Критический ток в сверхпроводниках. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Критический ток в сверхпроводниках - макс, величина постоянного электрич. тока, к-рый может протекать через сверхпроводник без диссипации энергии. Если ток превосходит критич. значение, то вещество сверхпроводника переходит полностью или частично в нормальное (несверхпроводящее) состояние и в образце возникает диссипация энергии, приводящая к его нагреву.

В массивном сверхпроводнике 1-го рода К. т. I_с - это такой ток, к-рый создаёт на поверхности образца критическое магнитное поле Нг .В цилиндрич. сверхпроводнике, напр.,

где R - радиус цилиндра. При токе I>I_с сверхпроводник 1-го рода переходит в промежуточное состояние, характеризующееся чередованием нормальных и сверхпроводящих областей (доменной структурой).

В сверхпроводнике 2-го рода значение К. т. определяется возникновением в образце вихрей (несверхпроводящих вихревых нитей, при образовании к-рых сверхпроводник переходит в т. н. смешанное состояние). Вихревые нити начинают возникать при токе, создающем на границе образца критич. магн. поле H_C₁- "Сердцевину" каждой вихревой нити образует квант магн. потока, в силу чего на вихри действует Лоренца сила со стороны протекающего тока, однако в реальных образцах вихревые нити закреплены на дефектах кристаллич. решётки и вблизи границ образца, так что при достаточно малом токе они находятся в равновесии (пиннинг вихревых нитей). При увеличении тока сила Лоренца возрастает и при токе, превышающем критич. значение (К. т. шшнинга), происходит срыв вихревых нитей. (При токе, равном критическому, осуществляется т. н. критич. состояние пиннинга.) Вихревые нити приходят в движение, в результате чего за счёт индукционного механизма в образце генерируется электрич. поле н возникает диссипация энергии (резистивное состояние сверхпроводника). Вещество образца при этом в осн. сохраняет сверхпроводящие свойства (сверхпроводимость подавлена только в сердцевине вихревых нитей).

Различают мягкие и жёсткие сверхпроводники 2-го рода. В мягких сверхпроводниках сила закрепления вихревых нитей мала и К. т. практически равен току, при к-ром на поверхности создаётся критич. магн. поле H_C₁. В жёстких сверхпроводниках сила закрепления вихревых нитей велика, значение К. т. определяется срывом вихревых нитей и может быть весьма значительным. Макс. К. т. обладают т. н. композитные сверхпроводники, в к-рых благодаря особой технологии создаётся микроструктура, максимально препятствующая движению вихревых нитей. В таких сверхпроводниках плотность К. т. может достигать 10⁵- 10⁶ А/см². Жёсткие сверхпроводники находят широкое применение для изготовления сильных сверхпроводящих магнитов.

В тонких сверхпроводниках с поперечными размерами, меньшими глубины проникновения магн. поля, разрушение сверхпроводимости и возникновение диссипации происходят за счёт увеличения скорости сверхпроводящих электронов (куперовских пар) при увеличении тока, К. т. является током разрушения куперовских пар (см. Купера эффект ).Магн. поле К. т. в тонких образцах мало, вещество сверхпроводника может перейти в нормальное состояние либо полностью, либо частично (резистивное состояние).

Понятие "К. т." встречается также в Джозефсона, эффекте.

Литература по критическому току в сверхпроводниках

Знаете ли Вы, как разрешается парадокс Ольберса?
(Фотометрический парадокс, парадокс Ольберса - это один из парадоксов космологии, заключающийся в том, что во Вселенной, равномерно заполненной звёздами, яркость неба (в том числе ночного) должна быть примерно равна яркости солнечного диска. Это должно иметь место потому, что по любому направлению неба луч зрения рано или поздно упрется в поверхность звезды.
Иными словами парадос Ольберса заключается в том, что если Вселенная бесконечна, то черного неба мы не увидим, так как излучение дальних звезд будет суммироваться с излучением ближних, и небо должно иметь среднюю температуру фотосфер звезд. При поглощении света межзвездным веществом, оно будет разогреваться до температуры звездных фотосфер и излучать также ярко, как звезды. Однако в дело вступает явление "усталости света", открытое Эдвином Хабблом, который показал, что чем дальше от нас расположена галактика, тем больше становится красным свет ее излучения, то есть фотоны как бы "устают", отдают свою энергию межзвездной среде. На очень больших расстояниях галактики видны только в радиодиапазоне, так как их свет вовсе потерял энергию идя через бескрайние просторы Вселенной. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.