుగుతుంది:

ఒక సూపర్ కండక్టర్‌లోకి అయస్కాంత క్షేత్రం చొచ్చుకుపోయే లోతు యొక్క సరళమైన అంచనాను సోదరులు ఫ్రిట్జ్ మరియు హన్స్ లండన్ అందించారు. ఈ అంచనాను అందజేద్దాం. మేము కాలక్రమేణా నెమ్మదిగా మారుతున్న ఫీల్డ్‌లతో వ్యవహరిస్తున్నామని మేము ఊహిస్తాము. సూపర్ కండక్టర్లు ఫెర్రో అయస్కాంతం కానందున, ఎలక్ట్రోడైనమిక్స్ యొక్క ప్రాథమిక సమీకరణాల మధ్య వ్యత్యాసాన్ని మనం విస్మరించవచ్చు మరియు రూపంలో వ్రాయవచ్చు.

అంతేకాకుండా, సమయానికి సంబంధించి పాక్షిక మరియు మొత్తం ఉత్పన్నాల మధ్య వ్యత్యాసాన్ని కూడా మేము నిర్లక్ష్యం చేస్తాము. కేవలం సూపర్ కండక్టింగ్ ఎలక్ట్రాన్ల కదలిక ద్వారా ప్రవాహాలు సృష్టించబడతాయని ఊహిస్తూ, అటువంటి ఎలక్ట్రాన్ల ఏకాగ్రత ఎక్కడ ఉందో మనం మరింత వ్రాస్తాము. సమయానికి సంబంధించి భేదం తర్వాత మనకు లభిస్తుంది: అయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క ప్రభావాన్ని నిర్లక్ష్యం చేసినట్లయితే, ఎలక్ట్రాన్ యొక్క త్వరణాన్ని సమీకరణం నుండి కనుగొనవచ్చు. అప్పుడు

పేరు పరిచయం చేయబడింది

మొదటి సమీకరణం (4)కి సంబంధించి, పరిమాణాలను మినహాయించి మరియు సమీకరణాల నుండి (4) మరియు (5) మేము పొందుతాము

ఈ సమీకరణం సంతృప్తి చెందింది, అయితే అటువంటి పరిష్కారం మీస్నర్ ప్రభావానికి అనుగుణంగా ఉండదు, ఎందుకంటే సూపర్ కండక్టర్ లోపల తప్పనిసరిగా ఉండాలి. అదనపు పరిష్కారం పొందబడింది ఎందుకంటే ఉత్పన్నం సమయంలో సమయానికి సంబంధించి భేదం యొక్క ఆపరేషన్ రెండుసార్లు ఉపయోగించబడింది. ఈ పరిష్కారాన్ని స్వయంచాలకంగా తొలగించడానికి, లండన్‌లు చివరి సమీకరణంలో ఉత్పన్నాన్ని వెక్టర్ ద్వారా భర్తీ చేయాలనే పరికల్పనను ప్రవేశపెట్టారు. ఇది ఇస్తుంది

సూపర్ కండక్టర్‌లోకి అయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క చొచ్చుకుపోయే లోతును నిర్ణయించడానికి, రెండోది దాని ఒక వైపున ఉన్న విమానం ద్వారా పరిమితం చేయబడిందని అనుకుందాం. సూపర్ కండక్టర్ లోపల ఉన్న అక్షాన్ని దాని సరిహద్దుకు నార్మల్‌గా మారుద్దాం. అయస్కాంత క్షేత్రం అక్షానికి సమాంతరంగా ఉండనివ్వండి. అప్పుడు

మరియు సమీకరణం (8) ఇస్తుంది

వద్ద అదృశ్యమయ్యే ఈ సమీకరణానికి పరిష్కారం రూపాన్ని కలిగి ఉంటుంది

ఏకీకరణ స్థిరాంకం సూపర్ కండక్టర్ యొక్క ఉపరితలంపై ఫీల్డ్‌ను ఇస్తుంది. పొడవు మీద, అయస్కాంత క్షేత్రం ఒక కారకం ద్వారా తగ్గుతుంది. లోహంలోకి ఫీల్డ్ చొచ్చుకుపోయే లోతు యొక్క కొలతగా విలువ తీసుకోబడుతుంది.

సంఖ్యాపరమైన అంచనాను పొందేందుకు, మేము ప్రతి లోహ పరమాణువుకు ఒక సూపర్ కండక్టింగ్ ఎలక్ట్రాన్ ఉంటుందని ఊహిస్తాము, ఇది cm -3ని ఊహిస్తుంది. అప్పుడు ఫార్ములా (6) ఉపయోగించి మేము cm ను కనుగొంటాము, ఇది పరిమాణం యొక్క క్రమంలో ప్రత్యక్ష కొలతల ద్వారా పొందిన విలువలతో సమానంగా ఉంటుంది.

సూపర్ కండక్టర్ యొక్క ఉపరితల పొర దానిలోని నాన్ జీరో అయస్కాంత క్షేత్ర బలంతో అనుబంధించబడిన ప్రత్యేక లక్షణాలను కలిగి ఉంటుంది. ఈ లక్షణాలు అధిక క్లిష్టమైన క్షేత్రాలతో సూపర్ కండక్టర్ల ఉత్పత్తిపై చాలా ముఖ్యమైన ప్రభావాన్ని చూపుతాయి.

ఉపరితల ప్రవాహాలు, తరచుగా షీల్డింగ్ కరెంట్‌లు అని పిలుస్తారు, అనువర్తిత క్షేత్రం నమూనాలోకి అయస్కాంత ప్రవాహాన్ని చొచ్చుకుపోకుండా నిరోధించినప్పుడు పరిస్థితి ఏర్పడుతుంది. బాహ్య క్షేత్రంలో ఒక పదార్ధం లోపల అయస్కాంత ప్రవాహం సున్నా అయితే, అది ఆదర్శవంతమైన డయామాగ్నెటిజంను ప్రదర్శిస్తుందని చెప్పబడింది. అనువర్తిత క్షేత్ర సాంద్రత సున్నాకి తగ్గినప్పుడు, నమూనా అయస్కాంతీకరించని స్థితిలోనే ఉంటుంది. మరొక సందర్భంలో, పరివర్తన ఉష్ణోగ్రత పైన ఉన్న నమూనాకు అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని వర్తింపజేసినప్పుడు, చివరి చిత్రం గమనించదగ్గ విధంగా మారుతుంది. చాలా లోహాలకు (ఫెర్రో అయస్కాంతాలు తప్ప), సాపేక్ష అయస్కాంత పారగమ్యత ఐక్యతకు దగ్గరగా ఉంటుంది. కాబట్టి, నమూనా లోపల అయస్కాంత ఫ్లక్స్ సాంద్రత అనువర్తిత క్షేత్రం యొక్క ఫ్లక్స్ సాంద్రతకు దాదాపు సమానంగా ఉంటుంది. శీతలీకరణ తర్వాత విద్యుత్ నిరోధకత అదృశ్యం అయస్కాంతీకరణను ప్రభావితం చేయదు మరియు మాగ్నెటిక్ ఫ్లక్స్ పంపిణీ మారదు. మేము ఇప్పుడు అనువర్తిత క్షేత్రాన్ని సున్నాకి తగ్గిస్తే, సూపర్ కండక్టర్ లోపల మాగ్నెటిక్ ఫ్లక్స్ సాంద్రత మారదు, లోపల అయస్కాంత ప్రవాహాన్ని నిర్వహిస్తుంది. ఫలితంగా, నమూనా అన్ని సమయాలలో అయస్కాంతీకరించబడి ఉంటుంది. అందువలన, ఒక ఆదర్శ కండక్టర్ యొక్క అయస్కాంతీకరణ బాహ్య పరిస్థితులలో మార్పుల క్రమం మీద ఆధారపడి ఉంటుంది.

అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని సూపర్ కండక్టర్ నుండి బయటకు నెట్టడం వల్ల కలిగే ప్రభావాన్ని అయస్కాంతీకరణ గురించిన ఆలోచనల ఆధారంగా వివరించవచ్చు. బాహ్య అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని పూర్తిగా భర్తీ చేసే స్క్రీనింగ్ కరెంట్‌లు, నమూనాకు ఒక అయస్కాంత క్షణం mని అందజేస్తే, అయస్కాంతీకరణ M సంబంధం ద్వారా వ్యక్తీకరించబడుతుంది:

ఇక్కడ V అనేది నమూనా యొక్క వాల్యూమ్. మైనస్ వన్‌కు సమానమైన అయస్కాంత ససెప్టబిలిటీతో ఆదర్శవంతమైన ఫెర్రో అయస్కాంతం యొక్క అయస్కాంతీకరణకు అనుగుణంగా షీల్డింగ్ ప్రవాహాలు మాగ్నెటైజేషన్ రూపానికి దారితీస్తాయని మేము చెప్పగలం.

మీస్నర్ ప్రభావం మరియు సూపర్ కండక్టివిటీ యొక్క దృగ్విషయం దగ్గరి సంబంధం కలిగి ఉంటాయి మరియు ఇది సాధారణ నమూనా యొక్క పరిణామం, ఇది సూపర్ కండక్టివిటీ సిద్ధాంతం ద్వారా స్థాపించబడింది, దృగ్విషయం కనుగొనబడిన అర్ధ శతాబ్దానికి పైగా సృష్టించబడింది.

1.4 ఐసోటోపిక్ ప్రభావం

1950లో, E. మాక్స్‌వెల్ మరియు C. రేనాల్డ్‌లు ఐసోటోప్ ప్రభావాన్ని కనుగొన్నారు, ఇది సూపర్ కండక్టివిటీ యొక్క ఆధునిక సిద్ధాంతం యొక్క సృష్టికి చాలా ముఖ్యమైనది. పాదరసం యొక్క అనేక సూపర్ కండక్టింగ్ ఐసోటోపుల అధ్యయనం సూపర్ కండక్టింగ్ స్థితికి పరివర్తన యొక్క క్లిష్టమైన ఉష్ణోగ్రత మరియు ఐసోటోపుల ద్రవ్యరాశి మధ్య సంబంధం ఉందని తేలింది. ఐసోటోప్ యొక్క ద్రవ్యరాశి M 199.5 నుండి 203.4కి మారినప్పుడు, క్లిష్టమైన ఉష్ణోగ్రత 4.185 నుండి 4.14 K కి మార్చబడింది. ఈ సూపర్ కండక్టింగ్ రసాయన మూలకం కోసం, తగినంత ఖచ్చితత్వంతో సమర్థించబడే ఒక ఫార్ములా స్థాపించబడింది:

ఇక్కడ const ప్రతి మూలకానికి నిర్దిష్ట విలువను కలిగి ఉంటుంది.

ఐసోటోప్ యొక్క ద్రవ్యరాశి క్రిస్టల్ లాటిస్ యొక్క లక్షణం, ఎందుకంటే దీనికి ప్రధాన సహకారం లోహ అయాన్లచే చేయబడుతుంది. ద్రవ్యరాశి అనేక జాలక లక్షణాలను నిర్ణయిస్తుంది. లాటిస్ వైబ్రేషన్ల ఫ్రీక్వెన్సీ ద్రవ్యరాశికి సంబంధించినదని తెలుసు:

సూపర్ కండక్టివిటీ, ఇది ఒక మెటల్ యొక్క ఎలక్ట్రానిక్ సిస్టమ్ యొక్క ఆస్తి, ఐసోటోప్ ప్రభావం యొక్క ఆవిష్కరణ కారణంగా, క్రిస్టల్ లాటిస్ యొక్క స్థితితో సంబంధం కలిగి ఉంటుంది. పర్యవసానంగా, లోహ జాలకతో ఎలక్ట్రాన్ల పరస్పర చర్య కారణంగా సూపర్ కండక్టివిటీ ప్రభావం ఏర్పడుతుంది. ఈ పరస్పర చర్య దాని సాధారణ స్థితిలో మెటల్ యొక్క ప్రతిఘటనకు బాధ్యత వహిస్తుంది. కొన్ని పరిస్థితులలో, ఇది ప్రతిఘటన యొక్క అదృశ్యానికి దారితీయాలి, అంటే సూపర్ కండక్టివిటీ ప్రభావానికి దారి తీస్తుంది.

1.5 సూపర్ కండక్టివిటీ సిద్ధాంతం యొక్క సృష్టికి అవసరమైన అవసరాలు

సూపర్ కండక్టర్ల లక్షణాలను విజయవంతంగా వివరించిన మొదటి సిద్ధాంతం 1935లో ప్రతిపాదించబడిన F. లండన్ మరియు G. లండన్ సిద్ధాంతం. వారి సిద్ధాంతంలో లండన్‌లు సూపర్ కండక్టర్ యొక్క రెండు-ద్రవ నమూనాపై ఆధారపడి ఉన్నాయి. సూపర్ కండక్టర్‌లో ఏకాగ్రతతో “సూపర్ కండక్టింగ్” ఎలక్ట్రాన్‌లు మరియు ఏకాగ్రతతో “సాధారణ” ఎలక్ట్రాన్‌లు ఉన్నప్పుడు మొత్తం వాహకత ఏకాగ్రత ఎక్కడ ఉంటుంది అని నమ్ముతారు). సూపర్ కండక్టింగ్ ఎలక్ట్రాన్ల సాంద్రత పెరుగుతున్న కొద్దీ తగ్గుతుంది మరియు వద్ద సున్నాకి వెళుతుంది. ఇది అన్ని ఎలక్ట్రాన్ల సాంద్రతకు మొగ్గు చూపినప్పుడు. సూపర్ కండక్టింగ్ ఎలక్ట్రాన్ల కరెంట్ ప్రతిఘటన లేకుండా నమూనా గుండా ప్రవహిస్తుంది.

లండన్, మాక్స్‌వెల్ యొక్క సమీకరణాలకు అదనంగా, అటువంటి సూపర్ కండక్టర్‌లో విద్యుదయస్కాంత క్షేత్రానికి సమీకరణాలను పొందింది, దాని నుండి దాని ప్రాథమిక లక్షణాలు అనుసరించబడ్డాయి: డైరెక్ట్ కరెంట్ మరియు ఐడియల్ డయామాగ్నెటిజంకు నిరోధకత లేకపోవడం. అయితే, లండన్‌ల సిద్ధాంతం దృగ్విషయంగా ఉన్నందున, “సూపర్ కండక్టింగ్” ఎలక్ట్రాన్‌లు అంటే ఏమిటి అనే ప్రధాన ప్రశ్నకు ఇది సమాధానం ఇవ్వలేదు. అదనంగా, ఇది అనేక ఇతర లోపాలను కలిగి ఉంది, వీటిని V.L. గింజ్‌బర్గ్ మరియు L.D. లాండౌ.

గింజ్‌బర్గ్-లాండౌ సిద్ధాంతంలో, సూపర్ కండక్టర్ల లక్షణాలను వివరించడానికి క్వాంటం మెకానిక్స్ ఉపయోగించబడింది. ఈ సిద్ధాంతంలో, సూపర్ కండక్టింగ్ ఎలక్ట్రాన్ల మొత్తం సెట్ ఒక ప్రాదేశిక కోఆర్డినేట్ యొక్క వేవ్ ఫంక్షన్ ద్వారా వివరించబడింది. సాధారణంగా చెప్పాలంటే, ఘనపదార్థంలో ఎలక్ట్రాన్ల వేవ్ ఫంక్షన్ కోఆర్డినేట్‌ల ఫంక్షన్. ఫంక్షన్‌ను పరిచయం చేయడం ద్వారా, అన్ని సూపర్ కండక్టింగ్ ఎలక్ట్రాన్‌ల యొక్క పొందికైన, స్థిరమైన ప్రవర్తన స్థాపించబడింది. నిజానికి, అన్ని ఎలక్ట్రాన్లు సరిగ్గా ఒకే విధంగా, స్థిరమైన పద్ధతిలో ప్రవర్తిస్తే, వాటి ప్రవర్తనను వివరించడానికి, ఒక ఎలక్ట్రాన్ యొక్క ప్రవర్తనను వివరించడానికి అదే వేవ్ ఫంక్షన్ సరిపోతుంది, అనగా. ఒక వేరియబుల్ యొక్క విధులు.

A.A. అబ్రికోసోవ్ యొక్క రచనలలో మరింత అభివృద్ధి చేయబడిన గింజ్‌బర్గ్-లాండౌ సిద్ధాంతం, సూపర్ కండక్టర్ల యొక్క అనేక లక్షణాలను వివరించినప్పటికీ, ఇది మైక్రోస్కోపిక్ స్థాయిలో సూపర్ కండక్టివిటీ యొక్క దృగ్విషయాన్ని అర్థం చేసుకోలేకపోయింది.

ఈ అధ్యాయం సూపర్ కండక్టివిటీ యొక్క దృగ్విషయం యొక్క ఆవిష్కరణ, మొదటి ప్రయోగాత్మక వాస్తవాలు, మొదటి సిద్ధాంతాలు, అలాగే సూపర్ కండక్టర్ల యొక్క కొన్ని లక్షణాలను చర్చిస్తుంది.

పై వాటిని విశ్లేషించడం ద్వారా, ఈ క్రింది తీర్మానాలను తీసుకోవచ్చు:

1) విద్యుత్ నిరోధకత సున్నాగా ఉండే కండక్టర్ యొక్క ఈ స్థితిని సూపర్ కండక్టివిటీ అంటారు, మరియు ఈ స్థితిలో ఉన్న పదార్ధాలను సూపర్ కండక్టర్స్ అంటారు.

2) సూపర్ కండక్టర్లలో ఫోకాల్ట్ ప్రవాహాలు చాలా కాలం పాటు కొనసాగుతాయి మరియు జూల్ హీట్ లేకపోవడం వల్ల మసకబారడం లేదు (300A వరకు ఉన్న ప్రవాహాలు వరుసగా చాలా గంటలు ప్రవహిస్తూనే ఉంటాయి).

