Условие мейснера. Эффект мейснера и его практическое применение

Немецкими физиками и .

Физическое объяснение

При охлаждении сверхпроводника, находящегося во внешнем постоянном магнитном поле, в момент перехода в сверхпроводящее состояние магнитное поле полностью вытесняется из его объёма. Этим сверхпроводник отличается от идеального проводника, у которого при падении сопротивления до нуля индукция магнитного поля в объёме должна сохраняться без изменения.

Отсутствие магнитного поля в объёме проводника позволяет заключить из , что в нём существует только поверхностный ток. Он физически реален и поэтому занимает некоторый тонкий слой вблизи поверхности. Магнитное поле тока уничтожает внутри сверхпроводника внешнее магнитное поле. В этом отношении сверхпроводник ведёт себя формально как идеальный . Однако он не является диамагнетиком, так как внутри него намагниченность равна нулю.

Эффект Мейснера не может быть объяснён только бесконечной проводимостью. Впервые его природу объяснили братья и c помощью . Они показали, что в сверхпроводнике поле проникает на фиксированную глубину от поверхности — лондоновскую глубину проникновения магнитного поля λ {\displaystyle \lambda } . Для металлов λ ∼ 10 − 2 {\displaystyle \lambda \sim 10^{-2}} мкм.

Сверхпроводники I и II рода

Чистые вещества, у которых наблюдается явление сверхпроводимости, немногочисленны. Чаще сверхпроводимость бывает у сплавов. У чистых веществ имеет место полный эффект Мейснера, а у сплавов не происходит полного выталкивания магнитного поля из объёма (частичный эффект Мейснера). Вещества, проявляющие полный эффект Мейснера, называются сверхпроводниками первого рода, а частичный — сверхпроводниками второго рода. Однако стоит отметить, что в низких магнитных полях полным эффектом Мейснера обладают все типы сверхпроводников.

У сверхпроводников второго рода в объёме имеются круговые токи, создающие магнитное поле, которое, однако, заполняет не весь объём, а распределено в нём в виде отдельных нитей . Что же касается сопротивления, оно равно нулю, как и в сверхпроводниках первого рода, хотя движение вихрей под действием текущего тока создаёт эффективное сопротивление в виде диссипативных потерь на передвижение магнитного потока внутри сверхпроводника, чего избегают вводом в структуру сверхпроводника дефектов — центров , за которые вихри «цепляются».

«Гроб Магомета»

«Гроб Магомета» — опыт, демонстрирующий эффект Мейснера в .

Происхождение названия

По , с телом висел в пространстве без всякой поддержки, поэтому этот эксперимент называют «гроб Магомета».

Постановка опыта

Сверхпроводимость существует только при низких температурах (в -керамиках — при температурах ниже 150 ), поэтому предварительно вещество охлаждают, например, при помощи . Далее кладут на поверхность плоского сверхпроводника. Даже в полях, которых составляет 0,001 , заметно смещение магнита вверх на расстояние порядка сантиметра. При увеличении поля вплоть до критического магнит поднимается всё выше.

Объяснение

Одним из свойств сверхпроводников является выталкивание из области сверхпроводящей фазы. Отталкиваясь от неподвижного сверхпроводника, магнит «всплывает» сам и продолжает «парить» до тех пор, пока внешние условия не выведут сверхпроводник из сверхпроводящей фазы. В результате этого эффекта магнит, приближающийся к сверхпроводнику, «видит» магнит одинаковой полярности и точно такого же размера, — что и вызывает левитацию.

Примечания

Литература

Сверхпроводимость металлов и сплавов. — М. : , 1968. — 280 с.
О проблемах левитации тел в силовых полях // . — 1996. — № 3 . — С. 82—86 .

Магнит в сверхпроводящей чашке политой жидким азотом парит как Гроб Магомета...

Легендарный «Гроб Магомета» вписался в «научную» картину мира в 1933 году как «Эффект Мейснера» : находящийся над сверхпроводником, магнит воспаряет и начинает левитировать. Научный факт. А «научная картина» (т.е. миф тех, кто занимается объяснением научных фактов) такова: «постоянное не слишком сильное магнитное поле выталкивается из сверхпроводящего образца» - и все сразу стало ясно и понятно. Но тем, кто строит свою собственную картину мира не возбраняется думать, что он имеет дело с левитацией. Кому что нравится. Кстати, тот кто не зашорен «научной картиной мира», тот в науке более продуктивен. Вот об этом сейчас мы и поговорим.

