Сверхпроводимость.
Электрическое сопротивление в сверхпроводящем состоянии точно
равно нулю или по крайней мере так близко к нулю, что не наблюдалось ослабления
тока в сверхпроводящем кольце в течение более чем года вплоть до прекращения
эксперимента. Уменьшение сверхпроводящего тока в соленоиде из Nb0,75Zr0,25 изучалось Файлом и Милсом, которые измеряли магнитное поле,
создаваемое сверхпроводящим током, точным методом ЯМР. Они установили, что
время спада сверхпроводящего тока составляет не менее 100000 лет. В некоторых
сверхпроводящих материалах, особенно в тех, которые используются для
сверхпроводящих магнитов, наблюдались конечные времена спада вследствие
необратимых перераспределений магнитного потока в сверхпроводнике.
Магнитные свойства сверхпроводников
столь же нетривиальны, как и электрические свойства. Нулевое электрическое
сопротивление достаточно хорошо характеризует сверхпроводящее состояние, но не
может объяснить его магнитных свойств. Экспериментально обнаружено, что
сверхпроводник в слабом магнитном поле будет вести себя как идеальный
диамагнетик, в объеме которого магнитная индукция равна нулю. Если поместить
образец в магнитное поле и охладить его ниже температуры перехода в
сверхпроводящее состояние, то магнитный поток, первоначально пронизывающий
образец, окажется вытолкнутым из него. Этот эффект называется эффектом
Мейснера. Эти уникальные магнитные свойства играют важнейшую роль в описании
сверхпроводящего состояния.
Известно, что сверхпроводящее
состояние представляет собой упорядоченное состояние электронов проводимости
металла. Упорядочение заключается в том, что электроны, свободные выше
температуры перехода в сверхпроводящее состояние, при охлаждении ниже этой
температуры связываются в пары. Природа процесса образования электронных пар
была впервые объяснена в 1957 г. Бардином, Купером и Шриффером.
Многие металлические элементы
периодической системы, а также сплавы, интерметаллические соединения и
полупроводники могут переходить в сверхпроводящее состояние.
|