3) కింది కారకాల ప్రభావంతో సూపర్ కండక్టివిటీ అదృశ్యమవుతుంది: ఉష్ణోగ్రత పెరుగుదల, తగినంత బలమైన అయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క చర్య, నమూనాలో తగినంత అధిక ప్రస్తుత సాంద్రత, బాహ్య పీడనంలో మార్పు.

4) ఈ క్షేత్రం ఎలా సృష్టించబడుతుందనే దానితో సంబంధం లేకుండా అయస్కాంత క్షేత్రం సూపర్ కండక్టర్ నుండి బయటకు నెట్టబడుతుంది - బాహ్య మూలం లేదా సూపర్ కండక్టర్ ద్వారా ప్రవహించే కరెంట్.

5) సూపర్ కండక్టింగ్ స్థితికి పరివర్తన యొక్క క్లిష్టమైన ఉష్ణోగ్రత మరియు ఐసోటోపుల ద్రవ్యరాశి మధ్య సంబంధం ఉంది, దీనిని ఐసోటోప్ ప్రభావం అంటారు.

6) ఐసోటోపిక్ ప్రభావం సూపర్ కండక్టివిటీ సృష్టిలో లాటిస్ వైబ్రేషన్‌లు పాల్గొంటాయని సూచించింది.

అధ్యాయం 2. సూపర్ కండక్టివిటీ సిద్ధాంతం

2.1 BCS సిద్ధాంతం

1957లో, బార్డీన్, కూపర్ మరియు ష్రిఫెర్ సూపర్ కండక్టింగ్ స్టేట్ ఆఫ్ మ్యాటర్ (BCS సిద్ధాంతం) యొక్క స్థిరమైన సిద్ధాంతాన్ని నిర్మించారు. లాండౌకు చాలా కాలం ముందు, హీలియం II యొక్క సూపర్ ఫ్లూయిడిటీ సిద్ధాంతం సృష్టించబడింది. సూపర్ ఫ్లూయిడిటీ అనేది మాక్రోస్కోపిక్ క్వాంటం ప్రభావం అని తేలింది. ఏది ఏమైనప్పటికీ, హీలియం పరమాణువులు సున్నా స్పిన్‌తో బోస్-ఐన్‌స్టీన్ గణాంకాలను పాటించడం వల్ల లాండౌ యొక్క సిద్ధాంతాన్ని సూపర్ కండక్టివిటీ యొక్క దృగ్విషయానికి బదిలీ చేయడం అడ్డుకుంది. ఎలక్ట్రాన్లు, సగం స్పిన్ కలిగి, పౌలీ సూత్రం మరియు ఫెర్మి-డైరాక్ గణాంకాలకు కట్టుబడి ఉంటాయి. అటువంటి కణాల కోసం, సూపర్ ఫ్లూయిడిటీ సంభవించడానికి అవసరమైన బోస్-ఐన్స్టీన్ సంక్షేపణం అసాధ్యం. ఎలక్ట్రాన్లు సున్నా స్పిన్ కలిగి మరియు బోస్ కణాల వలె ప్రవర్తించే జంటలుగా వర్గీకరించబడతాయని శాస్త్రవేత్తలు సూచించారు. వారితో సంబంధం లేకుండా 1958లో ఎన్.ఎన్. బోగోలియుబోవ్ సూపర్ కండక్టివిటీ సిద్ధాంతం యొక్క మరింత అధునాతన సంస్కరణను అభివృద్ధి చేశాడు.

BCS సిద్ధాంతం ఒక ఆదర్శవంతమైన నమూనాను సూచిస్తుంది, దీనిలో మెటల్ యొక్క నిర్మాణ లక్షణాలు ఇప్పటివరకు పూర్తిగా విస్మరించబడ్డాయి. లోహం ఫెర్మీ గణాంకాలను పాటించే ఎలక్ట్రాన్ వాయువుతో నిండిన సంభావ్య పెట్టెగా పరిగణించబడుతుంది. కూలంబ్ వికర్షణ శక్తులు వ్యక్తిగత ఎలక్ట్రాన్ల మధ్య పనిచేస్తాయి, పరమాణు కోర్ల క్షేత్రం ద్వారా ఎక్కువగా బలహీనపడతాయి. సూపర్ కండక్టివిటీలో ఐసోటోప్ ప్రభావం లాటిస్ (ఫోనాన్‌లతో) యొక్క థర్మల్ వైబ్రేషన్‌లతో ఎలక్ట్రాన్ల పరస్పర చర్య యొక్క ఉనికిని సూచిస్తుంది.

లోహంలో కదులుతున్న ఎలక్ట్రాన్ విద్యుత్ శక్తుల ద్వారా నమూనా యొక్క క్రిస్టల్ లాటిస్‌ను వికృతీకరిస్తుంది మరియు ధ్రువపరుస్తుంది. దీని వలన ఏర్పడిన జాలక అయాన్ల స్థానభ్రంశం ఇతర ఎలక్ట్రాన్ యొక్క స్థితిలో ప్రతిబింబిస్తుంది, ఎందుకంటే ఇది ఇప్పుడు ధ్రువణ లాటిస్ రంగంలో దాని ఆవర్తన నిర్మాణాన్ని కొంతవరకు మార్చింది. అందువలన, క్రిస్టల్ లాటిస్ ఎలక్ట్రానిక్ పరస్పర చర్యలలో మధ్యంతర మాధ్యమంగా పనిచేస్తుంది, ఎందుకంటే దాని సహాయంతో ఎలక్ట్రాన్లు ఒకదానికొకటి ఆకర్షణను గ్రహించాయి. అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద, తగినంత తీవ్రమైన థర్మల్ మోషన్ కణాలను ఒకదానికొకటి దూరంగా నెట్టివేస్తుంది, ఆకర్షణ శక్తిని సమర్థవంతంగా తగ్గిస్తుంది. కానీ తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద, ఆకర్షణీయమైన శక్తులు చాలా ముఖ్యమైన పాత్ర పోషిస్తాయి.

రెండు ఎలక్ట్రాన్లు ఖాళీ ప్రదేశంలో ఉంటే ఒకదానికొకటి వికర్షిస్తాయి. పర్యావరణంలో, వారి పరస్పర చర్య యొక్క శక్తి సమానంగా ఉంటుంది:

ఇక్కడ e అనేది మాధ్యమం యొక్క విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం. పర్యావరణం అలా ఉంటే<0, то одноименные заряды, в том числе и электроны, будут притягиваться. Кристаллическая решетка некоторых веществ является той средой, в которой выполняется это условие, а значит при определенных температурах возможно возникновение эффекта сверхпроводимости. Таким образом, эффект взаимного притяжения электронов не противоречит законам физики, так как происходим в некоторой среде.

T = 0 0 K వద్ద ఒక లోహాన్ని పరిశీలిద్దాం. దాని క్రిస్టల్ లాటిస్ "సున్నా" వైబ్రేషన్‌లకు లోనవుతుంది, దీని ఉనికి క్వాంటం-మెకానికల్ అనిశ్చితి సంబంధంతో ముడిపడి ఉంటుంది. ఒక క్రిస్టల్‌లో కదులుతున్న ఎలక్ట్రాన్ వైబ్రేషన్ మోడ్‌కు అంతరాయం కలిగిస్తుంది మరియు లాటిస్‌ను ఉత్తేజిత స్థితికి బదిలీ చేస్తుంది. మునుపటి శక్తి స్థాయికి తిరిగి వచ్చే పరివర్తన శక్తి యొక్క ఉద్గారంతో కూడి ఉంటుంది, మరొక ఎలక్ట్రాన్ ద్వారా సంగ్రహించబడుతుంది మరియు దానిని ఉత్తేజపరుస్తుంది. క్రిస్టల్ లాటిస్ యొక్క ప్రేరేపణ ధ్వని క్వాంటా - ఫోనాన్‌లచే వివరించబడింది, కాబట్టి పైన వివరించిన ప్రక్రియను ఒక ఎలక్ట్రాన్ ద్వారా ఫోనాన్ ఉద్గారంగా మరియు మరొక ఎలక్ట్రాన్ ద్వారా దాని శోషణగా సూచించబడుతుంది, అయితే క్రిస్టల్ లాటిస్ ట్రాన్స్‌మిటర్‌గా మధ్యంతర పాత్రను పోషిస్తుంది. ఫోనాన్ల మార్పిడి వారి పరస్పర ఆకర్షణను నిర్ణయిస్తుంది.

తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద, ఎలక్ట్రాన్ల కూలంబ్ వికర్షక శక్తులపై అనేక పదార్ధాల పట్ల ఈ ఆకర్షణ ప్రబలంగా ఉంటుంది. ఈ సందర్భంలో, ఎలక్ట్రానిక్ సిస్టమ్ కనెక్ట్ చేయబడిన సమిష్టిగా మారుతుంది మరియు దానిని ఉత్తేజపరిచేందుకు, కొంత పరిమిత శక్తి యొక్క వ్యయం అవసరం. ఈ సందర్భంలో ఎలక్ట్రానిక్ సిస్టమ్ యొక్క శక్తి స్పెక్ట్రం నిరంతరంగా ఉండదు - ఉత్తేజిత స్థితి భూమి స్థితి నుండి శక్తి గ్యాప్ ద్వారా వేరు చేయబడుతుంది.

ఫెర్మి ఉపరితలం సమీపంలోని ఎలక్ట్రాన్ల శక్తి స్పెక్ట్రం యొక్క స్వభావంలో ఒక లోహం యొక్క సాధారణ స్థితి సూపర్ కండక్టింగ్ స్థితికి భిన్నంగా ఉంటుందని ఇప్పుడు నిర్ధారించబడింది. తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద సాధారణ స్థితిలో, ఎలక్ట్రానిక్ ప్రేరేపణ అనేది ఎలక్ట్రాన్ ప్రారంభంలో ఆక్రమిత స్థితి నుండి (<к F) под поверхностью Ферми в свободное состояние к (>F) ఫెర్మి ఉపరితలం పైన. గోళాకార ఫెర్మి ఉపరితలం విషయంలో అటువంటి ఎలక్ట్రాన్-హోల్ జతని ఉత్తేజపరిచేందుకు అవసరమైన శక్తి సమానం

k మరియు k 1 ఫెర్మి ఉపరితలానికి చాలా దగ్గరగా ఉంటాయి కాబట్టి.

సూపర్‌కండక్టర్‌లోని ఎలక్ట్రానిక్ సిస్టమ్‌ని బంధించిన జతల ఎలక్ట్రాన్‌లు (కూపర్ జతలు) మరియు ప్రేరేపణ జంట విచ్ఛిన్నం చేయడంగా సూచించవచ్చు. ఎలక్ట్రాన్ జత యొక్క పరిమాణం సుమారు ~ 10 -4 సెం.మీ., జాలక కాలం యొక్క పరిమాణం 10 -8 సెం.మీ. అంటే, జతలోని ఎలక్ట్రాన్లు భారీ దూరంలో ఉన్నాయి.

ఒక సూపర్ కండక్టింగ్ స్థితిలో ఉన్న లోహం యొక్క అత్యంత లక్షణ లక్షణం ఏమిటంటే, ఒక జత యొక్క ఉత్తేజిత శక్తి ఎల్లప్పుడూ ఒక నిర్దిష్ట నిర్దిష్ట విలువ 2Dని మించి ఉంటుంది, దీనిని జత చేసే శక్తి అంటారు. మరో మాటలో చెప్పాలంటే, తక్కువ-శక్తి వైపున ఉత్తేజిత శక్తి స్పెక్ట్రంలో అంతరం ఉంది. ఉదాహరణకు, Hg, Pb, V, Nb లోహాలకు, 2D విలువ 18 0 K, 29 0 K, 18 0 K మరియు 30 0 K ఉష్ణోగ్రతల వద్ద ఉష్ణ శక్తికి అనుగుణంగా ఉంటుంది.

జత చేసే శక్తి యొక్క పరిమాణం నేరుగా ప్రయోగాత్మకంగా కొలుస్తారు: విద్యుదయస్కాంత వికిరణం యొక్క శోషణను అధ్యయనం చేస్తున్నప్పుడు, ధ్వని క్షీణతలో ఘాతాంక మార్పును అధ్యయనం చేసేటప్పుడు, ఫ్రీక్వెన్సీ ђш = 2Дతో మాత్రమే రేడియేషన్ గ్రహించబడుతుంది.

శక్తి వర్ణపటంలో ఖాళీ ఉంటే, సిస్టమ్ యొక్క క్వాంటం పరివర్తనాలు ఎల్లప్పుడూ సాధ్యం కాదు. ఎలక్ట్రానిక్ వ్యవస్థ తక్కువ వేగంతో ఉత్తేజితం కాదు, అందువల్ల, ఎలక్ట్రాన్ల కదలిక ఘర్షణ లేకుండా జరుగుతుంది, అంటే ప్రతిఘటన లేదు. నిర్దిష్ట క్రిటికల్ కరెంట్ వద్ద, ఎలక్ట్రానిక్ సిస్టమ్ తదుపరి శక్తి స్థాయికి వెళ్లగలదు మరియు సూపర్ కండక్టివిటీ కూలిపోతుంది.

2.2 శక్తి వర్ణపటంలో గ్యాప్

ఎనర్జీ గ్యాప్ ఉనికి యొక్క మొదటి సూచనలు సూపర్ కండక్టర్ యొక్క ఎలక్ట్రానిక్ హీట్ కెపాసిటీ యొక్క క్షయం యొక్క ఘాతాంక చట్టం నుండి పొందబడ్డాయి:

c es ~ g T k e - bTk / T ~ c ns e - bTk / T . (16)

సూపర్ కండక్టర్లలో శక్తి అంతరం నేరుగా ప్రయోగాత్మకంగా గమనించబడుతుంది మరియు స్పెక్ట్రమ్‌లోని గ్యాప్ ఉనికిని నిర్ధారించడమే కాకుండా, దాని పరిమాణం కూడా కొలవబడుతుంది. ~10E మందపాటి సన్నని నాన్-కండక్టింగ్ పొర ద్వారా ఎలక్ట్రాన్ల పరివర్తన, సాధారణ మరియు సూపర్ కండక్టింగ్ ఫిల్మ్‌లను వేరు చేయడం అధ్యయనం చేయబడింది. అవరోధం సమక్షంలో, అవరోధం గుండా ఎలక్ట్రాన్ పరిమిత సంభావ్యత ఉంటుంది. ఒక సాధారణ లోహంలో అన్ని శక్తి స్థాయిలు గరిష్టంగా e F వరకు, e F -D వరకు సూపర్ కండక్టింగ్ మెటల్‌లో నింపబడతాయి. ఈ సందర్భంలో, ప్రస్తుత పాస్ అసాధ్యం.

సూపర్ కండక్టర్‌లో శక్తి అంతరం ఉండటం వలన పరివర్తన సంభవించే సంబంధిత స్థితుల లేకపోవటానికి దారితీస్తుంది. పరివర్తన జరగాలంటే, సిస్టమ్ తప్పనిసరిగా బాహ్య విద్యుత్ క్షేత్రంలో ఉంచాలి. ఫీల్డ్‌లో, స్థాయిల మొత్తం చిత్రం మారుతుంది. వర్తించే బాహ్య వోల్టేజ్ D/eకి సమానంగా మారితే ప్రభావం సాధ్యమవుతుంది. టన్నెల్ కరెంట్ పరిమిత వోల్టేజ్ U వద్ద కనిపిస్తుంది, eU శక్తి అంతరానికి సమానంగా ఉన్నప్పుడు. ఏకపక్షంగా తక్కువ అనువర్తిత వోల్టేజ్ వద్ద టన్నెలింగ్ కరెంట్ లేకపోవడం శక్తి అంతరం ఉనికికి రుజువు.

ప్రస్తుతం, అటువంటి అంతరాన్ని గుర్తించడానికి మరియు దాని వెడల్పును కొలవడానికి అనేక పద్ధతులు అభివృద్ధి చేయబడ్డాయి. వాటిలో ఒకటి లోహాల ద్వారా సుదూర పరారుణ ప్రాంతంలో విద్యుదయస్కాంత తరంగాల శోషణను అధ్యయనం చేయడంపై ఆధారపడి ఉంటుంది. పద్ధతి యొక్క ఆలోచన క్రింది విధంగా ఉంది. విద్యుదయస్కాంత తరంగాల ప్రవాహాన్ని ఒక సూపర్ కండక్టర్ వద్ద నిర్దేశించినట్లయితే మరియు వాటి ఫ్రీక్వెన్సీ u నిరంతరం మారుతూ ఉంటే, ఈ రేడియేషన్ యొక్క క్వాంటా V యొక్క శక్తి గ్యాప్ వెడల్పు E w కంటే తక్కువగా ఉన్నంత వరకు (ఒకవేళ ఉంటే, వాస్తవానికి), రేడియేషన్ శక్తిని సూపర్ కండక్టర్ గ్రహించకూడదు. ఫ్రీక్వెన్సీ వద్ద, దీని కోసం ђш к = Е ь, రేడియేషన్ యొక్క తీవ్రమైన శోషణ ప్రారంభమవుతుంది, ఇది సాధారణ లోహంలో దాని విలువలకు పెరుగుతుంది. Shk కొలవడం ద్వారా, మీరు గ్యాప్ E sh యొక్క వెడల్పును నిర్ణయించవచ్చు.