И случай бог, изобретатель…

В общем-то наблюдать «эффект Мейсснера-Магомета» было запросто не просто: нужен был жидкий гелий. Но вот в сентябре 1986 г, когда появилось сообщение Г. Беднорца и А. Мюллера о том, что в керамических образцах на основе Ba-La-Cu-O возможна высокотемпературная сверхпроводимость. Это полностью противоречило «научной картине мира» и ребят быстро бы с этим отшили, но помог именно «Гроб Магомета»: явление сверхпроводимости теперь свободно можно было демонстрировать кому угодно и где угодно, а так все иные объяснения «научной картине мира» противоречили еще больше, то сверхпроводимость при высоких температурах быстро признали, и свою Нобелевскую премию эти парни получили уже на следующий год! – Сравните с зачинателем теории сверхпроводимости - Петр Капица, который открыл сверхпроводимость пятьдесят лет назад, а «нобелевку» получил всего на восемь лет раньше этих ребят…

Прежде чем продолжить, полюбуйтесь на левитацию Магомета-Мейсснера на следюущем видео.

Перед началом опыта сверхпроводник из специальной керамики (YBa 2 Cu 3 O 7-х ) охлаждают, поливая его жидким азотом, для того, чтобы он приобрел свои «волшебные» свойства.

В 1992-м году в Университет города Тампере (Финляндия) российский учёный Евгений Подклетнов проводил исследования свойств экранировки сверхпроводящей керамикой различных электромагнитных полей. Однако в процессе экспериментов, совершенно случайно, был обнаружен эффект не вписывающийся в рамки классической физики. Подклетнов назвал его - «экранирование гравитации» и, с соавтором, опубликовал предварительное сообщение.

Подклетнов вращал «обмороженный» сверхпроводящий диск в электромагнитном поле. И вот однажды, кто-то в лаборатории закурил трубку и дым, попавший в зону над вращающимся диском, вдруг устремился вверх! Т.е. дым, над диском терял в весе! Измерения с предметами из других материалов подтвердили догадку, не перпендикулярную, а вообще противоположную «научной картине мира»: оказалось что защититься от «всепроникающей» силы всемирного тяготения можно!
Но, в отличие, от наглядного эффекта Мейсснера-Магомета здесь наглядность была куда ниже: потеря в весе составляла максимум где-то 2%.

Отчёт об эксперименте был закончен Евгением Подклетновым в январе 1995-го года и послан Д. Моданезе, который и попросил его дать наименование, необходимое для цитирования в своей работе «Theoretical analysis…» появившейся в мае библиотеке препринтов Лос-Аламоса (hep-th/9505094) и подводящую теоретическую основу к экспериментам. Так появился идентификатор МSU - chem 95 (или в транскрипции МГУ - химия 95 год).

Статью Подклетнова отвергли несколько научных журналов, пока, наконец, она не была принята к публикации (на октябрь 1995-го года) в престижный «Журнал прикладной физики», издаваемый в Англии (The Journal of Physics-D: Applied Physics, a publication of England»s Institute Physics) . Казалось, открытие вот-вот обеспечит себе если не признание, то хотя бы интерес научного мира. Однако вышло не так.

Первыми статью опубликовали далекие от науки издания , которые не блюдут чистоты «научной картины мира» - сегодня будут писать про зеленых человечков и летающие тарелочки, а завтра про антигравитацию – было бы интересно читателю, не важно, вписывается это или не вписывается в «научную» картину мира.
Представитель Университета в Тампере заявил, что в стенах этого учреждения вопросами антигравитации не занимались. Соавторы статьи Levit и Vuorinen, которые обеспечивали техническую поддержку, испугавшись скандала, от лавров первооткрывателей откресились, и Евгений Подклетнов вынужден был снять в журнале подготовленный текст.

