Сверхпроводимость

Пнд, 09/09/2013 - 18:00

Поскольку сверхпроводники 1-го и 2-го рода различаются характером проникновения магнитного поля в вещество, хорошо было бы узнать, каким образом поглощает магнитное поле двухзонный сверхпроводник с куперовскими парами обоих родов. И вот здесь все оказалось не вполне однозначным.


Рис. 10. Распределение расстояний между соседними вихрями (а) для NbSe2 и MgB2, полученное в ходе эксперимента в магнитном поле напряженностью 1 эрстед (индукция 0,0001 Тл) и (b) полученное численным моделированием для гипотетических сверхпроводников второго и «полуторного» рода. На обоих графиках — и экспериментальном, и теоретическом — кривая распределения для сверхпроводника II рода имеет один пик (однородное гауссово распределение), а для сверхпроводника 1,5 рода — три пика, показанные стрелками

Рис. 11

В 2003 году в журнале “Physical Review B” появилась статья ученых из России, Швейцарии и США “Vortex structure in MgB2 single crystals observed by the Bitter decoration technique”, в которой они сообщали о наблюдении абрикосовской решетки в чистом монокристалле MgB2 в слабом магнитном поле. Эксперимент показал, что диборид магния, несмотря на наличие в нем двух энергетических щелей, можно отнести к сверхпроводникам второго рода. Результат подтверждался снимком треугольной вихревой решетки. Вихри распределены равномерно — что, по мнению исследователей, доказывает факт наличия в MgB2 сверхпроводимости второго рода.

Однако недавно группа исследователей из Бельгии и Швейцарии опубликовала в Архиве препринтов результаты своего эксперимента под говорящим заголовком “Сверхпроводники 1,5-го рода” (Type-1.5 Superconductors). Во внешнем магнитном поле напряженностью 1 эрстед (в 4 раза слабее, чем в эксперименте 2003 года) они получили для сверхпроводящего чистого монокристалла диборида магния необычную картину вихревой решетки — с неравномерным распределением вихрей (на рисунке 9а). Эта нерегулярность связана с тем, что, как предсказывает теория, взаимодействие магнитных вихрей должно напоминать поведение межмолекулярных сил: на близких расстояниях вихревые структуры отталкиваются, на далеких — начинают притягиваться. Такое поведение вихрей авторы статьи считают главной особенностью сверхпроводимости “полуторного” рода.

Чтобы не быть голословными, ученые количественно оценили обнаруженную неоднородность. Они применили для экспериментальных снимков, визуализирующих вихревые решетки диборида магния и диселенида ниобия NbSe2 (сверхпроводник 2-го рода), триангуляцию Делоне и рассчитали распределение расстояний между соседними вихрями (результаты см. на рис. 10а). На рисунке 10b — аналогичные данные, полученные в результате численного моделирования на основе теоретических расчетов для сверхпроводников второго и “полуторного” рода.

Очень похожие кривые распределения получаются, если провести теоретический расчет вихревой структуры для обычного однозонного сверхпроводника 2-го рода и для двухзонной сверхпроводимости — иными словами, для сверхпроводника 1,5 рода (рис. 10b). Здесь “однопиковая”, т.е. однородная структура вихревой решетки для сверхпроводника второго рода и “трехпиковая”, а значит, неоднородная, — для сверхпроводника 1,5 рода. Сравнивая рисунки 10a и 10b, нетрудно заметить хорошее согласие между экспериментальными и теоретическими данными.

Поле напряженностью 1 эрстед (с индукцией 0,0001 тесла) — очень слабое. Дальнейшее увеличение напряженности, как показали эксперименты с MgB2 во внешнем поле 5 эрстед, радикально меняет вихревую решетку сверхпроводника полуторного рода: полосы с высокой и низкой плотностью вихрей чередуются (как белые и черные полоски у зебры). Если же поле увеличить до 10 эрстед, то различия в вихревых решетках между диборидом магния и диселенидом ниобия исчезают: вихри распределяются равномерно. В этом нет ничего удивительного — такое поведение сверхпроводника 1,5 рода теория также предсказывает.

По мнению ученых, “паутинную” вихревую решетку можно будет наблюдать и у других двухзонных сверхпроводников — в частности, недавно открытых сверхпроводящих соединений на основе железа, например Ba0,6K0,4Fe2As2.

Другие материалы рубрики


  • ...Теории, которые пытаются объединить все четыре типа взаимодействия, называют «Универсальными теориями», «Теориями всего сущего» или «Теорией великого объединения». Если бы у нас была такая теория, то это бы означало, что человечеству удалось построить замкнутую физическую картину мира, она бы включала в себя все базовые принципы и законы мироздания, и во всей Вселенной уже не было бы того, что мы не можем понять и описать. Эта заветная цель современной физики пока еще далека от того, чтобы быть достигнутой, но уже сейчас делаются попытки построения таких теорий...

    • Страницы
    • 1
    • 2


  • Известно, что в состав топлива входят такие горючие элементы, как углерод, водород и сера. Поэтому на основе предположения о том, что данные компоненты в топливе имеют вид смеси, можно осуществить подсчёт теплотворной способности данного топлива, как суммы компонентов смеси.