ప్రయోగాలు అన్ని తెలిసిన సూపర్ కండక్టర్లలో ప్రసరణ ఎలక్ట్రాన్ల శక్తి స్పెక్ట్రంలో ఖాళీ ఉనికిని పూర్తిగా నిర్ధారించాయి. ఉదాహరణగా, పట్టిక అనేక లోహాల కోసం T = 0 0 K వద్ద గ్యాప్ వెడల్పు E w మరియు సూపర్ కండక్టింగ్ స్థితికి వాటి పరివర్తన యొక్క క్లిష్టమైన ఉష్ణోగ్రతను చూపుతుంది. ఈ పట్టికలోని డేటా నుండి గ్యాప్ E చాలా ఇరుకైనదని స్పష్టంగా తెలుస్తుంది ~ 10 -3 -10 -2 eV; గ్యాప్ వెడల్పు మరియు క్లిష్టమైన పరివర్తన ఉష్ణోగ్రత Tc మధ్య ప్రత్యక్ష కనెక్షన్ ఉంది: ఎక్కువ Tc, విస్తృత గ్యాప్ Ec. సిద్ధాంతం

BCS E sh (0)తో T kకి సంబంధించిన కింది ఉజ్జాయింపు వ్యక్తీకరణకు దారి తీస్తుంది:

E sh (0) = 3.5 kT k, (17)

ఇది అనుభవం ద్వారా బాగా ధృవీకరించబడింది.

సూపర్ కండక్టివిటీ సిద్ధాంతంలో, ఐసోట్రోపిక్ మోడల్ కోసం చాలా ఫలితాలు పొందబడ్డాయి. నిజమైన లోహాలు వాస్తవానికి అనిసోట్రోపిక్, ఇది అనేక ప్రయోగాలలో స్పష్టంగా కనిపిస్తుంది. చాలా విస్తృత అంచనాల క్రింద, మేము సూత్రాన్ని పొందవచ్చు:

ప్రేరణ p దిశలో యూనిట్ వెక్టర్ ఎక్కడ ఉంది; మరియు ఉపరితలం యొక్క ఫెర్మి వ్యాసార్థం వెక్టర్ మరియు దానిపై వేగాలు. పరిమాణం దిశపై ఆధారపడి ఉంటుంది. ప్రయోగాత్మక డేటా ప్రకారం, మార్పు. అదే సమయంలో, ఉష్ణోగ్రత ఆధారపడటం అన్ని దిశలకు ఒకే విధంగా ఉంటుంది, అనగా. .

టేబుల్ 1.

పదార్ధం
E sh (0),10 -3 eV
E = 3.5 kT k

ఉష్ణ సామర్థ్యం కోసం సైద్ధాంతిక మరియు ప్రయోగాత్మక డేటాను పోల్చినప్పుడు అనిసోట్రోపి ఇప్పటికే కనిపిస్తుంది. తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద

కనిష్ట గ్యాప్ ఎక్కడ ఉంది మరియు సైద్ధాంతిక వక్రరేఖ ప్రకారం (ఐసోట్రోపిక్ మోడల్ కోసం), కొంత సగటు అంతరం ఎక్కడ ఉంటుంది. అందువల్ల, ఒక నియమం వలె, వద్ద సైద్ధాంతిక వక్రత ప్రయోగాత్మకమైనది కంటే తక్కువగా ఉంటుంది.

గ్యాప్ అనిసోట్రోపిని మరింత వివరంగా నిర్ణయించడానికి వివిధ పద్ధతులు ఉన్నాయి. ఈ విధంగా, సింగిల్-క్రిస్టల్ సింగిల్-కోర్ సూపర్ కండక్టర్స్ యొక్క ఉష్ణ వాహకతను కొలవడం, కనీస గ్యాప్ ప్రధాన అక్షం యొక్క దిశలో ఉందా లేదా బేసల్ ప్లేన్‌లో ఉందా అని నిర్ణయించడం సాధ్యపడుతుంది. సూపర్ కండక్టర్లలో ఒకటి ఒకే క్రిస్టల్ అయితే టన్నెల్ కాంటాక్ట్‌తో చేసిన ప్రయోగాల నుండి గ్యాప్ అనిసోట్రోపి యొక్క స్వభావాన్ని కూడా స్థాపించవచ్చు. అనిసోట్రోపిపై అత్యంత ఆసక్తికరమైన ఫలితాలు ధ్వని శోషణపై ప్రయోగాల నుండి పొందబడ్డాయి. ధ్వని యొక్క పౌనఃపున్యం జంటల బంధన శక్తి అయితే, తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద శోషణ ఉత్తేజితాలపై మాత్రమే జరుగుతుంది, అనగా. దామాషా ప్రకారం. అయినప్పటికీ, ధ్వని శోషణ యొక్క యంత్రాంగం విలోమ చెరెన్కోవ్ ప్రభావం అని మేము పరిగణనలోకి తీసుకోవాలి. దీని అర్థం ధ్వని ప్రచారం యొక్క దిశలో వేగం ప్రొజెక్షన్ ధ్వని వేగంతో సమానంగా ఉన్న ఎలక్ట్రాన్ల ద్వారా మాత్రమే ధ్వని గ్రహించబడుతుంది, అనగా. . కానీ లోహంలోని ఎలక్ట్రాన్ల వేగం cm/sec, మరియు ధ్వని వేగం cm/sec; దీని అర్థం, అనగా. లంబంగా, మరో మాటలో చెప్పాలంటే, ఫెర్మి ఉపరితలం ఒక విమానం లంబంగా ఖండన ఫలితంగా ఆకృతిపై ఉన్న ఎలక్ట్రాన్ల ద్వారా ధ్వని గ్రహించబడుతుంది. దీని దృష్ట్యా, తక్కువ-ఉష్ణోగ్రత ధ్వని శోషణ ఈ ఆకృతిపై గ్యాప్ యొక్క కనీస విలువ ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది. ధ్వని ప్రచారం యొక్క దిశను మార్చడం ద్వారా, మీరు గ్యాప్ గురించి చాలా వివరణాత్మక సమాచారాన్ని పొందవచ్చు.

లోపాలను సూపర్ కండక్టర్‌లోకి ప్రవేశపెట్టినప్పుడు థర్మోడైనమిక్ పరిమాణంలో మార్పు ఐసోట్రోపిక్ మోడల్ కంటే ఎక్కువగా ఉంటుందని గ్యాప్ యొక్క అనిసోట్రోపి కూడా వ్యక్తమవుతుంది. ఉదాహరణకు, (స్వచ్ఛమైన మెటల్ కోసం) పోలిస్తే తగ్గుదలతో, అనగా. సగటు స్క్వేర్ అనిసోట్రోపికి అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది.

2.3 గ్యాప్‌లెస్ సూపర్ కండక్టివిటీ

BCS సిద్ధాంతం సృష్టించిన మొదటి సంవత్సరాల్లో, ఎలక్ట్రానిక్ స్పెక్ట్రంలో శక్తి అంతరం ఉండటం సూపర్ కండక్టివిటీ యొక్క లక్షణ సంకేతంగా పరిగణించబడింది, అయితే శక్తి అంతరం లేని సూపర్ కండక్టివిటీ కూడా అంటారు - గ్యాప్‌లెస్ సూపర్ కండక్టివిటీ.

A.A ద్వారా మొదట చూపబడింది. అబ్రికోసోవ్ మరియు L.P. గోర్కోవ్, అయస్కాంత మలినాలను పరిచయం చేయడంతో, క్లిష్టమైన ఉష్ణోగ్రత సమర్థవంతంగా తగ్గుతుంది. అయస్కాంత అశుద్ధత యొక్క పరమాణువులు స్పిన్ కలిగి ఉంటాయి మరియు అందువల్ల ఒక స్పిన్ అయస్కాంత క్షణం. ఈ సందర్భంలో, జత యొక్క స్పిన్‌లు అశుద్ధత యొక్క సమాంతర మరియు వ్యతిరేక అయస్కాంత క్షేత్రంలో కనిపిస్తాయి. సూపర్ కండక్టర్‌లో పరమాణువులు మరియు అయస్కాంత మలినాలను ఏకాగ్రత పెంచడంతో, పెరుగుతున్న జతల సంఖ్య నాశనం అవుతుంది మరియు దీనికి అనుగుణంగా, శక్తి అంతరం యొక్క వెడల్పు తగ్గుతుంది. 0.91n crకి సమానమైన నిర్దిష్ట సాంద్రత వద్ద n (n cr అనేది సూపర్ కండక్టింగ్ స్థితి పూర్తిగా అదృశ్యమయ్యే ఏకాగ్రత విలువ), శక్తి అంతరం సున్నాకి సమానం అవుతుంది.

గ్యాప్‌లెస్ సూపర్ కండక్టివిటీ కనిపించడం వల్ల అశుద్ధ పరమాణువులతో సంకర్షణ చెందుతున్నప్పుడు, కొన్ని జతలు తాత్కాలికంగా విచ్ఛిన్నం అవుతాయని భావించవచ్చు. జత యొక్క ఈ తాత్కాలిక క్షయం శక్తి గ్యాప్‌లోనే స్థానిక శక్తి స్థాయిల రూపానికి అనుగుణంగా ఉంటుంది. అశుద్ధత ఏకాగ్రత పెరిగేకొద్దీ, అది పూర్తిగా అదృశ్యమయ్యే వరకు గ్యాప్ ఈ స్థానిక స్థాయిలతో నిండి ఉంటుంది. జత విచ్ఛిన్నమైనప్పుడు ఏర్పడిన ఎలక్ట్రాన్ల ఉనికి శక్తి అంతరం యొక్క అదృశ్యానికి దారి తీస్తుంది మరియు మిగిలిన కూపర్ జతలు ఎలక్ట్రానిక్ నిరోధకత సున్నా అని నిర్ధారిస్తుంది.

సూపర్ కండక్టింగ్ స్థితి యొక్క అభివ్యక్తికి అంతరం యొక్క ఉనికి అస్సలు అవసరమైన పరిస్థితి కాదని మేము నిర్ధారణకు వచ్చాము. అంతేకాకుండా, గ్యాప్‌లెస్ సూపర్ కండక్టివిటీ, అది తేలినట్లుగా, అటువంటి అరుదైన దృగ్విషయం కాదు. ప్రధాన విషయం ఏమిటంటే కట్టుబడి ఉన్న ఎలక్ట్రానిక్ స్థితి - కూపర్ జత. శక్తి అంతరం లేనప్పుడు కూడా సూపర్ కండక్టింగ్ లక్షణాలను ప్రదర్శించగలిగేది ఈ స్థితి.

2.5 ఎలక్ట్రాన్ జత నిర్మాణం

సెమీకండక్టర్ల శక్తి వర్ణపటంలో నిషేధించబడిన బ్యాండ్‌లు లాటిస్‌తో ఎలక్ట్రాన్‌ల పరస్పర చర్య కారణంగా ఉత్పన్నమవుతాయి, ఇది క్రమానుగతంగా మారుతున్న సంభావ్యతతో క్రిస్టల్‌లో ఒక క్షేత్రాన్ని సృష్టిస్తుంది.

ఒక సూపర్ కండక్టింగ్ స్థితిలో లోహం యొక్క కండక్షన్ బ్యాండ్‌లోని శక్తి అంతరం ఈ స్థితికి లోహం యొక్క పరివర్తన సమయంలో కనిపించే ఎలక్ట్రాన్ల యొక్క కొన్ని అదనపు పరస్పర చర్య కారణంగా ఉత్పన్నమవుతుందని భావించడం సహజం. ఈ పరస్పర చర్య యొక్క స్వభావం క్రింది విధంగా ఉంటుంది.

ఒక ఫ్రీ కండక్షన్ బ్యాండ్ ఎలక్ట్రాన్, లాటిస్ గుండా కదులుతూ మరియు అయాన్లతో సంకర్షణ చెందుతుంది, వాటిని సమతౌల్య స్థానం నుండి కొద్దిగా "లాగుతుంది" (మూర్తి 5), దాని చలనం యొక్క "మేల్కొలుపు" లో అదనపు ధనాత్మక చార్జ్‌ను సృష్టిస్తుంది, దీనికి మరొక ఎలక్ట్రాన్ ఉంటుంది. ఆకర్షించింది. అందువల్ల, ఒక లోహంలో, ఎలక్ట్రాన్ల మధ్య సాధారణ కూలంబ్ వికర్షణతో పాటు, సానుకూల అయాన్ల జాలక ఉండటం వల్ల పరోక్ష ఆకర్షణీయమైన శక్తి ఏర్పడవచ్చు. ఈ శక్తి వికర్షక శక్తి కంటే ఎక్కువగా మారినట్లయితే, ఎలక్ట్రాన్ల కలయిక కూపర్ జంటలుగా పిలువబడుతుంది, ఇది శక్తివంతంగా అనుకూలంగా మారుతుంది.

కూపర్ జతలు ఏర్పడినప్పుడు, జతలోని ఎలక్ట్రాన్ల యొక్క బైండింగ్ ఎనర్జీ Eb పరిమాణంతో సిస్టమ్ యొక్క శక్తి తగ్గుతుంది. దీనర్థం, ఒక సాధారణ లోహంలో T = 0 K వద్ద ఉన్న కండక్షన్ బ్యాండ్ యొక్క ఎలక్ట్రాన్లు గరిష్ట శక్తిని కలిగి ఉంటే E F , అప్పుడు అవి జతగా బంధించబడిన స్థితికి మారినప్పుడు, రెండు ఎలక్ట్రాన్ల (జతలు) శక్తి E ద్వారా తగ్గుతుంది. St, మరియు వాటిలో ప్రతి శక్తి - E st /2 ద్వారా, ఈ జంటను నాశనం చేయడానికి మరియు ఎలక్ట్రాన్లను సాధారణ స్థితికి బదిలీ చేయడానికి ఇది ఖచ్చితంగా ఖర్చు చేయవలసిన శక్తి (Fig. 6a). కాబట్టి, బంధిత జతలలో ఎలక్ట్రాన్ల ఎగువ శక్తి స్థాయి మరియు సాధారణ ఎలక్ట్రాన్ల దిగువ స్థాయి మధ్య వెడల్పు E sv ఖాళీ ఉండాలి, ఇది సూపర్ కండక్టివిటీ కనిపించడానికి ఖచ్చితంగా అవసరం. ఈ గ్యాప్ మొబైల్ అని ధృవీకరించడం సులభం, అంటే, రాష్ట్రాల మధ్య ఎలక్ట్రాన్ డిస్ట్రిబ్యూషన్ కర్వ్‌తో పాటు బాహ్య క్షేత్రం ప్రభావంతో మారగల సామర్థ్యం ఉంది.

అంజీర్లో. మూర్తి 7 కూపర్ జత యొక్క స్కీమాటిక్ నమూనాను చూపుతుంది. ఇది ప్రేరేపిత ధనాత్మక చార్జ్ చుట్టూ కదులుతున్న రెండు ఎలక్ట్రాన్లను కలిగి ఉంటుంది, ఇది కొంతవరకు హీలియం అణువును గుర్తుకు తెస్తుంది. ఒక జతలోని ప్రతి ఎలక్ట్రాన్ పెద్ద మొమెంటం మరియు వేవ్ వెక్టర్ కలిగి ఉంటుంది; సున్నా అనువాద వేగంతో జత మొత్తం (జత ద్రవ్యరాశి కేంద్రం) విశ్రాంతిగా ఉంటుంది. ఇది గ్యాప్ (Fig. 6a) సమక్షంలో కండక్షన్ బ్యాండ్ యొక్క నిండిన భాగం యొక్క ఎగువ స్థాయిలను కలిగి ఉన్న ఎలక్ట్రాన్ల యొక్క మొదటి చూపులో అపారమయిన ఆస్తిని వివరిస్తుంది. ఇటువంటి ఎలక్ట్రాన్లు అపారమైన (మరియు) అనువాద వేగాన్ని కలిగి ఉంటాయి. జత యొక్క కేంద్ర ధనాత్మక చార్జ్ కదిలే ఎలక్ట్రాన్లచే ప్రేరేపించబడినందున, బాహ్య క్షేత్రం యొక్క ప్రభావంతో, కూపర్ జంట క్రిస్టల్ అంతటా స్వేచ్ఛగా కదలగలదు మరియు శక్తి అంతరం E మొత్తం పంపిణీతో పాటుగా మారుతుంది, చూపిన విధంగా అత్తి. 6b. అందువలన, ఈ దృక్కోణం నుండి, సూపర్ కండక్టివిటీ యొక్క రూపానికి పరిస్థితులు సంతృప్తి చెందాయి.

Fig.5 Fig. 7

అయినప్పటికీ, అన్ని కండక్షన్ బ్యాండ్ ఎలక్ట్రాన్లు కూపర్ జతలలో బంధించగల సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉండవు. ఈ ప్రక్రియ ఎలక్ట్రాన్ల శక్తిలో మార్పుతో కూడి ఉంటుంది కాబట్టి, వాటి శక్తిని మార్చగల సామర్థ్యం ఉన్న ఎలక్ట్రాన్లు మాత్రమే జంటగా బంధించగలవు. ఇవి ఫెర్మి స్థాయి ("ఫెర్మి ఎలక్ట్రాన్లు") సమీపంలో ఉన్న ఇరుకైన స్ట్రిప్‌లో ఉన్న ఎలక్ట్రాన్లు మాత్రమే. అటువంటి ఎలక్ట్రాన్ల సంఖ్య మొత్తం సంఖ్యలో ~ 10 -4, మరియు స్ట్రిప్ యొక్క వెడల్పు పరిమాణం 10 -4 అని ఒక స్థూల అంచనా చూపుతుంది.

అంజీర్లో. వ్యాసార్థంతో ఒక ఫెర్మీ గోళం మొమెంటం స్పేస్‌లో నిర్మించబడింది.