Однако любопытство ученых победило. В 1997-м году группа NASA в Huntsville, Штат Алабама, повторили эксперимент Подклетного, используя свою установку. Статический тест (без вращения ВТСП- диска) эффект экранирования гравитации не подтвердил.

Впрочем, иного и быть не могло: упомянутый ранее итальянский физик - теоретик Джованни Моданезе, в своём докладе, представленном в октябре 1997 года на 48-м конгрессе IAF (Международной Федерации Астронавтики), проходившем в Турине, отмечал, подкреплённую теорией, необходимость использования для получения эффекта именно двухслойного керамического ВТСП-диска с разной критической температурой слоёв (Впрочем об этом писал и Подклетнов). В дальнейшем эта работа получила развитие в статье «Gravitational Anomalies by HTC superconductors: a 1999 Theoretical Status Report.». Кстати, там же представлен интересный вывод, о невозможности построения летательных аппаратов, использующих эффект «экранирования гравитации», хотя и осталась теоретическая возможность построения гравитационных лифтов - «подъёмников

Вскоре вариации тяжести были обнаружены китайскими учёными в ходе измерения изменения гравитации в процессе полного солнечного затмения, очень немного, но косвенно подтверждает возможность «экранирования гравитации». Так начала меняться «научная» картина мира, т.е. создаваться новый миф.

В связи с произошедшим, уместно задать следующие вопросы:
- а где были пресловутые «научные предсказания» - почему наука не предсказала антигравитационного эффекта?
- Почему все решает Случай? Более того – вооруженные научной картиной мира ученые, даже после того, как им разжевали и в рот положили, не смогли повторить опыта? Что же это за Случай такой, который в одну голову приходит, а в другую его просто не вдолбить?

Еще круче отличились российские борцы с лженаукой, которыми у нас до конца своих дней руководил воинствующий материалист Евгений Гинзбург. Профессор из Института физических проблем им. П.Л. Капицы РАН Максим Каган заявил:
Опыты Подклетнова выглядят довольно странно. На двух недавних международных конференциях по сверхпроводимости в Бостоне (США) и Дрездене (Германия), где я принимал участие, его опыты не обсуждались. Специалистам он широко не известен. Уравнения Эйнштейна, в принципе, допускают взаимодействие электромагнитных и гравитационных полей. Но для того, чтобы такое взаимодействие стало заметным, нужна колоссальная электромагнитная энергия, сравнимая с эйнштейновской энергией покоя. Нужны электрические токи на очень много порядков выше тех, что достижимы в современных лабораторных условиях. Поэтому у нас нет реальных экспериментальных возможностей изменять гравитационное взаимодействие.
- А как же NАSА?
- У NАSА есть большие деньги на научные разработки. Они проверяют многие идеи. Проверяют даже идеи весьма сомнительные, но привлекательные для широкой аудитории… Мы изучаем реальные свойства сверхпроводников…. »

– Вот так вот: мы реалисты-материалисты, а там полуграмотные америкосы могут швыряться деньгами направо и налево в угоду любителям оккультизма и прочей лженауки, это, мол, их дело.

Подробнее с работой желающие могут позанакомиться.

Антигравитационная пушка Подклетнова-Моданезе

Схема "Антигравитационной Пушки"

Оттоптался на реалистах-соотечественниках Подклетнов по полной. Совместно с теоретиком Моданезе им была создана, образно говоря, антигравитационная пушка.

В предисловии к публикации Подклетнов написал следующее: «Я не публикую работы по гравитации на русском, чтобы не ставить в неудобное положение своих коллег и администрацию. В нашей стране хватает других проблем, а наука никого не интересует. Вы можете свободно использовать текст моих публикаций в грамотном переводе…
Просьба не связывать эти работы с летающими тарелками и инопланетянами, не потому, что их нет, а потому, что это вызывает улыбку и никто не захочет финансировать смешные проекты. Мои работы по гравитации - это очень серьезная физика и тщательно выполненные эксперименты.. Мы оперируем с возможностью модификации локального гравитационного поля опираясь на теорию флуктуаций энергии вакуума и теорию квантовой гравитации ».

И так, работы Подклетнова, в отличие от российских всезнаек, не показались смешными, например, компании Боинг, которая развернула широкие исследования по данной «смешной» тематике.

