Мы уже упомянули, что в 1957 г. известный (а тогда еще совсем молодой) физик-теоретик А. А. Абрикосов1 теоретически показал, что в сплавах разрушить сверхпроводимость магнитным полем не так-то просто. Так же, как у чистых сверхпроводников, при некотором значении индукции магнитное поле начинает проникать внутрь сверхпроводника. Но в сплавах магнитное поле обычно не сразу заполняет весь объем сверхпроводника. В толще его вначале образуются лишь отдельные сгустки линий индукции магнитного поля (рис. 25.4). В каждом таком сгустке содержится строго определенная порция, равная уже знакомому нам кванту магнитного потока Фо = 2- 105 Вб2. Рис. 25.4: Сгустки магнитного попя в сверхпроводнике второго рода. Чем больше внешнее магнитное ноле, тем больше таких сгустков, а следовательно, и квантов магнитного потока проникает в сверхпроводник. Поэтому, как мы уже убедились в предыдущем разделе, магнитный поток в сверхпроводнике меняется не непрерывно, а скачками, дискретно. Здесь мы сталкиваемся с удивительным явлением — законы квантовой механики «работают» уже в макроскопических масштабах. 'См. стр. 203 2В большинстве случаев естественно было бы приписать каждой линии магнитной индук- ции по одному кванту магнитного потока. (Прим. ред.) 229 Каждый сгусток линий индукции магнитного поля в сверхпроводни- ке окружен кольцевыми незатухающими токами (см. рис. 25.4), которые напоминают вихри в жидкости или газе. Вот почему такие сгустки линий, окруженные сверхпроводящими токами, называют абрикосовскими вихря- ми. Внутри каждого вихря сверхпроводимость, разумеется, разрушена. Но в пространстве между вихрями она сохраняется. Только при очень сильных полях, когда вихрей становится так много, что они начинают перекрывать- ся, наступает полное разрушение сверхпроводимости. Такая необычная картина явления сверхпроводимости в сплавах, поме- щенных в магнитное поле, впервые была открыта «на кончике пера». Од- нако современная экспериментальная техника позволяет наблюдать абри- косовские вихри непосредственно. Для этого на поверхность сверхпровод- ника (например, поперечное сечение цилиндра) наносят тончайший маг- нитный порошок. Частицы порошка скапливаются в тех областях, куда проникло магнитное поле. Размеры каждой области невелики и обычно составляют доли микрометра. Если посмотреть на поверхность в элек- тронный микроскоп, то видны темные пятна. Рис. 25.5: Экспериментальное наблюдение вихревой решетки. На рис. 25.5 показана фотография структуры абрикосовских вихрей, полученная таким способом. Видно, что вихри расположены периодиче- ски и образуют решетку, аналогичную кристаллической решетке. Вихревая решетка треугольная (ее можно составить из повторяющихся правильных треугольников). 230 Глава 25. Сверхпроводящие магниты Итак, в отличие от чистых металлов, сплавы имеют не одно, а два критических поля: нижнее критическое поле, при котором первый вихрь проникает в сверхпроводник, и верхнее критическое поле, при котором происходит полное разрушение сверхпроводимости. В промежутке меж- ду этими значениями полей сверхпроводник пронизан вихревыми линиями и находится в особом смешанном состоянии. Сверхпроводники с такими свойствами теперь называют сверхпроводниками второго рода, в отличие от сверхпроводников первого рода, в которых разрушение сверхпроводи- мости в магнитном поле происходит сразу, скачком. Казалось бы, проблема создания сверхпроводящих магнитов тем са- мым решена. Но тут природа поставила на пути исследователей еще одну преграду. Ведь для сверхпроводящего соленоида необходима проволока, которая выдерживала бы не только сильное магнитное поле, но и сильный ток. А это, оказывается, не одно и то же.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Абрикосовские вихри» з дисципліни «Дивовижна фізика»