దానిపై వెడల్పు dl యొక్క వలయాలు ఉన్నాయి, q1, q2, q3 కోణాల వద్ద p y అక్షానికి సంబంధించి ఉన్నాయి. ఇచ్చిన రింగ్ యొక్క వైశాల్యంపై వెక్టర్స్ ముగిసే ఎలక్ట్రాన్లు దాదాపు అదే మొమెంటంతో ఒక సమూహాన్ని ఏర్పరుస్తాయి. అటువంటి ప్రతి సమూహంలోని ఎలక్ట్రాన్ల సంఖ్య సంబంధిత రింగ్ యొక్క వైశాల్యానికి అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది. μ పెరిగేకొద్దీ, రింగుల వైశాల్యం వాటి సంబంధిత సమూహాలలో ఎలక్ట్రాన్ల సంఖ్యను కూడా పెంచుతుంది. సాధారణంగా చెప్పాలంటే, ఈ సమూహాలలో దేనినైనా ఎలక్ట్రాన్లు జంటలుగా బంధించగలవు. పెద్ద ఎలక్ట్రాన్ల ద్వారా గరిష్ట సంఖ్యలో జతలు ఏర్పడతాయి. మరియు అన్ని ఎలక్ట్రాన్లలో చాలా వరకు, దీని మొమెంటా పరిమాణంలో సమానంగా ఉంటుంది మరియు దిశలో వ్యతిరేకం. అటువంటి ఎలక్ట్రాన్ల వెక్టర్స్ చివరలు ఇరుకైన స్ట్రిప్‌లో కాకుండా మొత్తం ఫెర్మి ఉపరితలం వెంట ఉంటాయి. ఇతర ఎలక్ట్రాన్‌లతో పోలిస్తే ఈ ఎలక్ట్రాన్‌లు చాలా ఉన్నాయి, ఇవి ఆచరణాత్మకంగా ఒక కూపర్ జతల సమూహం మాత్రమే ఏర్పడతాయి - సమాన పరిమాణం మరియు వ్యతిరేక దిశలో మొమెంటా కలిగిన ఎలక్ట్రాన్‌లతో కూడిన జతల. ఈ జతల యొక్క విశేషమైన లక్షణం వాటి మొమెంటం క్రమం, ఇందులో అన్ని జతల ద్రవ్యరాశి కేంద్రాలు ఒకే మొమెంటం కలిగి ఉంటాయి, జంటలు విశ్రాంతిగా ఉన్నప్పుడు సున్నాకి సమానంగా ఉంటాయి మరియు సున్నాకి భిన్నంగా ఉంటాయి, కానీ అన్ని జతలకు ఒకే విధంగా ఉంటాయి. జంటలు క్రిస్టల్ వెంట కదిలినప్పుడు. ఇది ప్రతి వ్యక్తి ఎలక్ట్రాన్ యొక్క కదలిక మరియు జతలలో కట్టుబడి ఉన్న అన్ని ఇతర ఎలక్ట్రాన్ల కదలికల మధ్య చాలా కఠినమైన సహసంబంధానికి దారితీస్తుంది.

ఎలక్ట్రాన్లు "ఒక తాడుతో కట్టబడిన అధిరోహకుల వలె కదులుతాయి: భూభాగం యొక్క అసమానత కారణంగా (అణువుల ఉష్ణ కదలిక వలన) వాటిలో ఒకటి విఫలమైతే, దాని పొరుగువారు దానిని తిరిగి తీసుకువస్తారు." ఈ లక్షణం కూపర్ జంటల సమిష్టిని చెదరగొట్టడానికి తక్కువ అవకాశం కలిగిస్తుంది. అందువల్ల, జంటలు ఒకటి లేదా మరొక బాహ్య ప్రభావంతో క్రమబద్ధమైన కదలికలోకి తీసుకురాబడితే, వాటి ద్వారా సృష్టించబడిన విద్యుత్ ప్రవాహం కండక్టర్‌లో నిరవధికంగా చాలా కాలం పాటు ఉంటుంది, దానికి కారణమైన కారకం యొక్క చర్యను నిలిపివేసిన తర్వాత కూడా. అటువంటి కారకం కేవలం ఎలెక్ట్రిక్ ఫీల్డ్ E మాత్రమే కాగలదు కాబట్టి, ఫెర్మీ ఎలక్ట్రాన్లు కూపర్ జంటలుగా బంధించబడిన ఒక లోహంలో, ఉత్తేజిత విద్యుత్ ప్రవాహం i ఫీల్డ్ ఆగిపోయిన తర్వాత కూడా మారకుండా కొనసాగుతుంది: i=const వద్ద E =0. లోహం నిజంగా సూపర్ కండక్టింగ్ స్థితిలో ఉందని, ఆదర్శ వాహకతను కలిగి ఉందని ఇది రుజువు. స్థూలంగా, ఎలక్ట్రాన్ల యొక్క ఈ స్థితిని ఘర్షణ లేకుండా కదిలే శరీరాల స్థితితో పోల్చవచ్చు: అటువంటి శరీరాలు, ప్రారంభ ప్రేరణను పొంది, కావలసినంత కాలం పాటు కదలగలవు, దానిని మారకుండా ఉంచుతాయి.

పైన మేము కూపర్ జతను హీలియం అణువుతో పోల్చాము. అయితే, ఈ పోలిక చాలా జాగ్రత్తగా తీసుకోవాలి. ఇప్పటికే గుర్తించినట్లుగా, జత యొక్క ధనాత్మక చార్జ్ అస్థిరంగా ఉంటుంది మరియు హీలియం అణువు వలె ఖచ్చితంగా స్థిరంగా ఉంటుంది, కానీ కదిలే ఎలక్ట్రాన్ల ద్వారా ప్రేరేపించబడుతుంది మరియు వాటితో కదులుతుంది. అదనంగా, ఒక జతలో ఎలక్ట్రాన్ల యొక్క బైండింగ్ శక్తి హీలియం అణువులో వాటి బంధన శక్తి కంటే చాలా తక్కువ పరిమాణంలో ఉంటుంది. టేబుల్ 1లోని డేటా ప్రకారం, కూపర్ జతలకు E కాంతి = (10 -2 -10 -3) eV, అయితే హీలియం అణువుల కోసం E కాంతి = 24.6 eV. కాబట్టి, కూపర్ జత యొక్క పరిమాణం హీలియం పరమాణువు పరిమాణం కంటే చాలా పెద్ద పరిమాణంలో ఉంటుంది. గణన జత యొక్క ప్రభావవంతమైన వ్యాసం L అని చూపిస్తుంది? (10 -7 -10 -6) m; దానిని పొందిక పొడవు అని కూడా అంటారు. జతచే ఆక్రమించబడిన వాల్యూమ్ L 3 అటువంటి ఇతర జతల ~ 10 6 ద్రవ్యరాశి కేంద్రాలను కలిగి ఉంది. కాబట్టి, ఈ జతలను కొన్ని రకాల ప్రాదేశికంగా వేరు చేయబడిన "పాక్షిక-అణువులు"గా పరిగణించలేము. మరోవైపు, అన్ని జతల వేవ్ ఫంక్షన్‌ల యొక్క భారీ అతివ్యాప్తి దాని స్థూల అభివ్యక్తికి ఎలక్ట్రాన్ జత చేయడం యొక్క క్వాంటం ప్రభావాన్ని పెంచుతుంది.

కూపర్ జతల మరియు హీలియం పరమాణువుల మధ్య మరొక సారూప్యత ఉంది మరియు చాలా లోతైనది. ఒక జత ఎలక్ట్రాన్లు అణువుల వలె పూర్ణాంకం స్పిన్‌తో కూడిన వ్యవస్థ అనే వాస్తవాన్ని ఇది కలిగి ఉంటుంది. హీలియం సూపర్ ఫ్లూయిడిటీని తక్కువ శక్తి స్థాయిలో బోసన్ సంగ్రహణ యొక్క నిర్దిష్ట ప్రభావం యొక్క అభివ్యక్తిగా పరిగణించవచ్చని తెలుసు. ఈ దృక్కోణం నుండి, సూపర్ కండక్టివిటీని కూపర్ జతల ఎలక్ట్రాన్ల యొక్క ఒక రకమైన సూపర్ ఫ్లూయిడిటీగా పరిగణించవచ్చు. ఈ సారూప్యత మరింత ముందుకు వెళుతుంది. మరొక హీలియం ఐసోటోప్, దీని కేంద్రకాలు సగం-పూర్ణాంక స్పిన్‌ను కలిగి ఉంటాయి, సూపర్ ఫ్లూయిడిటీని కలిగి ఉండదు. కానీ ఇటీవల కనుగొనబడిన అత్యంత విశేషమైన వాస్తవం ఏమిటంటే, ఉష్ణోగ్రత తగ్గినప్పుడు, అణువులు కూపర్‌ల మాదిరిగానే జతలను ఏర్పరుస్తాయి మరియు ద్రవం సూపర్ ఫ్లూయిడ్ అవుతుంది. సూపర్ ఫ్లూయిడిటీ అనేది దాని పరమాణువుల జతల సూపర్ కండక్టివిటీ లాంటిదని ఇప్పుడు మనం చెప్పగలం.

అందువలన, ఎలక్ట్రాన్ జత చేసే ప్రక్రియ ఒక సాధారణ సామూహిక ప్రభావం. ఎలక్ట్రాన్ల మధ్య ఉత్పన్నమయ్యే ఆకర్షణీయమైన శక్తులు రెండు వివిక్త ఎలక్ట్రాన్ల జతకి దారితీయవు. ముఖ్యంగా ఫెర్మి ఎలక్ట్రాన్ల మొత్తం సమిష్టి మరియు లాటిస్ యొక్క పరమాణువులు ఒక జత ఏర్పడటంలో పాల్గొంటాయి. కాబట్టి, బైండింగ్ శక్తి (గ్యాప్ వెడల్పు E w) మొత్తం ఎలక్ట్రాన్లు మరియు పరమాణువుల సమిష్టి స్థితిపై ఆధారపడి ఉంటుంది. సంపూర్ణ సున్నా వద్ద, అన్ని ఫెర్మి ఎలక్ట్రాన్‌లు జతలుగా కట్టుబడి ఉన్నప్పుడు, శక్తి అంతరం E q దాని గరిష్ట వెడల్పు E q (0)కి చేరుకుంటుంది. పెరుగుతున్న ఉష్ణోగ్రతతో, చెదరగొట్టే సమయంలో ఎలక్ట్రాన్‌లకు శక్తిని అందించగల సామర్థ్యం ఉన్న ఫోనాన్‌లు కనిపిస్తాయి, ఇవి జతను విచ్ఛిన్నం చేయడానికి సరిపోతాయి. తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద, ఈ ఫోనాన్‌ల సాంద్రత తక్కువగా ఉంటుంది, దీని ఫలితంగా ఎలక్ట్రాన్ జత విరిగిపోయే సందర్భాలు చాలా అరుదు. కొన్ని జతల విచ్ఛిన్నం మిగిలిన జతల ఎలక్ట్రాన్ల కోసం అంతరం యొక్క అదృశ్యానికి దారితీయదు, కానీ అది కొంతవరకు ఇరుకైనదిగా చేస్తుంది; గ్యాప్ యొక్క సరిహద్దులు ఫెర్మీ స్థాయికి చేరుకుంటాయి. ఉష్ణోగ్రతలో మరింత పెరుగుదలతో, ఫోనాన్ల ఏకాగ్రత చాలా త్వరగా పెరుగుతుంది, అదనంగా, వారి సగటు శక్తి పెరుగుతుంది. ఇది ఎలక్ట్రాన్ జత బ్రేకింగ్ రేటులో పదునైన పెరుగుదలకు దారితీస్తుంది మరియు తదనుగుణంగా, మిగిలిన జతలకు శక్తి అంతరం వెడల్పులో వేగంగా తగ్గుతుంది. ఒక నిర్దిష్ట ఉష్ణోగ్రత వద్ద Tk గ్యాప్ పూర్తిగా అదృశ్యమవుతుంది, దాని అంచులు ఫెర్మి స్థాయితో విలీనం అవుతాయి మరియు మెటల్ సాధారణ స్థితికి వెళుతుంది.

2.5 మెటల్ ఫోనాన్ల కారణంగా ఎలక్ట్రాన్ల మధ్య ప్రభావవంతమైన పరస్పర చర్య

ఫోనాన్‌లతో ఎలక్ట్రాన్‌ల పరస్పర చర్య ఎలక్ట్రాన్‌ల మధ్య ప్రభావవంతమైన పరస్పర చర్యకు దారితీస్తుందని ఫ్రోహ్లిచ్ చూపించాడు. క్రింద మేము అతని సిద్ధాంతం యొక్క ప్రధాన నిబంధనలను వివరిస్తాము.

ఆదర్శవంతమైన లాటిస్‌లో, కండక్షన్ బ్యాండ్‌లోని ఎలక్ట్రాన్ యొక్క చలనం బ్లాచ్ ఫంక్షన్ ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది

ఇది ఆవర్తన స్థితిని సంతృప్తిపరిచే u k (r) ఫంక్షన్ ద్వారా మాడ్యులేట్ చేయబడిన ప్లేన్ వేవ్‌ను సూచిస్తుంది u k (r) = u k (r+n), ఇక్కడ n అనేది గ్రేటింగ్ వెక్టర్, k అనేది వేవ్ వెక్టర్; h y అనేది స్పిన్ స్థితి యొక్క విధి. మాకు దాని స్పష్టమైన రూపం మరియు ఫంక్షన్ u k (r) రూపం అవసరం లేదు.

వాల్యూమ్ Vలో N ఎలక్ట్రాన్‌లను కలిగి ఉన్న మొత్తం మెటల్ యొక్క ఎలక్ట్రాన్ వేవ్ ఫంక్షన్ అనేది N ఫంక్షన్ q k,y యొక్క యాంటిసిమెట్రిక్ ఉత్పత్తి. భూమి స్థితి ఫెర్మి ఉపరితలం లోపల k - స్పేస్‌లో ఉన్న రాష్ట్రాల పూరకానికి అనుగుణంగా ఉంటుంది. ఈ ఉపరితలం జోన్ సరిహద్దుకు దూరంగా ఉందని మరియు ఐసోట్రోపిక్ అని మేము ఊహిస్తాము, అంటే, ఇది వ్యాసార్థం k 0 గోళం. ఉద్రేకంపై, రాష్ట్రాల నుండి ఎలక్ట్రాన్లు |k|< k 0 переходят в состояния k| >k 0 .

е k అనేది పాక్షిక-మొమెంటం ђkతో ఉన్న ఎలక్ట్రాన్ స్థితి యొక్క శక్తి అయితే, ద్వితీయ పరిమాణీకరణ యొక్క ప్రాతినిధ్యంలో ఎలక్ట్రాన్ వ్యవస్థ యొక్క హామిల్టోనియన్ (స్థిరమైన పదం వరకు) రూపాన్ని కలిగి ఉంటుంది.

ఇక్కడ a + kу, a kу అనేది క్వాసిపార్టికల్స్ యొక్క సృష్టి మరియు వినాశనం యొక్క ఫెర్మీ ఆపరేటర్లు.

మెటల్ లాటిస్ యొక్క ఫోనాన్‌లతో పరస్పర చర్య యొక్క ఆపరేటర్‌ను నిర్ణయించడానికి, లాటిస్‌లో n వ స్థానాన్ని ఆక్రమించే సానుకూల అయాన్ n గురించి మొత్తంతో స్థానభ్రంశం చెందినప్పుడు, లాటిస్‌తో ఎలక్ట్రాన్ పరస్పర చర్య యొక్క శక్తి మారుతుందని మేము పరిగణనలోకి తీసుకుంటాము. మొత్తం. కాబట్టి, ద్వితీయ పరిమాణీకరణ యొక్క ప్రాతినిధ్యంలో, ఎలక్ట్రాన్-ఫోనాన్ ఇంటరాక్షన్ ఆపరేటర్ రూపంలో వ్రాయవచ్చు

ఫెర్మి ఆపరేటర్ల ద్వారా వ్యక్తీకరించబడిన ఆపరేటర్ ఎక్కడ ఉన్నారు a kу మరియు సమానత్వాన్ని ఉపయోగించి Bloch విధులు

అయాన్ డిస్‌ప్లేస్‌మెంట్ ఆపరేటర్ నిర్వచించబడింది, కాబట్టి,

ఎక్కడ, బోస్ ఆపరేటర్లు ఉన్నారు; s అనేది వేవ్ వెక్టర్ qకి అనుగుణంగా ఉండే రేఖాంశ ధ్వని తరంగాల వేగం, ఎందుకంటే రేఖాంశ తరంగాలు మాత్రమే దోహదపడతాయి మరియు వాటికి u(q) = sq.

మొత్తం, అయితే, మరియు సున్నాకి సమానం, అయితే, మేము వృత్తి సంఖ్యల ప్రాతినిధ్యంలో ఎలక్ట్రాన్-ఫోనాన్ ఇంటరాక్షన్ ఆపరేటర్‌ల కోసం తుది వ్యక్తీకరణను పొందుతాము

ఇక్కడ (1825) అనేది ఫెర్మి ఆపరేటర్ల ఉత్పత్తుల మొత్తాలకు సంక్షిప్త హోదా; - ఎలక్ట్రాన్-ఫోనాన్ పరస్పర చర్యను నిర్ణయించే చిన్న విలువ. ఏకీకరణ ఒక ప్రాథమిక కణంపై నిర్వహించబడుతుంది. అక్షరాలు "es." అన్ని మునుపటి వాటికి హెర్మిటియన్ కంజుగేట్ అనే పదాలు సూచించబడ్డాయి.

ఇంటరాక్షన్ ఆపరేటర్ (24) ఎలక్ట్రాన్ల స్పిన్ స్థితిపై ఆధారపడి ఉండదు, కాబట్టి కింది వాటిలో మనం స్పిన్ ఇండెక్స్ y రాయడాన్ని విస్మరించవచ్చు. లాటిస్‌లోని అయాన్లు ఒకే యూనిట్‌గా కదులుతాయని, D(q) qపై మాత్రమే ఆధారపడి ఉంటుంది మరియు kపై ఆధారపడదని మరియు లాటిస్‌లోని అయాన్ల కంపనాలు రేఖాంశంగా విభజించబడిందని భావించి ఆపరేటర్ (24) పొందబడింది. మరియు q యొక్క అన్ని విలువలకు అడ్డంగా ఉంటుంది, కాబట్టి పరస్పర చర్య రేఖాంశ ఫోనాన్‌లతో మాత్రమే జరుగుతుంది. ఈ సరళీకరణలు లేకుండా, లెక్కలు చాలా క్లిష్టంగా మారతాయి. పరిమాణాత్మక ఫలితాలను పొందడం అవసరమైతే మాత్రమే ఇటువంటి సంక్లిష్టత సమర్థించబడుతుంది.