А Подклетнов и Моданезе создали некое устройство, которое позволяет управлять гравитацией, точнее – антигравитацией . (Отчет на сайте Лос-Аламосской лаборатории можно). «Управляемый гравитационный импульс» позволяет оказывать кратковременное ударное воздействие на любые предметы на расстоянии в десятки и сотни километров, что обеспечивает возможность создания новых систем перемещения в пространстве, систем связи и пр » . В тексте статьи это не бросается в глаза, но следует обратить внимание на то, что этот импульс отталкивает, а не притягивает предметы. По-видимому, учитывая что термин «экранирование гравитации» не является приемлемым в данном случае, только тот факт, что слово «антигравитация» является «табу» для науки , заставляет авторов избегать его использования в тексте.

На расстоянии от 6-ти до 150 метров от установки, в другом здании, были установлены измерительные

Вакуумная колба с маятником

устройства, представляющие собой обычные маятники в вакуумных колбах.

Для изготовления сфер маятников использовались различные материалы: металл, стекло, керамика, древесина, каучук, пластмасса. Установка была отделена от измерительных приборов расположенных на расстоянии 6 м.- 30-ти сантиметровой кирпичной стеной и стальным листом 1х1.2х0.025 м. Измерительные системы, расположенные на расстоянии 150 м., были дополнительно ограждены кирпичной стеной толщиной 0.8 м. В эксперименте использовалось не более пяти маятников, расположенных на одной линии. Все их показания совпадали.
Для определения характеристик гравитационного импульса - в особенности его спектра частот -использовался конденсаторный микрофон. Микрофон был связан с компьютером и находился в пластмассовой сферической коробке, заполненной пористым каучуком. Он был размещён по прицельной линии после стеклянных цилиндров и имел возможность различной ориентации к направлению оси разряда.
Импульс запускал маятник, что наблюдалось визуально. Время запаздывания начала колебаний маятника было очень мало и не замерялось Затем собственные колебания постепенно затухали. Технически можно было сравнить сигнал от разряда и полученный с микрофона отклик, имеющий типичное поведение идеального импульса:
Следует отметить что за пределами области прицела не было обнаружено никакого сигнала и похоже что «пучок силы» имел чётко очерченные границы.

Была обнаружена зависимость силы импульса (угла отклонения маятника) не только от напряжения разряда, но и от типа эмиттера.

Температура маятников, в процессе экспериментов не менялась. Сила воздействующая на маятники не зависела от материала и была пропорциональна только массе образца (в эксперименте от 10 до 50 грамм). Маятники различной массы демонстрировали равное отклонение при постоянном напряжении. Это было доказано большим количеством измерений. Были обнаружены и отклонения в силе гравитационного импульса в пределах области проекции излучателя(эмиттера). Эти отклонения (до 12-15 %) авторы связывают с возможными неоднородностями эмиттера.

Измерения импульса, в интервале 3-6 м, 150 м (и 1200м) от экспериментальной установки дали, в пределах ошибок эксперимента, идентичные результаты. Поскольку эти точки замеров кроме воздуха были отделены ещё и толстой кирпичной стеной можно допустить, что импульс тяжести не был поглощен средой (или потери были незначительны). Механическая энергия «поглощённая» каждым маятником зависела от напряжения разряда. Косвенным доказательством того, что наблюдаемый эффект носит гравитационный характер является установленный факт неэффективности электромагнитной экранировки. При гравитационном эффекте, ускорение любого тела, испытывающего импульсное воздействие должно быть, в принципе, независимо от массы тела.

P.S.

Я скептик, и не очень верю, что такое вообще возможно. Фактом является то, что есть совершенно нелепые объяснения этого феномена, в том числе, в физических журналах, вроде того, что у них так развиты мышцы спины. Почему не ягодиц?!

И так: компания Боинг развернула широкие исследования по данной «смешной» тематике… И смешно ли теперь думать, что у кого-то появится гравитационное оружие, способное, скажем, произвести землетрясение .

А что же наука? Пора понять: наука ничего не изобретает и не открывает. Открывают и изобретают люди, открывают новые явления, открывают новые закономерности, и это уже становится наукой, пользуясь которой и другие люди могут делать предсказания, но лишь в рамках тех моделей и тех условий, для которых открытые модели верны, но выйти за рамки этих моделей наука сама не в состоянии.

