Выталкивание магнитного потока из сверхпроводящего тела, конечно, имеет место в односвязном теле, не содержащем дырок или их топологических эквивалентов. Предположим теперь, что эксперимент, которому соответствует рис. 3.73, выполнен на полом металлическом цилиндре. Охлаждение ниже температуры Тс приведет к тому, что магнитный поток будет вытолкнут из металла, но останется во внутренней полости цилиндра. Эти силовые линии окажутся захваченными, когда внешнее поле будет выключено, и будут поддерживаться незатухающим электрическим током, циркулирующим в окружающем их цилиндре. Величина захваченного магнитного потока уменьшается по мере спада этого незатухающего тока. Ф. Лондон76 на основании того, что сверхпроводимость представляет собой квантовое явление, предположил, что захваченный магнитный поток должен быть квантован с размером кванта 2яЙ/е=4,14« 10~15 Вб. Чтобы установить квантовый характер магнитного потока, необходимо было бы проводить эксперименты на металлических цилиндрах с очень малой площадью поперечного сечения. Конечно, квантование магнитного потока требует квантования полного незатухающего тока (см. задачу 3.37). Измерения того типа, который был предложен Лондоном, были затем выполнены77; оказалось возможным выделить поток, соответствующий очень малому квантовому числу. Величина кванта магнитного потока составляет половину от величины, постулированной Лондоном: ф = nhle = 2,07- 10-1в Вб, (3.194) откуда следует, что величина фундаментального заряда носителей тока сверхпроводимости составляет —2е. Это хорошо согласуется с представлением о парах Купера, лежащим в основе теории БКШ и состоящим в том, что пара электронов с противоположно направленными спинами и волновыми векторами образует единичный элемент сверхпроводящей системы. Свободная энергия сверхпроводящего цилиндра минимальна, когда по нему совсем не течет ток, и обладает рядом минимумов для токов, соответствующих разрешенным значениям квантованного магнитного потока. Таким образом, непре- 76 London F. Superfluids, v. 1, Wiley, 1950. " Deaver В. S., Fairbank W. M.— Phys. Rev. Lett., 7, 43 (1961); Doll /?., tfabauer M.— Phys. Rev. Lett., 7, 51 (1961). 3.6. Сверхпроводимость 337 рывное, плавное уменьшение сверхпроводящего тока не разрешено. Уменьшение тока может происходить только макроскопическими ступеньками, что требует весьма маловероятной высокой согласованности между возможными источниками рассеяния электронов. В этом состоит одна из причин (в дополнение к представлению о «бесконечной» электропроводности») стабильности во времени, наведенных незатухающих токов.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Квантование магнитного потока и незатухающие токи» з дисципліни «Фізика твердого тіла»