ఇలాంటి పత్రాలు

మాగ్నెటిక్ ఫ్లక్స్ పరిమాణీకరణ. సూపర్ కండక్టివిటీ యొక్క థర్మోడైనమిక్ సిద్ధాంతం. జోసెఫ్సన్ ప్రభావం సూపర్ కండక్టింగ్ క్వాంటం దృగ్విషయం. సూపర్ కండక్టింగ్ క్వాంటం ఇంటర్ఫరెన్స్ డిటెక్టర్లు, వాటి అప్లికేషన్లు. బలహీనమైన అయస్కాంత క్షేత్రాలను కొలిచే పరికరం.

పరీక్ష, 02/09/2012 జోడించబడింది


సూపర్ కండక్టివిటీ యొక్క భావన మరియు స్వభావం, దాని ఆచరణాత్మక అప్లికేషన్. టైప్ 1 మరియు టైప్ 2 సూపర్ కండక్టర్ల లక్షణాల లక్షణాలు. అల్ట్రా-తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద లోహాల యొక్క సూపర్ కండక్టివిటీ యొక్క దృగ్విషయాన్ని వివరించే "బార్డీన్-కూపర్-ష్రిఫెర్ సిద్ధాంతం" (BCS) యొక్క సారాంశం.

సారాంశం, 12/01/2010 జోడించబడింది


సూపర్ కండక్టర్ల ఆవిష్కరణ, మీస్నర్ ప్రభావం, అధిక-ఉష్ణోగ్రత సూపర్ కండక్టివిటీ, సూపర్ కండక్టింగ్ బూమ్. అధిక-ఉష్ణోగ్రత సూపర్ కండక్టర్ల సంశ్లేషణ. సూపర్ కండక్టింగ్ పదార్థాల అప్లికేషన్. డైలెక్ట్రిక్స్, సెమీకండక్టర్స్, కండక్టర్స్ మరియు సూపర్ కండక్టర్స్.

కోర్సు పని, 06/04/2016 జోడించబడింది


1911లో పాదరసం యొక్క ప్రతిఘటనలో మార్పుల యొక్క విశేషాంశాల ఆవిష్కరణ. సూపర్ కండక్టివిటీ యొక్క దృగ్విషయం యొక్క సారాంశం, అనేక కండక్టర్ల లక్షణం. సూపర్ కండక్టివిటీ యొక్క అత్యంత ఆసక్తికరమైన సాధ్యం పారిశ్రామిక అప్లికేషన్లు. "మహమ్మద్ శవపేటిక" తో ప్రయోగం.

ప్రదర్శన, 11/22/2010 జోడించబడింది


డైరాక్ మోనోపోల్ పరికల్పనలు. ఎలక్ట్రాన్ యొక్క అయస్కాంత ఛార్జ్, ఇది సూపర్ కండక్టివిటీ పరిస్థితులలో గమనించిన మాగ్నెటిక్ ఫ్లక్స్ క్వాంటంకు సమానంగా ఉంటుంది. మాగ్నెటిక్ ఫ్లక్స్ పరిమాణీకరణ ప్రభావం యొక్క విశ్లేషణ. కూలంబ్స్ చట్టం: విద్యుత్ మరియు అయస్కాంత ఛార్జ్ యొక్క పరస్పర చర్య.

వ్యాసం, 12/09/2010 జోడించబడింది


సున్నాకి ప్రత్యక్ష ప్రవాహానికి విద్యుత్ నిరోధకత తగ్గింపు మరియు వాల్యూమ్ నుండి అయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క బహిష్కరణ. సూపర్ కండక్టింగ్ పదార్థం యొక్క ఉత్పత్తి. కరెంట్ ద్వారా సూపర్ కండక్టివిటీ నాశనం అయినప్పుడు మధ్యస్థ స్థితి. మొదటి మరియు రెండవ రకమైన సూపర్ కండక్టర్లు.

కోర్సు పని, 07/24/2010 జోడించబడింది


సూపర్ కండక్టింగ్ పదార్థాల లక్షణాలు. విద్యుత్ నిరోధకత మరియు అయస్కాంతేతర అంతరాల యొక్క అయస్కాంత పారగమ్యత యొక్క నిర్ణయం. ప్రాంతం వారీగా అయస్కాంత క్షేత్ర బలం తగ్గుతుంది. పరికరం యొక్క ఆపరేషన్ కోసం షరతులు. మీస్నర్ ప్రభావం మరియు దాని ఆవిష్కరణ యొక్క అప్లికేషన్.

శాస్త్రీయ పని, 04/20/2010 జోడించబడింది


సూపర్ కండక్టివిటీ యొక్క సిద్ధాంతం మరియు అభ్యాసంపై పనిచేసిన గొప్ప భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు. తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద పదార్థం యొక్క లక్షణాల అధ్యయనం. మలినాలకు సూపర్ కండక్టర్ల ప్రతిచర్య. సూపర్ కండక్టివిటీ యొక్క భౌతిక స్వభావం మరియు దాని ఆచరణాత్మక అప్లికేషన్ కోసం అవకాశాలు.

ప్రదర్శన, 04/11/2015 జోడించబడింది


సూపర్ కండక్టర్ల ఆవిష్కరణ చరిత్ర, వాటి వర్గీకరణ. సూపర్ కండక్టింగ్ స్థితికి దశ పరివర్తన. ఈ దృగ్విషయాన్ని వివరించే శాస్త్రీయ సిద్ధాంతాలు మరియు దానిని ప్రదర్శించే ప్రయోగాలు. జోసెఫ్సన్ ప్రభావం. యాక్సిలరేటర్లు, ఔషధం మరియు రవాణాలో సూపర్ కండక్టివిటీ యొక్క అప్లికేషన్.

కోర్సు పని, 04/04/2014 జోడించబడింది


ప్రాజెక్ట్ యొక్క సమర్థన కోసం శాస్త్రీయ మరియు సైద్ధాంతిక మద్దతు ఇప్పుడు సైద్ధాంతిక భౌతిక శాస్త్రం యొక్క ప్రాథమిక జ్ఞానంగా పరిగణించబడే దానిపై ఆధారపడి ఉంటుంది. ఇది చట్టాలు మరియు విశేషమైన ప్రభావాల యొక్క ఆవిష్కరణల శ్రేణి, చాలా సందర్భాలలో కొన్ని కారణాల వల్ల నేటి వరకు ఉపయోగించబడలేదు.

సూపర్కండక్టివిటీ

 2007 లోబాచెవ్ V.V.*, యార్జెమ్స్కీ V.G.*, ఖోల్మాన్స్కీ A.S.**

పని సూపర్ కండక్టివిటీ యొక్క సిద్ధాంతాల యొక్క సంక్షిప్త అవలోకనాన్ని ఇస్తుంది మరియు అధిక-ఉష్ణోగ్రత సూపర్ కండక్టివిటీ యొక్క సమస్యలను విశ్లేషిస్తుంది.

పరిచయం

ద్రవ హీలియం పొందిన మూడు సంవత్సరాల తర్వాత సూపర్ కండక్టివిటీ (1911) యొక్క దృగ్విషయం కనుగొనబడింది. సాధారణ పీడనాల వద్ద, హీలియం ~ 4.2 K ఉష్ణోగ్రత వద్ద ద్రవంగా మారుతుంది. డచ్ భౌతిక శాస్త్రవేత్త కె. కమెర్లింగ్ ఒన్నెస్ అటువంటి తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద కొన్ని లోహాల విద్యుత్ నిరోధకత ఆకస్మికంగా అదృశ్యమవుతుందని కనుగొన్నారు.

మెటల్ నమూనా వోల్టేజ్ మూలానికి అనుసంధానించబడి ద్రవ హీలియంతో చల్లబడుతుంది. నమూనా అంతటా వోల్టేజ్ డ్రాప్, వోల్టమీటర్ ద్వారా కొలవబడుతుంది, ఉష్ణోగ్రత నిర్దిష్ట క్లిష్టమైన Tc కంటే పడిపోయినప్పుడు సున్నాగా మారింది. ప్రత్యామ్నాయ అవతారంలో, సూపర్ కండక్టర్ యొక్క రింగ్ దాని సమతలానికి లంబంగా ఉన్న అయస్కాంత క్షేత్రంలో ఉంచబడింది. అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని ఆపివేసిన తర్వాత, రింగ్‌లో ఇండక్షన్ కరెంట్ ఉత్తేజితమైంది. సాధారణ లోహాలలో ఈ కరెంట్ త్వరగా క్షీణిస్తుంది. సూపర్ కండక్టర్‌లో, కరెంట్ అనంతంగా చాలా కాలం పాటు ఉంటుంది మరియు ప్రవహిస్తుంది. ప్రస్తుతం, సూక్ష్మ ప్రయోగాలు సూపర్ కండక్టర్ యొక్క రెసిస్టివిటీ కనీసం కంటే ఎక్కువగా ఉండదని చూపిస్తున్నాయి. లో ఈ విలువ
మంచి కండక్టర్ యొక్క రెసిస్టివిటీ కంటే తక్కువ - రాగి. సూపర్ కండక్టింగ్ కరెంట్ యొక్క క్షయం సమయాన్ని అంచనా వేద్దాం.

అన్నం. 1. B మరియు T c మధ్య సంబంధం.

ఉష్ణోగ్రత ఒక నిర్దిష్ట Tk కంటే పెరిగినప్పుడు మాత్రమే కాకుండా, అయస్కాంత క్షేత్రం మరియు సూపర్ కండక్టింగ్ కరెంట్ (Vk మరియు Ik) యొక్క పరిమితి విలువల వద్ద కూడా సూపర్ కండక్టింగ్ స్థితి నాశనం అవుతుందని తరువాత కనుగొనబడింది. అంజీర్లో. 1 మధ్య సుమారుగా సంబంధాన్ని చూపుతుంది
.

సూపర్ కండక్టర్ మరియు ఆదర్శవంతమైన కండక్టర్

సూపర్ కండక్టర్ సున్నాకి చాలా దగ్గరగా ప్రతిఘటనను కలిగి ఉన్నందున, ఆదర్శ వాహకం (R = 0) మరియు సూపర్ కండక్టర్ యొక్క లక్షణాలు ఒకేలా ఉంటాయని చాలా కాలంగా నమ్ముతారు. కానీ ఇది విద్యుత్ నిరోధకతకు మాత్రమే నిజం అని తేలింది. అయస్కాంత క్షేత్రంలో, సంబంధిత నమూనాల మధ్య తేడాలు గుర్తించబడతాయి. Tc కంటే తక్కువ ఉష్ణోగ్రత వద్ద ఆదర్శవంతమైన కండక్టర్‌ని తీసుకుందాం. ఇది అయస్కాంత క్షేత్రంలోకి ప్రవేశపెట్టబడినప్పుడు, సున్నా అయస్కాంత ప్రవాహం సున్నాగా ఉంటుంది, ఎందుకంటే బాహ్య అయస్కాంత ప్రవాహంలో పెరుగుదలను భర్తీ చేయడానికి నమూనాలో ఎడ్డీ ప్రవాహాలు ఉత్పన్నమవుతాయి (అందుకే అయస్కాంత ప్రేరణ B = 0). మీరు క్లిష్టమైన ఉష్ణోగ్రత కంటే ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రత వద్ద అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని ఆన్ చేస్తే, నమూనాను చల్లబరుస్తుంది, అప్పుడు ఈ సందర్భంలో అయస్కాంత క్షేత్రం ఆదర్శ కండక్టర్‌లో ఉంటుంది. ఫలితంగా వచ్చే ఎడ్డీ ప్రవాహాలు దానిని మార్చడానికి అనుమతించవు.

సూపర్ కండక్టర్‌లో, మీస్నర్ మరియు ఓచ్‌సెన్‌ఫెల్డ్ 1933లో కనుగొన్నట్లుగా, అయస్కాంత క్షేత్రం ఎల్లప్పుడూ సున్నాగా ఉంటుంది. ఒక సూపర్ కండక్టర్ యొక్క నమూనా ఒక సూపర్ కండక్టింగ్ స్థితిగా రూపాంతరం చెందితే, పరివర్తనకు ముందు నమూనా బాహ్య అయస్కాంత క్షేత్రంలో ఉందా లేదా అనే దానితో సంబంధం లేకుండా దానిలోని అయస్కాంత క్షేత్రం వెంటనే సున్నా అవుతుంది.

సూపర్ కండక్టర్ నుండి అయస్కాంత క్షేత్రం బలవంతంగా బయటకు వస్తుంది. అందువల్ల ఒక సూపర్ కండక్టర్ మరియు ఆదర్శ కండక్టర్ ప్రకృతిలో ప్రాథమికంగా భిన్నమైనవి అని తీర్మానం చేయబడింది.

సూపర్కండక్టివిటీ సిద్ధాంతాల సమీక్ష

సూపర్ కండక్టివిటీని వివరించడానికి మొదటి ప్రయత్నం సోదరుల G. లండన్ మరియు F. లండన్ (1935) సిద్ధాంతం. సూపర్ కండక్టర్ల యొక్క అనేక లక్షణాలను వివరించే సమీకరణాలు పొందబడ్డాయి. సూపర్ కండక్టర్‌లోని ఎలక్ట్రాన్‌లను రెండు సమూహాల రూపంలో పరిగణించవచ్చని భావించారు: సూపర్ కండక్టింగ్ మరియు సాధారణ ఎలక్ట్రాన్‌లు (రెండు ద్రవ నమూనా).

సున్నా డిగ్రీల వద్ద, అన్ని ఎలక్ట్రాన్లు సూపర్ కండక్టింగ్ అవుతాయి. ఉష్ణోగ్రత పెరిగినప్పుడు, సూపర్ కండక్టింగ్ ఎలక్ట్రాన్ల సాంద్రత T=Tc వద్ద తగ్గుతుంది మరియు సున్నాకి వెళుతుంది సూపర్ కండక్టింగ్ ఎలక్ట్రాన్లు కదిలేటప్పుడు ఎటువంటి ప్రతిఘటనను అనుభవించవు. అటువంటి కదలికకు విద్యుత్ క్షేత్రం అవసరం లేదు - సూపర్ కండక్టింగ్ ఎలక్ట్రాన్లు జడత్వం ద్వారా కదులుతాయి. విద్యుత్ క్షేత్రం లేనప్పుడు, సాధారణ ఎలక్ట్రాన్లు విశ్రాంతిగా ఉంటాయి.

కరెంట్ స్థిరంగా ఉన్నప్పుడు మాత్రమే సూపర్ కండక్టర్ ఎటువంటి ప్రతిఘటనను ప్రదర్శించదు. ఆల్టర్నేటింగ్ కరెంట్ విషయంలో, ప్రతిఘటన నాన్ జీరో మరియు ఆల్టర్నేటింగ్ కరెంట్ యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీ ఎక్కువ, ఎక్కువ.

అయస్కాంత క్షేత్రం సన్నని ఉపరితల క్షేత్రంలో సున్నా కాదు, దీని మందం ద్వారా ఇవ్వబడుతుంది

గింజ్‌బర్గ్ మరియు లాండౌ సూపర్ కండక్టివిటీ సిద్ధాంతానికి ఒక దృగ్విషయ విధానాన్ని వర్తింపజేసారు, దృగ్విషయం యొక్క పరిమాణాన్ని పరిగణనలోకి తీసుకుని దానిని రెండవ-క్రమం దశ పరివర్తనగా వర్ణించారు. రెండవ-ఆర్డర్ దశ పరివర్తన అనేది అగ్రిగేషన్ స్థితిలో మార్పు లేకుండా పరివర్తన. క్రిస్టల్ లాటిస్ యొక్క సమరూపత మరియు భౌతిక పరిమాణాల యొక్క ఉష్ణోగ్రత ఆధారపడటం యొక్క కోర్సు మాత్రమే మారుతుంది.

తరువాత (1961) డీవర్ మరియు ఫెయిర్‌బ్యాంక్ సూపర్ కండక్టింగ్ రింగ్‌తో అనుబంధించబడిన అయస్కాంత ప్రవాహం యొక్క పరిమాణాన్ని ప్రయోగాత్మకంగా కనుగొన్నారు. T > T c వద్ద అయస్కాంత క్షేత్రంలో ఉంగరాన్ని ఉంచుదాం. ఉష్ణోగ్రతను తగ్గించి, రింగ్‌ను సూపర్ కండక్టింగ్ స్థితికి బదిలీ చేద్దాం, ఆపై అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని ఆపివేయండి. ఫెరడే-లెంజ్ చట్టం ప్రకారం, ఒక ఇండక్షన్ కరెంట్ ఉత్పన్నమవుతుంది, ఇది మాగ్నెటిక్ ఫ్లక్స్ మారకుండా నిరోధిస్తుంది. రింగ్ నిరోధకత సున్నా కాబట్టి, ఈ కరెంట్ క్షీణించదు. అంతేకాకుండా, అటువంటి "ఘనీభవించిన మాగ్నెటిక్ ఫ్లక్స్" విలువ ఏకపక్షంగా ఉండదు. మరియు సూత్రం ద్వారా వ్యక్తీకరించబడింది

, ఇక్కడ n అనేది పూర్ణాంకం.
ఒక సాధారణ కండక్టర్‌లో, కరెంట్ యొక్క ప్రకరణము వేడి విడుదలతో కూడి ఉంటుంది (జౌల్-లెంజ్ చట్టం). క్రిస్టల్ లాటిస్‌తో ఎలక్ట్రాన్ల ఢీకొనడం వల్ల ఈ వేడి పుడుతుంది. ఎలక్ట్రాన్ల గతి శక్తి లాటిస్ వైబ్రేషన్ ఎనర్జీ (థర్మల్ ఎనర్జీ)గా మార్చబడుతుంది.