Например, чем лучше «научная картина мира», та которую вначале, чем та, которой они стали пользоваться позже? Да только удобством, но какое отношение имеет к реальности та и другая? Одинаковое! И если Карно обосновал пределы КПД теплового двигателя пользуясь понятием теплорода, то, стало быть эта «картина мира» ничуть не хуже той, что это были стукающиеся о стенки цилиндра шарики-молекулы. Чем одна модель лучше другой? Да ничем! Каждая модель верна в каком-то смысле, в каких-то пределах.

На повестке дня вопрос для науки: объяснить как йоги, сидя на жопе, подскакивают ввер на полметра?!

GD Star Rating
a WordPress rating system

Гроб Магомета , 5.0 out of 5 based on 2 ratings

Отсутствие магнитного поля в объёме проводника позволяет заключить из общих законов магнитного поля, что в нём существует только поверхностный ток. Он физически реален и поэтому занимает некоторый тонкий слой вблизи поверхности. Магнитное поле тока уничтожает внутри сверхпроводника внешнее магнитное поле. В этом отношении сверхпроводник ведёт себя формально как идеальный диамагнетик. Однако он не является диамагнетиком, так как внутри него намагниченность равна нулю.

Эффект Мейснера не может быть объяснён только бесконечной проводимостью. Впервые его природу объяснили братья Фриц и Хайнц Лондоны c помощью уравнения Лондонов. Они показали, что в сверхпроводнике поле проникает на фиксированную глубину от поверхности - лондоновскую глубину проникновения магнитного поля λ {\displaystyle \lambda } . Для металлов λ ∼ 10 − 2 {\displaystyle \lambda \sim 10^{-2}} мкм.

Сверхпроводники I и II рода

Чистые вещества, у которых наблюдается явление сверхпроводимости, немногочисленны. Чаще сверхпроводимость бывает у сплавов. У чистых веществ имеет место полный эффект Мейснера, а у сплавов не происходит полного выталкивания магнитного поля из объёма (частичный эффект Мейснера). Вещества, проявляющие полный эффект Мейснера, называются сверхпроводниками первого рода, а частичный - сверхпроводниками второго рода. Однако стоит отметить, что в низких магнитных полях полным эффектом Мейснера обладают все типы сверхпроводников.

У сверхпроводников второго рода в объёме имеются круговые токи, создающие магнитное поле, которое, однако, заполняет не весь объём, а распределено в нём в виде отдельных нитей вихрей Абрикосова. Что же касается сопротивления, оно равно нулю, как и в сверхпроводниках первого рода, хотя движение вихрей под действием текущего тока создаёт эффективное сопротивление в виде диссипативных потерь на передвижение магнитного потока внутри сверхпроводника, чего избегают вводом в структуру сверхпроводника дефектов - центров пиннинга, за которые вихри «цепляются».

«Гроб Магомета»

«Гроб Магомета» - опыт, демонстрирующий эффект Мейснера в сверхпроводниках.

Происхождение названия

По преданию, гроб с телом пророка Магомета висел в пространстве без всякой поддержки, поэтому этот эксперимент называют «Гроб Магомета».

Постановка опыта

Сверхпроводимость существует только при низких температурах (в ВТСП -керамиках - при температурах ниже 150), поэтому предварительно вещество охлаждают, например, при помощи жидкого азота. Далее магнит кладут на поверхность плоского сверхпроводника. Даже в полях,

Впервые явление наблюдалось в 1933 году немецкими физиками Мейснером и Оксенфельдом. В основе эффекта Мейснера лежит явление полного вытеснение магнитного поля из материала при переходе в сверхпроводящее состояние. Объяснение эффекта связано со строго нулевым значением электрического сопротивления сверхпроводников. Проникновение магнитного поля в обычный проводник связано с изменением магнитного потока, которое, в свою очередь создаёт ЭДС индукции и наведённые токи, препятствующие изменению магнитного потока.