  • ...В некоторых же отношениях электроны ведут себя подобно волнам. Человеческое воображение бессильно представить нечто такое, что может быть одновременно и волной, и частицей, но само по себе существование дуализма волна-частица, которая называется корпускулярно-волновым дуализмом, не вызывает сомнения. Так, объект, который обычно считают волной, обретает в микромире свойство частицы, например, световая волна, ведет себя подобно потоку частиц, выбивая электроны с поверхности металла (фотоэлектронный эффект). Частицы света называются фотонам, и физики относят их наряду с электронами и кварками к фундаментальным частицам. Наглядно представить волну-частицу невозможно, не стоит и пытаться, потому что в повседневной жизни нет ничего такого, что хотя бы отдаленно напоминало подобную нелепость...

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5


  • Около 40 лет назад ученый В. Веселаго предположил, что существуют материалы, у которых показатель преломления имеет отрицательную величину. Световые волны в таком веществе могут передвигаться против движения распространения светового луча и вести себя нестандартно. Линзы, которые изготовлены из такого материала, — иметь чуть ли не волшебные характеристики. Но Веселаго в процессе своей работы и многолетних поисков не обнаружил ни одного вещества, имеющего подходящие электромагнитные свойства, у всех исследованных им материалов показатель преломления оказался положительным. Потому о его идее вскоре забыли. Вспомнили о ней только в начале 21 века.

    • Страницы
    • 1
    • 2


  • Шаровая молния — светящийся шар, который порой возникает при разряде линейной молнии, — одно из самых загадочных атмосферных явлений. Природа шаровой молнии до сих пор неизвестна, хотя первая научная публикация на эту тему — книга «Гром и молния» известного французского физика и астронома Франсуа Араго — была издана еще в 1838 году. Предлагаемая гипотеза — попытка объяснить механизм образования шаровой молнии на основе физики плазмы и газового разряда.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3


  • Научно-технический прогресс — один из главных рычагов создания материально-технической базы будущего нашей страны, который возможен только на основе своевременного внедрения достижений современной науки путем использования всего арсенала средств, способствующих его ускорению.
    Революционные изменения в технике, на основе обновленных знаний, происходят в последние десятилетия столь стремительно, что часто приходится только удивляться новинкам. Творчество вечно, но, к сожалению, технические идеи часто остаются невостребованными.

    • Страницы
    • 1
    • 2


  • Очевидные успехи в развитии науки и техники в XIX и ХХ веках вызвало в мировом общественном сознании некую эйфорию, уверенность в том, что человек стал властелином Природы, что его знания об устройстве окружающего Мира почти абсолютны, что человек может все. И действительно, изобретение в конце 18 века паровой машины существенно изменило жизнь общества, в значительной мере освободив его от утомительного физического труда, заложило основы современной промышленности и транспорта. Постулирование Исааком Ньютоном на рубеже 17 и 18 веков его трех принципов движения материальных тел и закона всемирного тяготения, создание начал дифференциального исчисления вызвало к жизни целый ряд научных открытий. Трудами нескольких поколений ученых в 18-19 столетиях была построена научная дисциплина, очертившая основы машиностроительной и технологической культуры нашей цивилизации, называемая сегодня теоретической механикой. Далее последовали фундаментальные открытия в области астрономии, физики, химии, получившие выход в различные области технических приложений — металлургию, строительство, транспорт, химическое производство, энергетику, судостроение, электротехнику, проводную и беспроводную связь, военное дело. Быстро развивались биология и медицина.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5


  • Термин «фотополимер» традиционно связывают со стоматологами, а также с чем-то инновационным и надежным. Первая волна моды на эти материалы, похоже, прошла, но вскоре, очевидно, сменится второй. Пока сдерживающим фактором выступают дороговизна или неразвитость производства компонентов. Но как не раз было в производстве пластмасс, подобные затруднения иногда решаются одним патентом в течение полугода, после чего идет рост популярности материала.

    Теоретические вопросы фотополимеризации композиций изобилуют спецтерминами. Наиболее уместно разделить их на фотосшиваемые и фотополимеризуемые материалы. Фотосшиваемые материалы уже являются полуполимерами (например, эфиры ПВС и коричной кислоты, поливинилциннаматы), для окончательного сшивания которых требуется облучение. Фотополимеризующиеся — как правило, композиции нескольких отверждаемых олигомеров и мономеров, полимеризующихся по классическому механизму при помощи фотоинициаторов или фотоинициируемых групп в своей полимерной цепи.

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4


  • Ответ на вопрос, поставленный в заголовке, кажется очень простым... Действительно, стоит взять любую популярную книгу по авиации и даже некоторые издания, претендующие на роль учебника, как сразу натолкнетесь на уже ставшую хрестоматийной притчу о двух частицах воздуха, бегущих в струйках по крылу и встречающихся на задней кромке...

    • Страницы
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4


  • В 1905 г. Альберт Эйнштейн предложил частную теорию относительности и опроверг представление о свете как о колебаниях гипотетической среды — эфира. Великий физик утверждал, что, в отличие от звуковых, световые волны могут распространяться в вакууме и для их существования не требуется какой-либо материальной среды. Это справедливо и в общей теории относительности, и в квантовой механике. Вплоть до сегодняшнего дня все экспериментальные данные в масштабах от субъядерного до галактического успешно объясняются названными теориями.
    Тем не менее существует серьезная концептуальная проблема: с позиций современной науки общая теория относительности и квантовая механика несовместимы. Гравитация, которую общая теория относительности приписывает искривлению пространственно-временного континуума, никак не вписывается в рамки квантовой механики. Физики сделали лишь небольшой шаг к пониманию сильно искривленной структуры пространства-времени, которая, согласно квантовой механике, должна наблюдаться на чрезвычайно малых расстояниях.

    • Страницы
    • 1
    • 2