అప్పుడు సూపర్ కండక్టివిటీ యొక్క దృగ్విషయం యొక్క సారాంశాన్ని ఈ క్రింది విధంగా రూపొందించవచ్చు: తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద, కొన్ని కారణాల వల్ల క్రిస్టల్ లాటిస్ కదిలే ఎలక్ట్రాన్ల నుండి శక్తిని పొందదు. ఎందుకు? సూపర్ కండక్టివిటీ యొక్క దృగ్విషయాన్ని అర్థం చేసుకోవడానికి, స్ఫటికాలలోని ఎలక్ట్రాన్లు మరియు అణువులు క్వాంటం మెకానిక్స్ నియమాలకు కట్టుబడి ఉంటాయని గుర్తుంచుకోవాలి, దీని ప్రకారం శక్తిని కొన్ని భాగాలలో మాత్రమే బదిలీ చేయవచ్చు - క్వాంటా. క్రిస్టల్‌లోని ఉచిత ఎలక్ట్రాన్ల శక్తులు మరియు క్రిస్టల్ లాటిస్ యొక్క కంపనాలు రెండూ పరిమాణీకరించబడతాయి. ఉష్ణోగ్రతలు సంపూర్ణ సున్నాకి చేరుకున్నప్పుడు లాటిస్ వైబ్రేషన్‌ల క్వాంటం స్వభావం వ్యక్తమవుతుంది. లాటిస్ ఎలక్ట్రాన్‌కు చాలా నిర్దిష్ట శక్తిని మాత్రమే బదిలీ చేయగలదు - వైబ్రేషనల్ క్వాంటం యొక్క శక్తి. ఎలక్ట్రాన్ శక్తి స్థాయిల మధ్య దూరం కంటే వైబ్రేషనల్ ఎనర్జీ క్వాంటం తక్కువగా ఉంటే సూపర్ కండక్టివిటీ ఏర్పడుతుంది. ఈ సందర్భంలో, ఎలక్ట్రాన్‌ను మరొక శక్తి స్థాయికి బదిలీ చేయడానికి ఒక క్వాంటం వైబ్రేషన్ సరిపోదు. అయితే, ఇది అలా కాదు - లోహాలలో ఎలక్ట్రాన్లు దాదాపు ఉచితం మరియు స్థాయిల మధ్య దూరం చాలా తక్కువగా ఉంటుంది. అందువల్ల, చాలా తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద కూడా, వ్యక్తిగత ఎలక్ట్రాన్లు లాటిస్‌తో శక్తిని స్వేచ్ఛగా మార్పిడి చేసుకుంటాయి.

సిద్ధాంతపరంగా, BCS సిద్ధాంతం అనే సిద్ధాంతాన్ని రూపొందించడం ద్వారా స్వచ్ఛమైన లోహాలలోని సూపర్ కండక్టివిటీ సమస్యను బార్డీన్, కూపర్ మరియు ష్రిఫెర్ పరిష్కరించారు. క్రిస్టల్ లాటిస్ యొక్క కంపనాలతో పరస్పర చర్యల కారణంగా ఎలక్ట్రాన్లు కూపర్ జతల అని పిలువబడే జతలను ఏర్పరుస్తాయని వారు సూచించారు. సూపర్ కండక్టింగ్ కరెంట్ అనేది ఎలెక్ట్రిక్ ఫీల్డ్ ప్రభావంతో సంభవించే ఎలక్ట్రాన్ల జతల దర్శకత్వం వహించే కదలిక. అయినప్పటికీ, ఎలక్ట్రాన్లు విడిగా జాలక కంపనాలతో సంకర్షణ చెందుతాయి. అందువల్ల, ఒక జతకు శక్తిని బదిలీ చేయడానికి, లాటిస్ వైబ్రేషన్లు మొదట జతని నాశనం చేయాలి మరియు ఎలక్ట్రాన్లలో ఒకదానికి శక్తిని బదిలీ చేయాలి.

కూపర్ జంటలు అంతర్గత సమరూపతను కలిగి ఉంటాయి, వీటిని అర్థం చేసుకోవడానికి మనం క్వాంటం మెకానిక్స్ యొక్క కొన్ని సూత్రాలను గుర్తుంచుకోవాలి. ఎలక్ట్రాన్లు పౌలీ సూత్రాన్ని పాటిస్తాయి, అనగా. ఒక క్వాంటం స్థితిలో ఒకటి కంటే ఎక్కువ ఎలక్ట్రాన్లు ఉండకూడదు. పౌలీ సూత్రం కారణంగా, ఘనపదార్థంలోని అన్ని ఎలక్ట్రాన్లు సున్నా మొమెంటాను కలిగి ఉండవు. ప్రసరణ ఎలక్ట్రాన్ పప్పులు ఫెర్మి ఉపరితలం అని పిలువబడే ఉపరితలంతో పరిమితమైన మొమెంటం స్పేస్‌లో వాల్యూమ్‌ను వరుసగా నింపుతాయి. ఘనపదార్థాల సిద్ధాంతంలో, మొమెంటం pకి బదులుగా వేవ్ వెక్టర్ kని ఉపయోగించడం ఆచారం, ఇది సంబంధం ద్వారా మొమెంటంకు సంబంధించినది:

Р = nk
ఎలక్ట్రాన్లు మరొకటి, పూర్తిగా క్వాంటం డిగ్రీ స్వేచ్ఛను కలిగి ఉంటాయి - స్పిన్. దృశ్య వివరణ కోసం, స్పిన్ దాని అక్షం చుట్టూ ఎలక్ట్రాన్ యొక్క భ్రమణంగా సూచించబడుతుంది. ఏకపక్షంగా ఎంచుకున్న భ్రమణ అక్షానికి భ్రమణానికి రెండు దిశలు ఉన్నట్లే, పైకి క్రిందికి స్పిన్ చేయడానికి రెండు దిశలు ఉన్నాయి. అందువల్ల, మొమెంటం స్పేస్‌లోని ప్రతి బిందువు వద్ద పైకి క్రిందికి స్పిన్‌లతో రెండు ఎలక్ట్రాన్‌లు ఉండవచ్చు. సహజంగానే, పౌలీ సూత్రం కారణంగా, ఫెర్మీ ఉపరితలం లోపల లోతుగా ఉన్న ఎలక్ట్రాన్లు వాటి మొమెంటంను చిన్న మొత్తంలో మార్చలేవు, ఎందుకంటే సమీపంలోని అన్ని స్థాయిలు ఆక్రమించబడ్డాయి. ఫెర్మి ఉపరితలం సమీపంలో ఉన్న ఎలక్ట్రాన్లు మాత్రమే ప్రసరణలో పాల్గొంటాయి. ఫీల్డ్‌ను వర్తింపజేసినప్పుడు, ఫెర్మి ఉపరితలం దగ్గర ఉన్న ఎలక్ట్రాన్లు వాటి మొమెంటంను మారుస్తాయి. పౌలీ సూత్రం దీనిని నిరోధించదు, ఎందుకంటే పొరుగు రాష్ట్రాలు ఉచితం. కండక్టర్లలో సాధారణ కరెంట్ ఈ విధంగా పుడుతుంది.

సూపర్ కండక్టింగ్ కరెంట్ ఎలా ఉత్పన్నమవుతుందో ఇప్పుడు మనం అర్థం చేసుకోవాలి. క్వాంటం మెకానిక్స్ నుండి రెండు ఎలక్ట్రాన్లు పరస్పర చర్య చేసినప్పుడు, రెండు శక్తి స్థాయిలు ఉత్పన్నమవుతాయి: ఒకటి రెండు రాష్ట్రాల శక్తుల మొత్తం కంటే ఎక్కువ శక్తితో మరియు మరొకటి తక్కువ శక్తితో. మరియు ఒక జత ఎలక్ట్రాన్లు అత్యల్ప శక్తి స్థాయిని ఆక్రమిస్తాయి. ఇప్పుడు, ఎలక్ట్రాన్‌కు మొమెంటమ్‌ను బదిలీ చేయడానికి ముందు, లాటిస్ వైబ్రేషన్‌లు జతని నాశనం చేయాలి మరియు దీని కోసం, జత యొక్క బంధన శక్తి కంటే లాటిస్ వైబ్రేషన్‌ల క్వాంటం యొక్క శక్తి ఎక్కువగా ఉండాలి. అందువలన, BCS ఎలక్ట్రాన్ల మధ్య పరస్పర చర్య రకాన్ని కనుగొని, జత యొక్క నిర్మాణాన్ని నిర్ణయించవలసి ఉంటుంది. BCS సిద్ధాంతం ప్రకారం, ఫెర్మీ ఉపరితలంపై వ్యతిరేక మొమెంటాతో ఉన్న రెండు ఎలక్ట్రాన్లు ఒక జతగా బంధించబడి ఉంటాయి. ఈ జంట మొత్తం మొమెంటం సున్నా. విద్యుత్ క్షేత్రాన్ని వర్తింపజేసినప్పుడు, జతలోని ఎలక్ట్రాన్ల మొమెంటం కొద్దిగా మారుతుంది మరియు జత యొక్క ద్రవ్యరాశి కేంద్రం తీవ్రత వెక్టర్ యొక్క దిశకు వ్యతిరేక దిశలో కదలడం ప్రారంభమవుతుంది. సంప్రదాయ సూపర్ కండక్టర్ జతలో కూపర్ జతలోని ఎలక్ట్రాన్లు వ్యతిరేక స్పిన్‌లను కలిగి ఉంటాయి. అలాంటి జంటను సింగిల్ట్ అంటారు. ఫోనాన్‌లతో (లాటిస్ వైబ్రేషన్స్) పరస్పర చర్య కారణంగా జత యొక్క శక్తి తగ్గుతుంది. చివరి ఊహ ఐసోటోప్ ప్రభావం ద్వారా నిర్ధారించబడింది. పరమాణువులు ఐసోటోప్‌లచే భర్తీ చేయబడ్డాయి - అదే సంఖ్యలో ప్రోటాన్‌లతో అణువులు, కానీ భిన్నమైన పరమాణు ద్రవ్యరాశితో మరియు పరివర్తన ఉష్ణోగ్రత మార్చబడింది. లాటిస్ వైబ్రేషన్ల శక్తి అణువుల ద్రవ్యరాశిపై ఆధారపడి ఉంటుంది కాబట్టి, ఐసోటోపిక్ ప్రభావం ఉనికి నుండి ఎలక్ట్రాన్ల మధ్య ఆకర్షణీయమైన సంభావ్యత యొక్క స్వభావం గురించి ఒక తీర్మానం చేయబడుతుంది. క్లాసికల్ BCS సూపర్ కండక్టర్ల యొక్క ముఖ్యమైన లక్షణం కూపర్ జత యొక్క ఐసోట్రోపి (గోళాకార సమరూపత) కూడా. ఒక నిర్దిష్ట మొమెంటం ఉన్న అన్ని ఎలక్ట్రాన్లు, దాని దిశతో సంబంధం లేకుండా, ఉష్ణోగ్రత తగ్గినప్పుడు ఏకకాలంలో కూపర్ జతలను ఏర్పరుస్తాయి.

BCS సిద్ధాంతం నుండి అనుసరించే సూపర్ కండక్టర్ల యొక్క ప్రాథమిక లక్షణాలను ఇప్పుడు రూపొందిద్దాం:

1. 
   కూపర్ జతలు సింగిల్‌లు (జతలోని ఎలక్ట్రాన్‌ల స్పిన్‌లు వ్యతిరేక దిశల్లో నిర్దేశించబడతాయి).
2. 
   సూపర్ కండక్టింగ్ స్థితి గోళాకార సౌష్టవంగా ఉంటుంది
3. 
   అయస్కాంత క్షేత్రాలు సూపర్ కండక్టివిటీని నిరోధిస్తాయి.
4. 
   ఎలక్ట్రాన్-ఫోనాన్ పరస్పర చర్య వల్ల సూపర్ కండక్టివిటీ ఏర్పడుతుంది.
5. 
   స్వచ్ఛమైన లోహాలలో సూపర్ కండక్టివిటీ గమనించబడుతుంది.

ABRikosov యొక్క సుడిగుండాలు

టైప్ II సూపర్ కండక్టర్ యొక్క ఉపరితలంలోకి అయస్కాంత క్షేత్రం చొచ్చుకుపోయే విధానాన్ని వివరించడానికి, A. A. అబ్రికోసోవ్ అభివృద్ధి చేసిన మరియు ప్రయోగాత్మకంగా ధృవీకరించబడిన ఎలక్ట్రాన్ వోర్టిసెస్ భావన చాలా ఫలవంతమైనదిగా మారింది. సరళమైన సందర్భంలో, సుడి అనేది ఒక సన్నని స్థూపాకార గొట్టం (సుమారు 0.1 μm వ్యాసార్థంతో), దీని ద్వారా అయస్కాంత ప్రవాహం సూపర్ కండక్టర్ (Fig. 2) లోకి చొచ్చుకుపోతుంది. ట్యూబ్ యొక్క అక్షం చుట్టూ ప్రవహించే విద్యుత్ ప్రవాహాల ద్వారా అయస్కాంత క్షేత్రం సుడిగుండంలో నిర్వహించబడుతుంది.

మూర్తి 2. మిశ్రమ స్థితి యొక్క పథకం (షుబ్నికోవ్ దశ). అయస్కాంత క్షేత్రం మరియు సూపర్ కండక్టింగ్ వృత్తాకార ప్రవాహాలు రెండు సుడి తంతువులపై చూపబడ్డాయి.

ఒక సుడి తప్పనిసరిగా సూపర్ కండక్టర్‌లోని రంధ్రం మరియు దాని గుండా వెళుతున్న అయస్కాంత ప్రవాహాన్ని తప్పనిసరిగా లెక్కించాలి. అబ్రికోసోవ్ యొక్క పరిష్కారం ప్రకారం, వోర్టిసెస్ ఒక సాధారణ జాలకను ఏర్పరుస్తాయి, మిశ్రమ స్థితి విషయంలో సాగే న్యూట్రాన్ వికీర్ణంపై ప్రయోగాలలో దీని నిర్మాణం స్థాపించబడింది.

అధిక ఉష్ణోగ్రత సూపర్కండక్టివిటీ యొక్క సమస్యలు

1986లో, ముల్లర్ మరియు బెడ్నోర్జ్ యొక్క పని కనిపించింది, దీనిలో అసాధారణంగా అధిక ఉష్ణోగ్రతలు T c = 100 K వద్ద ఆక్సైడ్లు La 1.8 Ba 0.2 CuO 4 లో సూపర్ కండక్టివిటీ కనుగొనబడింది. ఈ కొత్త రకం సూపర్ కండక్టివిటీని అధిక-ఉష్ణోగ్రత HTSC అని పిలుస్తారు. నోబెల్ బహుమతి పొందిన రచనలు ప్రచురించబడకపోవడం గమనార్హం అత్యంత ప్రతిష్టాత్మకమైనదిఫిజికల్ జర్నల్ ఫిజికల్ రివ్యూ, USAలో మరియు జర్మన్ జర్నల్ జైట్‌స్క్రిఫ్ట్ ఫర్ ఫుసిక్‌లో ప్రచురించబడింది. వాస్తవం ఏమిటంటే, రచయితలు మొదట్లో ఫిజికల్ రివ్యూకి కథనాన్ని పంపారు, అయితే సమీక్షకులు ఆ కథనాన్ని తిరస్కరించారు: ఎందుకంటే ఆక్సైడ్‌లలో సూపర్ కండక్టివిటీ మరియు అంత అధిక ఉష్ణోగ్రత వద్ద కూడా ఉనికిలో ఉండదు! USSRలో ఇదే సమ్మేళనాలతో ఇదే విధమైన కథ జరిగింది. ఈ సమ్మేళనాలు 1979లో USSR అకాడమీ ఆఫ్ సైన్సెస్‌లో I. S. షాప్లిగిన్ మరియు V. B. లాజరేవ్‌లచే సంశ్లేషణ చేయబడ్డాయి. రచయితలు ఈ సమ్మేళనాలలో వాహకత యొక్క అసాధారణ ఉష్ణోగ్రత ఆధారపడటాన్ని కనుగొన్నారు. వారు తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద సూపర్ కండక్టివిటీని పరీక్షించలేదు, ఎందుకంటే వారి నమూనాలు సూపర్ కండక్టింగ్ అని వారు ఊహించలేరు. వారు ముల్లర్ మరియు బెడ్నోరెట్స్ తర్వాత మాత్రమే దీనిని తనిఖీ చేసారు!

HTSC కనుగొనబడటానికి 2-3 సంవత్సరాల ముందు కూడా, సూపర్ కండక్టర్లు అటువంటి రికార్డు Tc తో కాకుండా, సమానమైన అసాధారణ లక్షణాలతో పొందబడ్డాయి - భారీ ఫెర్మియన్స్ TFSC తో సూపర్ కండక్టర్స్ అని పిలవబడేవి. అవి UPt 3, (T c =0.55 K) UBe 13 (T c =0.8 K) Sr 2 RuO 4 (T c =1.5K), UPd 2 Al 3 (T c =2K), PrOs 4 Sb 12 (T c =1.85 K). HTSC మరియు TFSC ఒకే పదంలో ఐక్యమయ్యాయి - అసాధారణ సూపర్ కండక్టర్లు. ప్రస్తుతం ఆమోదించబడిన నిర్వచనం ప్రకారం, సూపర్ కండక్టర్స్ అంటే సూపర్ కండక్టింగ్ స్థితి గోళాకారంగా సుష్టంగా ఉండదు, అనగా. కొన్ని పాయింట్ల వద్ద మరియు ఫెర్మీ ఉపరితల రేఖలపై కూపర్ జత చేయడం లేదు. భౌతిక పరిమాణాల ఉష్ణోగ్రత ఆధారపడటంలో అసాధారణ సూపర్ కండక్టర్లు సాధారణ వాటి నుండి ప్రయోగాత్మకంగా భిన్నంగా ఉంటాయి. సాంప్రదాయిక సూపర్ కండక్టర్లలో, ఉష్ణ వాహకత వంటి భౌతిక పరిమాణాల ఉష్ణోగ్రత ఆధారపడటం ఘాతాంకం. అసాధారణ సూపర్ కండక్టర్లలో, భౌతిక పరిమాణాల యొక్క ఉష్ణోగ్రత ఆధారపడటం శక్తి-చట్టం.