Магнитное поле проникает в сверхпроводник на глубину, вытеснения магнитного поля из сверхпроводникаопределяемую постоянной, называемую лондоновской постоянной:

Рис. 3.17 Схема эффекта Мейснера.

На рисунке показаны линии магнитного поля и их вытеснение из сверхпроводника, находящегося при температуре ниже критической.

При переходе температуры через критическое значение, в сверхпроводнике резко изменятся магнитное поле, что приводит к появлению импульса ЭДС в катушке индуктивности.

Рис. 3.18 Датчик, реализующий эффект Мейснера.

Данное явление используется для измерения сверхслабых магнитных полей, для создания криотронов (переключающих устройств).

Рис. 3.19 Устройство и обозначение криотрона.

Конструктивно криотрон состоит из двух сверхпроводников. Вокруг танталового проводника намотана катушка из ниобия, по которой протекает управляющий ток. При увеличении управляющего тока возрастает напряженность магнитного поля, и тантал переходит из состояния сверхпроводимости в обычное состояние. При этом резко изменяется проводимость танталового проводника, и рабочий ток в цепи практически исчезает. На основе криотронов создают, например, управляемые вентили.

Магнит левитирует над сверхпроводником, охлаждённым жидким азотом

Эффект Мейснера - полное вытеснение магнитного поля из материала при переходе в сверхпроводящее состояние (если индукция поля не превышает критического значения). Впервые явление наблюдалось в 1933 году немецкими физиками Мейснером и Оксенфельдом.

Сверхпроводи́мость - свойство некоторых материалов обладать строго нулевым электрическим сопротивлением при достижении ими температуры ниже определённого значения (электросопротивление не становится близким к нулю, а исчезает полностью). Существует несколько десятков чистых элементов, сплавов и керамик, переходящих в сверхпроводящее состояние. Cверхпроводимость - не только просто отсутствие сопротивления, это также и определенная реакция на внешнее магнитное поле. Эффект Мейснера заключается в том, что постоянное не слишком сильное магнитное поле выталкивается из сверхпроводящего образца. В толще сверхпроводника магнитное поле ослабляется до нуля, сверхпроводимость и магнетизм можно назвать как бы противоположными свойствами.

Кент Ховинд в своей теории предполагает, что до Великого Потопа, планета Земля была окружена большим слоем воды, состоящим из частичек льда, которые удерживались на орбите, выше атмосферы, при помощи эффекта Мейснера.

Данная водная оболочка служила защитой от солнечной радиации и обеспечивала равномерное распределение тепла на поверхности Земли.

Иллюстрирующий опыт

Весьма эффектный опыт, демонстрирующий присутствие эффекта Мейснера, представлен на фотографии: постоянный магнит парит над сверхпроводящей чашечкой. Впервые такой опыт осуществил советский физик В. К. Аркадьев в 1945 году.

Сверхпроводимость существует только при низких температурах (высокотемературный сверхпроводник керамика существует при температурах порядка 150 К), поэтому предварительно вещество охлаждают, например при помощи жидкого азота. Далее магнит кладут на поверхность плоского сверхпроводника. Даже в полях 0,001 Тл заметно смещение магнита вверх на расстояние порядка сантиметра. При увеличении поля вплоть до критического магнит поднимается всё выше.

Объяснение

Одним из свойств сверхпроводников второго рода является выталкивание магнитного поля из области сверхпроводящей фазы. Отталкиваясь от неподвижного сверхпроводника, магнит всплывает сам и продолжает парить до тех пор, пока внешние условия не выведут сверхпроводник из сверхпроводящей фазы. В результате этого эффекта магнит, приближающийся к сверхпроводнику, «увидит» магнит противоположной полярности точно такого же размера, что и вызывает левитацию.

Даже более важным свойством сверхпроводника, чем нулевое электрическое сопротивление, является так называемый эффект Мейснера, заключающийся в вытеснении постоянного магнитного поля из сверхпроводника. Из этого экспериментального наблюдения делается вывод о существовании незатухающих токов внутри сверхпроводника, которые создают внутреннее магнитное поле, противоположно направленное внешнему, приложенному магнитному полю и компенсирующее его.

Достаточно сильное магнитное полепри данной температуре разрушает сверхпроводящее состояние вещества. Магнитное поле с напряжённостью Н c , которое при данной температуре вызывает переход вещества из сверхпроводящего состояния в нормальное, называется критическим полем. При уменьшении температуры сверхпроводника величина Н c возрастает. Зависимость величины критического поля от температуры с хорошей точностью описывается выражением

где - критическое поле при нулевой температуре. Сверхпроводимость исчезает и при пропускании через сверхпроводник электрического тока сплотностью, большей, чем критическая, поскольку он создаёт магнитное поле, большее критического.

Разрушение сверхпроводящего состояния под действием магнитного поля отличается у сверхпроводников I и II рода. Для сверхпроводников II рода существует 2 значения критических поля: Н c1 при котором магнитное поле проникает в сверхпроводник в виде вихрей Абрикосова и Н c2 - при котором происходит исчезновение сверхпроводимости.

Изотопический эффект

Изотопический эффект у сверхпроводников заключается в том, что температуры Т с обратно пропорциональны квадратным корням из атомных масс изотопов одного и того же сверхпроводящего элемента. Как следствие моноизотопные препараты несколько отличаются по критическим температурам от природной смеси и от друг друга.

Момент Лондона

Вращающийся сверхпроводник генерирует магнитное поле, точно выровненное с осью вращения, возникающий магнитный момент получил название «момент Лондона». Он применялся, в частности, в научном спутнике «Gravity Probe B», где измерялись магнитные поля четырёх сверхпроводящих гироскопов, чтобы определить их оси вращения. Поскольку роторами гироскопов служили практически идеально гладкие сферы, использование момента Лондона было одним из немногих способов определить их ось вращения.

Применение сверхпроводимости

Достигнуты значительные успехи в получении высокотемпературной сверхпроводимости. На базе металлокерамики, например, состава YBa 2 Cu 3 O x , получены вещества, для которых температура Т c перехода в сверхпроводящее состояние превышает 77 К (температуру сжиженияазота). К сожалению, практически все высокотемпературные сверхпроводники не технологичны (хрупки, не обладают стабильностью свойств и т. д.), вследствие чего в технике до сих пор применяются в основном сверхпроводники на основе сплавов ниобия.

Явление сверхпроводимости используется для получения сильных магнитных полей (например, в циклотронах), поскольку при прохождении по сверхпроводнику сильных токов, создающих сильные магнитные поля, отсутствуют тепловые потери. Однако в связи с тем, что магнитное поле разрушает состояние сверхпроводимости, для получения сильных магнитных полей применяются т. н. сверхпроводники II рода, в которых возможно сосуществование сверхпроводимости и магнитного поля. В таких сверхпроводниках магнитное поле вызывает появление тонких нитей нормального металла, пронизывающих образец, каждая из которых несёт квант магнитного потока (вихри Абрикосова). Вещество же между нитями остаётся сверхпроводящим. Поскольку в сверхпроводнике II рода нет полного эффекта Мейснера, сверхпроводимость существует до гораздо больших значений магнитного поля H c 2 . В технике применяются, в основном, следующие сверхпроводники:

Существуют детекторы фотоновна сверхпроводниках. В одних используется наличие критического тока, используют такжеэффект Джозефсона,андреевское отражениеи т. д. Так, существуют сверхпроводниковые однофотонные детекторы (SSPD) для регистрации единичных фотонов ИК диапазона, имеющие ряд преимуществ перед детекторами аналогичного диапазона (ФЭУи др.), использующими другие способы регистрации.

Сравнительные характеристики наиболее распространенных детекторов ИК-диапазона, основанные не на свойствах сверхпроводимости (первые четыре), а также сверхпроводниковые детекторы (последние три):

Вид детектора	Максимальная скорость счета, c −1	Квантовая эффективность, %	, c −1	NEP Вт
InGaAs PFD5W1KSF APS (Fujitsu)
R5509-43 PMT (Hamamatsu)
Si APD SPCM-AQR-16 (EG\&G)
Mepsicron-II (Quantar)

			менее 1·10 -3	менее 1·10 -19
			менее 1·10 -3

Вихри в сверхпроводниках второго рода можно использовать в качестве ячеек памяти. Подобное применение уже нашли некоторые магнитные солитоны. Существуют и более сложные дву- и трёхмерные магнитные солитоны, напоминающие вихри в жидкостях, только роль линий тока в них играют линии, по которым выстраиваются элементарные магнитики (домены).