సూపర్ కండక్టింగ్ స్థితి యొక్క మరొక ముఖ్యమైన ఆస్తి దాని సమానత్వం, అనగా. ప్రాదేశిక విలోమం I ప్రభావంతో ఒక జత యొక్క వేవ్ ఫంక్షన్ ఎలా మారుతుంది. పాఠశాల జ్యామితిలో, కేంద్రీయ సుష్ట బొమ్మలు పరిగణించబడతాయి, ఇవి అన్ని కోఆర్డినేట్‌ల సంకేతం మారినప్పుడు మారవు మరియు ఈ లక్షణం లేని బొమ్మలు. క్వాంటం మెకానిక్స్‌లో, స్ఫటిక నిర్మాణం కేంద్రీయంగా సుష్టంగా ఉంటే, రెండు రాష్ట్రాలు సాధ్యమవుతాయి, వేవ్ ఫంక్షన్ Ψ(R)పై విలోమ I చర్య ద్వారా వర్గీకరించబడుతుంది. రాష్ట్రం కూడా:

బేసి స్థితి:


క్వాంటం మెకానిక్స్ చట్టం ప్రకారం, ఒక జతలోని ఎలక్ట్రాన్ల స్పిన్‌లు వ్యతిరేక దిశలో ఉంటే (సింగిల్ పెయిర్), అప్పుడు వేవ్ ఫంక్షన్ సమానంగా ఉంటుంది మరియు అవి ఒకేలా ఉంటే (ట్రిపుల్ జత), అప్పుడు వేవ్ ఫంక్షన్ బేసిగా ఉంటుంది. కొత్త రకాలైన సూపర్ కండక్టర్ల యొక్క ప్రయోగాత్మక అధ్యయనాలు వాటిలో చాలా వాటిలో సూపర్ కండక్టింగ్ స్థితి బేసి వేవ్ ఫంక్షన్‌ను కలిగి ఉందని మరియు జతలోని ఎలక్ట్రాన్ల స్పిన్‌లు సమాంతరంగా ఉన్నాయని కనుగొన్నారు. ఇది మరో అసాధారణమైన ఆస్తి గురించి నిర్ధారించడానికి మాకు వీలు కల్పించింది: వాటిలో కొన్నింటిలో సూపర్ కండక్టివిటీ (UBe 13 UPt 3 Sr 2 RuO 4, UPd 2 Al 3 PrOs 4 Sb 12) ట్రిపుల్ క్యారెక్టర్‌ను కలిగి ఉంది, అయితే మరికొన్నింటిలో, ఉదాహరణకు, HTSCలో, అది సింగిల్ట్.

ఎలక్ట్రాన్-ఎలక్ట్రాన్ సంకర్షణలు ఎల్లప్పుడూ రెండు ఒక-ఎలక్ట్రాన్ స్థితుల పరస్పర చర్య కారణంగా, రెండు సాధ్యమయ్యే బహుళ-ఎలక్ట్రాన్ స్థితులు ఉత్పన్నమవుతాయి, ఒకటి తక్కువ శక్తితో (గ్రౌండ్) మరియు మరొకటి అధిక శక్తితో (ఉత్తేజిత) మరియు రెండు ఎలక్ట్రాన్‌లు ఆక్రమిస్తాయి. గ్రౌండ్ స్టేట్. పరస్పర చర్య ఏ రాష్ట్రం ప్రధానమైనదిగా నిర్ణయించబడుతుంది - సింగిల్ట్ లేదా ట్రిపుల్. గత 20 సంవత్సరాలుగా అనేక సిద్ధాంతాలు సృష్టించబడినప్పటికీ, ప్రచురణల సంఖ్య వేలల్లో ఉన్నప్పటికీ, అసాధారణ సూపర్ కండక్టర్లలో సూపర్ కండక్టివిటీకి దారితీసే పరస్పర చర్యల రకాలు ఇంకా విశ్వసనీయంగా తెలియవు. అనేక TFSP లలో ఒక జతలో ఎలక్ట్రాన్ల పరస్పర చర్య అయస్కాంతత్వంతో ముడిపడి ఉందని మాత్రమే తెలుసు. పరమాణు ఎలక్ట్రాన్ల స్పిన్‌లు సమాంతరంగా ఉంటాయి కాబట్టి స్ఫటికాలలోని కొన్ని పరమాణువులు వాటి స్వంత అయస్కాంత కదలికలను కలిగి ఉంటాయి. పొరుగు పరమాణువుల క్షణాలు సమాంతరంగా ఉంటాయి - ఈ నిర్మాణాన్ని ఫెర్రో మాగ్నెటిక్, లేదా యాంటీపరాలెల్ అంటారు - ఈ నిర్మాణాన్ని యాంటీఫెరో మాగ్నెటిక్ అంటారు. అనేక అసాధారణ సూపర్ కండక్టర్లలో (ఉదాహరణకు, UBe 13, UPt 3), ఉష్ణోగ్రత సుమారుగా 10 T cకి తగ్గించబడినప్పుడు యాంటీఫెరో మాగ్నెటిక్ పరివర్తన గమనించవచ్చు. యాంటీఫెరో మాగ్నెటిక్ స్ట్రక్చర్ మరియు సూపర్ కండక్టివిటీ యొక్క సహజీవనం UPd 2 Al 3లో విశ్వసనీయంగా గమనించబడుతుంది మరియు Sr 2 RuO 4 మరియు PrOs 4 Sb 12లో ఆకస్మిక అయస్కాంత క్షేత్రాలు కనుగొనబడ్డాయి. అందువలన, BCS సూపర్ కండక్టర్లలో అయస్కాంత క్షేత్రం సూపర్ కండక్టివిటీని నాశనం చేస్తే, అసాధారణ సూపర్ కండక్టర్లలో అంతర్గత అయస్కాంత క్షేత్రాలు ఏదో ఒకవిధంగా సూపర్ కండక్టివిటీని నిర్వహిస్తాయి.

ముగింపు

ఇప్పుడు మనం అసాధారణ సూపర్ కండక్టర్ల యొక్క 5 ప్రధాన లక్షణాలను రూపొందిద్దాం:

1. 
   కూపర్ జంటలు సింగిల్ట్ లేదా ట్రిపుల్ కావచ్చు.
2. 
   సూపర్ కండక్టింగ్ స్థితి గోళాకార సౌష్టవంగా ఉండదు. ఫెర్మీ ఉపరితలంపై కూపర్ జత చేయని పంక్తులు మరియు పాయింట్లు ఉన్నాయి.
3. 
   సూపర్ కండక్టివిటీ అనేది క్రిస్టల్ యొక్క అయస్కాంత నిర్మాణానికి సంబంధించినది.
4. 
   సూపర్ కండక్టివిటీకి దారితీసే నిర్దిష్ట పరస్పర చర్యలు తెలియవు, ఈ పరస్పర చర్యల యొక్క స్వభావం మారవచ్చు.
5. 
   ఇంటర్‌మెటాలిక్ సమ్మేళనాలు మరియు అయానిక్ స్ఫటికాలలో సూపర్ కండక్టివిటీ గమనించబడుతుంది.

అసాధారణ సూపర్ కండక్టర్ల యొక్క ఈ ఐదు లక్షణాలు సాధారణ సూపర్ కండక్టర్ల లక్షణాల నుండి ప్రాథమికంగా భిన్నంగా ఉన్నాయని మనం చూస్తాము. ఇప్పటికే ఉన్న సిద్ధాంతం (BCS సిద్ధాంతం) ఒక నిర్దిష్ట సందర్భాన్ని సరిగ్గా వివరిస్తుంది, కానీ విశ్వవ్యాప్తం కాదు. తదుపరి అధ్యయనాలు ఆమె అనేక సాధారణ తీర్మానాలను తిరస్కరించాయి, కానీ ఆమె తర్కాన్ని తిరస్కరించలేదు. ఇది అధిక-ఉష్ణోగ్రత సూపర్ కండక్టివిటీ సమస్య పరిష్కరించబడుతుందని మరియు గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద పనిచేసే సూపర్ కండక్టర్లు సృష్టించబడతాయని ఆశను ఇస్తుంది.

అధిక-ఉష్ణోగ్రత సూపర్ కండక్టివిటీ యొక్క మెకానిజంపై పరిశోధన యొక్క మరొక ఆశాజనక దిశలో స్పైరల్ మైలిన్ షీత్‌లతో న్యూరాన్‌ల సాల్టేటరీ కండక్షన్ యొక్క మెకానిజం అధ్యయనం. స్పష్టంగా, అబ్రికోసోవ్ క్వాంటం వోర్టెక్స్ మోడల్ యొక్క ఫార్మలిజం వారికి వర్తించవచ్చు.

సాహిత్యం

1. 
   Tsypenyuk యు. M. సూపర్ కండక్టివిటీ యొక్క భౌతిక పునాదులు. - M.: 1996.
2. 
   ఖోల్మాన్స్కీ A. S. మెదడు భౌతిక శాస్త్రం యొక్క మోడలింగ్ // గణిత స్వరూపం. ఎలక్ట్రానిక్ మ్యాథమెటికల్ అండ్ మెడికల్-బయోలాజికల్ జర్నల్. – T. 5. – సమస్య. 4. - 2006. - URL: www.smolensk.ru/user/sgma/MMORPH/N-12-html/holmansky-4/holmansky-4.htm

అధిక ఉష్ణోగ్రత ఓవర్కండక్షన్ యొక్క సమస్యలు

లోబాచ్

ev V.V., Yargemskiy V.G., Kholmanskiy A.S.

అధిక ఉష్ణోగ్రత ఓవర్‌కండక్షన్ యొక్క కొన్ని సమస్యల సమీక్షను నిర్వహించండి.
*మాస్కో స్టేట్ యూనివర్శిటీ ఆఫ్ ఎన్విరాన్‌మెంటల్ ఇంజనీరింగ్ (MGUEE).

** మాస్కో స్టేట్ మెడికల్ అండ్ డెంటల్ యూనివర్సిటీ (MGMSU)

హీలియం మొదటిసారిగా 1908లో లైడెన్ యూనివర్శిటీలో హెయిక్ కమెర్లింగ్ ఒన్నెస్ ద్వారా ద్రవీకరించబడింది మరియు అప్పటి నుండి భౌతిక దృగ్విషయాలను సంపూర్ణ సున్నా కంటే కొన్ని డిగ్రీల కంటే ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద అధ్యయనం చేయడం సాధ్యమైంది (వాతావరణ పీడనం వద్ద హీలియం యొక్క మరిగే స్థానం 4.2 K).

పరిశోధన యొక్క రంగాలలో ఒకటి ఉష్ణోగ్రతపై లోహాల నిరోధకతపై ఆధారపడటం. కమెర్లింగ్ ఒన్నెస్ ఇప్పటికే ద్రవ గాలి ఉష్ణోగ్రత (సుమారు 80 K) వరకు తగ్గుతున్న ఉష్ణోగ్రతల వద్ద ఇలాంటి అధ్యయనాలను చేపట్టారు.

అనేక స్వచ్ఛమైన లోహాల కోసం అతను సుమారుగా సరళ సంబంధాన్ని కనుగొన్నాడు, కానీ అలాంటి సంబంధం నిరవధికంగా కొనసాగలేదని అతను కనుగొన్నాడు, లేకపోతే ప్రతిఘటన సంపూర్ణ సున్నా వద్ద ప్రతికూలంగా మారుతుంది. సర్ జేమ్స్ దేవార్ కమెర్లింగ్ ఒన్నెస్ పరిశోధనను కొనసాగించాడు మరియు ద్రవ హైడ్రోజన్ (20 K) ఉష్ణోగ్రతకు చేరుకున్నాడు మరియు ప్రతిఘటన వాస్తవానికి మరింత నెమ్మదిగా తగ్గడం ప్రారంభించిందని తేలింది.

ఇది ఖచ్చితంగా ఊహించినది, ఇది ఇప్పటికే పేర్కొన్న కారణానికి మాత్రమే కాకుండా, ఆ సమయంలో ఆమోదించబడిన లోహాలు మరియు వాటి లక్షణాల గురించిన ఆలోచనల ఆధారంగా కూడా ఉంటుంది.

ఎలక్ట్రాన్ల బదిలీ ద్వారా విద్యుత్ వాహకత సంభవిస్తుందని నమ్ముతారు, మరియు మెటల్ అణువులతో ఎలక్ట్రాన్ల ఢీకొన్న ఫలితంగా ప్రతిఘటన పుడుతుంది.

ప్రతిఘటనలో తగ్గుదల యొక్క సరళ స్వభావం తగ్గుతున్న ఉష్ణోగ్రతతో ఎలక్ట్రాన్ల కదలికలో ఊహించిన మార్పుతో చాలా స్థిరంగా ఉంటుంది. అయినప్పటికీ, తగినంత తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద ఎలక్ట్రాన్లు పరమాణువులపై "ఘనీభవిస్తాయి" అని ఊహించబడింది, అప్పుడు కొంత ఉష్ణోగ్రత వద్ద ప్రతిఘటన తక్కువగా ఉండాలి, ఆపై లోహం ఒక అవాహకం అవుతుంది.

వాస్తవానికి గమనించిన లోహాల ప్రవర్తన ఊహించిన దాని నుండి చాలా భిన్నంగా ఉంటుంది. ఉష్ణోగ్రత తగ్గినప్పుడు, చాలా లోహాల నిరోధకత స్థిరమైన విలువను కలిగి ఉంటుందని కమెర్లింగ్ ఒన్నెస్ కనుగొన్నారు, అయితే కొన్ని లోహాలకు ఇది ఒక నిర్దిష్ట లక్షణ ఉష్ణోగ్రత వద్ద పూర్తిగా అదృశ్యమవుతుంది, ఇది ముగిసినట్లుగా, అయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క బలంపై ఆధారపడి ఉంటుంది. ఈ ప్రయోగాలు కమెర్లింగ్ ఒన్నెస్‌కు 1913లో భౌతిక శాస్త్రంలో నోబెల్ బహుమతిని అందించిన వాటిలో ఒకటి.

రెండు దశాబ్దాలకు పైగా, ఇది సూపర్ కండక్టివిటీ యొక్క ప్రధాన, ప్రత్యేక లక్షణంగా పరిగణించబడే ప్రతిఘటన అదృశ్యం. అయితే, ఈ దృగ్విషయం యొక్క కొన్ని లక్షణాలు శాస్త్రవేత్తలను గందరగోళానికి గురిచేశాయి.

కాబట్టి, ఒక సాధారణ కండక్టర్‌కు (ఫెర్రో అయస్కాంతం కాదు) అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని వర్తింపజేస్తే, అయస్కాంత ప్రవాహంలో కొంత భాగం కండక్టర్ యొక్క మందం గుండా వెళుతుంది. మీరు దానిని ఆదర్శవంతమైన కండక్టర్‌కు వర్తింపజేస్తే, రెండోదానిలో ఉపరితల ప్రవాహాలు ప్రేరేపించబడతాయి, ఇది కండక్టర్ లోపల అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని సృష్టిస్తుంది, ఇది అనువర్తిత బాహ్య క్షేత్రాన్ని పూర్తిగా భర్తీ చేస్తుంది మరియు తద్వారా కండక్టర్ లోపల సున్నా అయస్కాంత ప్రవాహ విలువను నిర్వహిస్తుంది.

దీని అర్థం అయస్కాంత క్షేత్రంలో కండక్టర్ యొక్క స్థితి ఈ స్థితిని ఎలా సాధించిందనే దానిపై ఆధారపడి ఉంటుంది - అత్యంత అసహ్యకరమైన పరిస్థితి.

తరువాత, 1933లో, డబ్ల్యూ. మీస్నర్, ఆర్. ఓచ్‌సెన్‌ఫెల్డ్ మరియు ఎఫ్. హైడెన్‌రిచ్, ఒక లోహం ఒక సూపర్ కండక్టర్‌గా మారిందని, నమూనా అయస్కాంత క్షేత్రంలో ఉన్నప్పుడు ఉష్ణోగ్రత ఒక క్లిష్టమైన విలువ కంటే తక్కువగా పడిపోతే, వాస్తవానికి అయస్కాంత ప్రవాహాన్ని బహిష్కరిస్తుంది.

అధ్యయనం యొక్క తదుపరి దశ కొత్తగా కనుగొన్న స్థితిని అధిక ప్రస్తుత విలువలతో అధ్యయనం చేయడం. అటువంటి అధ్యయనం యొక్క ఆవశ్యకత క్రింది పరిస్థితుల ద్వారా నిర్దేశించబడింది: ప్రతిఘటన వాస్తవానికి సున్నా కానట్లయితే, ఒక పెద్ద కరెంట్ సంభావ్య వ్యత్యాసం యొక్క విలువను పెద్దదిగా మరియు సులభంగా రికార్డ్ చేయడానికి దారితీయవలసి ఉంటుంది.

అయినప్పటికీ, "ప్రత్యేక దృగ్విషయం" గమనించబడినందున, పొందిన ఫలితాలు పరిస్థితిని మరింత గందరగోళానికి గురిచేశాయి: గ్లాస్ కేశనాళికలో కప్పబడిన పాదరసం ఫిలమెంట్ కోసం 4.18 K కంటే తక్కువ ఉష్ణోగ్రత వద్ద, ఒక నిర్దిష్ట థ్రెషోల్డ్ కరెంట్ డెన్సిటీ విలువ ఉంది, దాని పైన స్వభావం దృగ్విషయం తీవ్రంగా మారింది. థ్రెషోల్డ్ కంటే దిగువన ఉన్న ప్రస్తుత సాంద్రత వద్ద, ఫిలమెంట్ చివరలకు వర్తించే ఎటువంటి గుర్తించదగిన సంభావ్య వ్యత్యాసాలు లేకుండా విద్యుత్ ప్రవాహం వెళుతుంది. థ్రెడ్‌కు ఎటువంటి ప్రతిఘటన లేదని ఇది సూచించింది.

ప్రస్తుత సాంద్రత థ్రెషోల్డ్ విలువను అధిగమించిన వెంటనే, సంభావ్య వ్యత్యాసం కనిపించింది, ఇది కరెంట్ కంటే వేగంగా పెరిగింది. కొత్త ప్రభావానికి వివరణను కనుగొనడానికి అనేక ప్రయోగాలు జరిగాయి. అన్నింటిలో మొదటిది, తగ్గుతున్న ఉష్ణోగ్రతతో థ్రెషోల్డ్ కరెంట్ సాంద్రత పెరగడం గమనించబడింది - పరివర్తన ఉష్ణోగ్రత నుండి సూపర్ కండక్టింగ్ స్థితికి (ఉష్ణోగ్రతల మధ్య వ్యత్యాసం చాలా పెద్దది కానంత వరకు) విచలనానికి సుమారుగా అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది. సహజంగా, ఊహ ఏమిటంటే, కొంత ప్రభావం వల్ల వేడి చేయడం వల్ల, పాదరసం యొక్క ఉష్ణోగ్రత పరివర్తన స్థానం కంటే పెరిగింది. ఈ ఉష్ణ మూలాన్ని కనుగొనడానికి పని సెట్ చేయబడింది.

పాదరసం ఫిలమెంట్ యొక్క వివిధ కాన్ఫిగరేషన్లను ఉపయోగించి, బయటి నుండి వేడిని సరఫరా చేయలేదని నిర్ధారించడం సాధ్యమైంది. పాదరసంలోని మలినాలు ప్రభావం పరిగణించబడింది, అయితే అవి స్వేదనం ప్రక్రియలో తొలగించబడాలి; అవసరమైన పరిమాణంలో ప్రత్యేకంగా జోడించిన మలినాలతో తాపన ప్రభావం సంబంధం లేదని ప్రయోగాలు చూపించాయి.

బహుశా పాదరసం ఫిలమెంట్‌ని ఒక సాధారణ కండక్టర్‌తో సంప్రదించడం, దానిలో కనిపించే లేదా దానిలో ఏర్పడిన ఏదైనా రూపంలో, పాదరసం యొక్క సూపర్ కండక్టింగ్ లక్షణాలను రద్దు చేయవచ్చని సూచించబడింది. ఒక ఉక్కు కేశనాళిక పరీక్ష కోసం తీసుకోబడింది, కానీ ఇది ఖచ్చితమైన ఫలితాలకు దారితీయలేదు మరియు తరువాత మాత్రమే, టిన్‌పై అదే రకమైన ప్రయోగాల ఫలితంగా, ఈ ఊహ మినహాయించబడింది. సాధారణంగా, పాదరసంతో చేసిన ప్రయోగాలు అడిగిన ప్రశ్నకు సమాధానం ఇవ్వలేదు.

అయినప్పటికీ, కమెర్లింగ్ ఒన్నెస్ స్థాపించినట్లుగా, పాదరసం క్రమబద్ధమైన పరిశోధనకు చాలా సరిఅయిన వస్తువు కాదు. "అనేక పరిస్థితుల మిశ్రమ ప్రభావం కేశనాళికలలో పాదరసంతో పనిచేసేటప్పుడు ఇబ్బందులకు దారితీసింది.

ద్రవ హీలియంతో ప్రయోగాలు చేయడానికి ఒక రోజు భారీ మొత్తంలో తయారీ అవసరం, మరియు ఇక్కడ వివరించిన వాస్తవ ప్రయోగాల విషయానికి వస్తే, వాటికి కొన్ని గంటలు మాత్రమే మిగిలి ఉన్నాయి. ఈ పరిస్థితులలో ద్రవ హీలియంతో ఖచ్చితమైన కొలతలు చేయడానికి, ముందుగా ఒక ప్రోగ్రామ్‌ను వివరించడం మరియు ప్రయోగం రోజున త్వరగా మరియు పద్దతిగా నిర్వహించడం అవసరం. ప్రయోగాత్మక సెటప్‌లో మార్పులు, గమనించిన దృగ్విషయాల వల్ల ఏర్పడిన అవసరం, సాధారణంగా మరుసటి రోజు చేయవలసి ఉంటుంది.

తరచుగా, ఉత్పాదక నిరోధకత యొక్క కార్మిక-ఇంటెన్సివ్ ప్రక్రియ వలన కొంత ఆలస్యం కారణంగా, హీలియం సంస్థాపన కొన్ని ఇతర ప్రయోజనాల కోసం ఉపయోగించబడింది. మేము మళ్లీ ప్రయోగాన్ని ప్రారంభించగలిగినప్పుడు, పాదరసం స్తంభింపజేసినప్పుడు, థ్రెడ్ విరిగిపోయినందున, సిద్ధం చేసిన ప్రతిఘటనలు పనికిరానివిగా మారాయి మరియు మా ప్రయత్నాలన్నీ ఫలించలేదు. ఈ పరిస్థితుల్లో, ఊహించని మరియు తప్పుదారి పట్టించే జోక్యాల మూలాలను గుర్తించి, తొలగించడానికి చాలా సమయం పట్టింది.

అదనంగా, కేశనాళిక గోడ ద్వారా కాకుండా, ద్రవ హీలియంతో ప్రత్యక్ష పరిచయం ద్వారా నమూనాను చల్లబరచడం మంచిది. అందువల్ల, టిన్ మరియు సీసం పాదరసం మాదిరిగానే లక్షణాలను కలిగి ఉన్నాయని కమెర్లింగ్ ఒన్నెస్ కనుగొన్నప్పుడు, అతను ఈ రెండు లోహాలతో ప్రయోగాలు కొనసాగించాడు. అప్పుడే ఎదురైన సమస్యకు పరిష్కారం దొరికింది.

వాస్తవానికి, సీసం యొక్క సూపర్ కండక్టివిటీ కనుగొనబడిన ప్రయోగాల సమయంలో దాని పరిష్కారం కోసం ఆశ ఇప్పటికే తలెత్తింది. ఇది సులభంగా వైర్‌గా తయారు చేయబడుతుంది మరియు 70 mm2 క్రాస్-సెక్షన్‌తో చాలా పెద్ద మొత్తంలో వైర్ తయారు చేయబడింది. ఈ పరిమాణంలోని ఒకే కండక్టర్ కోసం, 4.25 K వద్ద థ్రెషోల్డ్ కరెంట్ విలువ 8 A. తరువాత, 1 సెంటీమీటర్ల వ్యాసం కలిగిన కోర్పై 1000 మలుపులు కలిగిన 1 సెంటీమీటర్ల పొడవు గల కాయిల్ ఈ వైర్‌తో గాయమైంది. వైండింగ్‌లో సిల్క్ ఇన్సులేషన్ ఉంది, ఇది ద్రవ హీలియంతో తడిసినది. అది ముగిసినట్లుగా, థ్రెషోల్డ్ కరెంట్ విలువ 0.8 A మాత్రమే.

1913 లో, బలమైన అయస్కాంత క్షేత్రాలను పొందడంలో ఆసక్తి ఇప్పటికే చాలా గొప్పది, మరియు ప్రధాన సమస్య వైండింగ్‌లో విద్యుత్ వెదజల్లడానికి సంబంధించినదని ఎటువంటి సందేహం లేదు. ఉదాహరణకు, శీతలీకరణ కోసం ద్రవ గాలిని ఉపయోగించి పెర్రిన్ ప్రతిపాదించాడు; ఉష్ణోగ్రత తగ్గుదలతో వైండింగ్ యొక్క ప్రతిఘటనలో తగ్గుదల కారణంగా, దానిలో ఉత్పత్తి చేయబడిన వేడి మొత్తం తగ్గిపోతుంది, ఇది కొంత లాభం ఇస్తుంది.

అయితే, ప్రాథమికంగా కాంపాక్ట్ కాయిల్ మరియు కూలర్‌ల మధ్య అవసరమైన ఉష్ణ బదిలీని సాధించడం చాలా కష్టం అనే వాస్తవం కారణంగా, ఈ విధంగా లాభాలను సాధించలేమని లెక్కలు చూపించాయి. Kamerliig-Onies ఈ ప్రయోజనం కోసం సూపర్ కండక్టర్లను ఉపయోగించే అవకాశాలను సరిగ్గా అంచనా వేసింది, వాటిలో ఎటువంటి వేడిని ఉత్పత్తి చేయకూడదని పేర్కొంది. దీని గురించి మాట్లాడుతున్నప్పుడు, అతను "అయస్కాంత క్షేత్రం సూపర్ కండక్టర్‌లో ప్రతిఘటనకు దారితీసే అవకాశం" అని ఒప్పుకున్నాడు. మరియు అతను ఈ సమస్యను అధ్యయనం చేయడం ప్రారంభించాడు.

"ఈ ప్రభావం బలహీనంగా ఉంటుందని నమ్మడానికి కారణాలు ఉన్నాయి. అయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క ప్రభావంతో సూపర్ కండక్టర్లు స్వల్ప నిరోధకతను మాత్రమే అనుభవిస్తాయనే ప్రత్యక్ష రుజువు, పైన వివరించిన కాయిల్ 0.8 A కరెంట్ దాని గుండా వెళుతున్నప్పటికీ, ఈ సందర్భంలో కాయిల్ యొక్క క్షేత్రాన్ని చేరుకున్నప్పటికీ అది సూపర్ కండక్టింగ్‌గా ఉంటుందని తేలింది అనేక వందల గాస్‌లు , మరియు చాలా మలుపులు ఈ పరిమాణంలో ఉన్న క్షేత్రంలో ఉన్నాయి, కానీ ఎటువంటి ప్రతిఘటన గమనించబడలేదు. అందువల్ల, కేమెర్లింగ్ ఒన్నెస్ ఈ ప్రయోగాలను నిర్వహించడానికి ఒక సెటప్‌ను రూపొందించారు, ఇది కిలోగాస్ క్రమం యొక్క క్షేత్రాలలో మాత్రమే గమనించిన దృగ్విషయాలను అధ్యయనం చేయడం సాధ్యపడుతుంది.

ఫలితాలు మళ్లీ ఊహించని విధంగా వచ్చాయి. మునుపటి ప్రయోగాలలో ఉపయోగించిన సూపర్ కండక్టింగ్ లీడ్ కాయిల్‌ను క్రయోస్టాట్‌లో ఉంచారు, తద్వారా మలుపుల విమానం అయస్కాంత క్షేత్రానికి సమాంతరంగా ఉంటుంది.

“మొదట, హీలియం యొక్క మరిగే బిందువు వద్ద కాయిల్ సూపర్ కండక్టింగ్ అవుతుందని మేము నమ్ముతున్నాము; 0.4 A కరెంట్ దాని గుండా వెళ్ళినప్పుడు కూడా అది సూపర్ కండక్టింగ్‌గా ఉంటుంది, అయితే మలుపులు వాటి గుండా ప్రవహించే కరెంట్ ద్వారా సృష్టించబడిన గుర్తించదగిన అయస్కాంత క్షేత్రంలో ఉన్నాయి.

అప్పుడు ఒక అయస్కాంత క్షేత్రం వర్తించబడుతుంది. 10 కిలోల ఫీల్డ్ బలం వద్ద 5 కిలోల వద్ద అది కొంత తక్కువగా ఉంది; ఈ ప్రయోగాలు అధిక తీవ్రతతో ఉన్న అయస్కాంత క్షేత్రం సూపర్ కండక్టర్లలో ప్రతిఘటన రూపాన్ని కలిగిస్తుందని చాలా నమ్మకంగా చూపించింది, కానీ తక్కువ తీవ్రతతో అది జరగదు. తదుపరి పరిశోధన సమయంలో, ఫీల్డ్‌పై ప్రతిఘటన యొక్క ఆధారపడటం పొందబడింది.

అయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క క్లిష్టమైన విలువతో క్రిటికల్ కరెంట్‌ను కనెక్ట్ చేయడానికి కమెర్లింగ్ ఒన్నెస్ ఇంకా సిద్ధంగా లేరు. ఇక్కడ కనుగొనబడిన దృగ్విషయం సూపర్ కండక్టర్లలో సాధారణ ప్రతిఘటన యొక్క నిర్దిష్ట ఉష్ణోగ్రత వద్ద ఆకస్మిక ప్రదర్శనతో అనుసంధానించబడిందని అతనికి ఎటువంటి సందేహం లేదు - ఈ కనెక్షన్ ఇతర పరిశోధకులచే కనుగొనబడింది. అయినప్పటికీ, పునాది వేయబడిందని భావించవచ్చు.

అయితే కాలక్రమేణా, ఈ అధ్యాయం ప్రారంభంలో వివరించిన వైరుధ్యం చాలా స్పష్టంగా కనిపించింది. మాటల్లో కాస్త మార్పు అది మరింత బలపడింది. ఒక పదార్ధం, అయస్కాంత క్షేత్రంలో ఉండటం వలన, ఉష్ణోగ్రత తగ్గినప్పుడు ఆదర్శవంతమైన వాహక స్థితికి రూపాంతరం చెందాలంటే, పరివర్తన సమయంలో నమూనాలోకి చొచ్చుకుపోయే అయస్కాంత ప్రవాహం దానిలోకి "స్తంభింపజేయబడుతుంది" మరియు క్షేత్రం తరువాత మారినప్పుడు కొనసాగాలి. ఆఫ్ (ఉష్ణోగ్రత మారకుండా నిర్వహించబడితే) .

ఈ విధంగా వేర్వేరు నమూనాలను సిద్ధం చేయడం ద్వారా, ఒకే బాహ్య పరిస్థితులలో ఉన్న వివిధ స్థితుల యొక్క సమూహాన్ని (సూత్రప్రాయంగా, అనంతమైన సంఖ్య) సృష్టించడం సాధ్యమవుతుంది, ఇది బహుశా ఒకదానితో ఒకటి థర్మల్ కాంటాక్ట్‌లో కూడా ఉండవచ్చు, అంటే, ఒక సమతౌల్య స్థితి.

1933 వరకు, ఈ అవకాశం ప్రయోగాత్మకంగా తిరస్కరించబడలేదు మరియు కొన్ని ప్రయోగాలు దానిని ధృవీకరించినట్లు కూడా అనిపించింది. దానికి అనుకూలంగా సైద్ధాంతిక పరిశీలనలు కూడా ఉన్నాయి. మరియు ఆ సమయంలో, మీస్నర్, సూపర్ కండక్టింగ్ స్థితికి పరివర్తనను అధ్యయనం చేస్తూ, ఒక రకమైన హిస్టెరిసిస్ యొక్క రూపాన్ని చూసి చలించిపోయాడు: టిన్ సింగిల్ క్రిస్టల్ సాధారణ స్థితికి తిరిగి రావడం పరివర్తన యొక్క ఉష్ణోగ్రత కంటే కొంచెం ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రత వద్ద సంభవించింది. సూపర్ కండక్టింగ్ స్థితి.

థర్మోఎలెక్ట్రిక్ దృగ్విషయాన్ని మినహాయించటానికి ప్రత్యేకంగా రూపొందించిన పద్ధతి ద్వారా ప్రతి బిందువు వద్ద ప్రతిఘటనను కరెంట్ యొక్క రెండు దిశలలో కొలిచినప్పుడు కూడా ఈ ప్రభావం గమనించబడింది; హిస్టెరిసిస్ ఈ దృగ్విషయం నమూనా యొక్క పారగమ్యతలో మార్పుతో ముడిపడి ఉందని సూచించింది.

మీస్నర్ దాని గురించి ఈ విధంగా వ్రాశాడు: "కొలిచిన కరెంట్ పంపిణీ మరియు దాని ద్వారా సృష్టించబడిన అయస్కాంత క్షేత్రం మారకపోతే, హిస్టెరిసిస్ దృగ్విషయం సంభవించడానికి ఎటువంటి ఆధారం ఉండదు." అందువల్ల, అతను మరియు అతని సహకారులు దాని పారగమ్యత సున్నాకి పడిపోతుందని ఊహిస్తారు. ఇదే జరిగితే, సూపర్ కండక్టర్ కుహరం లోపలి ఉపరితలం వద్ద ఫీల్డ్ లైన్ ఏదీ ముగియదు, అయితే ప్రయోగాలు ఇదే పరిస్థితి అని స్పష్టంగా చూపిస్తున్నాయి.

సూపర్ కండక్టివిటీ యొక్క సంతృప్తికరమైన సిద్ధాంతాన్ని సృష్టించడానికి చాలా సంవత్సరాలు గడిచాయి; వాస్తవానికి, ఈ సమస్య 1972లో కూడా చివరకు పరిష్కరించబడలేదు. అయినప్పటికీ, మీస్నర్ యొక్క ఆవిష్కరణ కనీసం గమనించిన దృగ్విషయాలకు సంతృప్తికరమైన స్థూల వివరణను అందించడం సాధ్యం చేసింది.

J. ట్రిగ్ "20వ శతాబ్దపు భౌతికశాస్త్రం: కీలక ప్రయోగాలు"