Отсутствие потерь на нагревание при прохождении постоянного тока через сверхпроводник делает привлекательным применение сверхпроводящих кабелей для доставки электричества, так как один тонкий подземный кабель способен передавать мощность, которая традиционным методом требует создания цепи линии электропередачс несколькими кабелями много большей толщины. Проблемами, препятствующими широкому использованию является стоимость кабелей и их обслуживания - через сверхпроводящие линии необходимо постоянно прокачивать жидкий азот. Первая коммерческая сверхпроводящая линия электропередачи была запущена в эксплуатацию фирмой American Superconductor наЛонг-АйлендевНью-Йоркев конце июня 2008 года. Энергосистемы Южной Кореи собираются создать к 2015 году сверхпроводящие линии электропередачи общей длиной в 3000 км.

Важное применение находят миниатюрные сверхпроводящие приборы-кольца - сквиды, действие которых основано на связи изменения магнитного потока и напряжения. Они входят в состав сверхчувствительных магнитометров, измеряющихмагнитное поле Земли, а также используемых в медицине для получения магнитограмм различных органов.

Сверхпроводники также применяются в маглевах.

Явление зависимости температуры перехода в сверхпроводящее состояние от величины магнитного поля используется в криотронах- управляемых сопротивлениях.

Нулевое сопротивление - не единственная особенность сверхпроводимости. Одним из главных отличий сверхпроводников от идеальных проводников является эффект Мейснера, открытый Вальтером Мейснером и Робертом Оксенфельдом в 1933 году.

Эффект Мейснера заключается в «выталкивании» сверхпроводником магнитного поля из занимаемой им части пространства. Это вызвано существованием незатухающих токов внутри сверхпроводника, которые создают внутреннее магнитное поле, противоположно направленное приложенному внешнему магнитному полю и компенсирующее его.

При охлаждении сверхпроводника, находящегося во внешнем постоянном магнитном поле, в момент перехода в сверхпроводящее состояние, магнитное поле полностью вытесняется из его объёма. Этим сверхпроводник отличается от идеального проводника, у которого при падении сопротивления до нуля индукция магнитного поля в объёме должна сохраняться без изменения.

Отсутствие магнитного поля в объёме проводника позволяет заключить из общих законов магнитного поля, что в нём существует только поверхностный ток. Он физически реален и поэтому занимает некоторый тонкий слой вблизи поверхности. Магнитное поле тока уничтожает внутри сверхпроводника внешнее магнитное поле. В этом отношении сверхпроводник ведёт себя формально как идеальный диамагнетик. Однако он не является диамагнетиком, т.к. внутри него намагниченность равна нулю.

Впервые эффект Мейснера объяснили братья Фриц и Хайнц Лондон. Они показали, что в сверхпроводнике магнитное поле проникает на фиксированную глубину от поверхности - лондоновскую глубину проникновения магнитного поля λ . Для металлов l~10 -2 мкм .

Чистые вещества, у которых наблюдается явление сверхпроводимости, немногочисленны. Чаще сверхпроводимость бывает у сплавов. У чистых веществ имеет место полный эффект Мейснера, а у сплавов не происходит полного выталкивания магнитного поля из объёма (частичный эффект Мейснера). Вещества, проявляющие полный эффект Мейснера, называются сверхпроводниками первого рода , а частичный - сверхпроводниками второго рода .

Переход вещества в сверхпроводящее состояние сопровождается изменением его тепловых свойств. Однако, это изменение зависит от рода рассматриваемых сверхпроводников. Так, для сверхпроводников Ι рода в отсутствие магнитного поля при температуре перехода Т С теплота перехода (поглощения или выделения) обращается в нуль, а следовательно терпит скачок теплоёмкость, что характерно для фазового перехода ΙΙ рода. Когда же переход из сверхпроводящего состояния в нормальное осуществляется изменением приложенного магнитного поля, то тепло должно поглощаться (например, если образец теплоизолирован, то его температура понижается). А это соответствует фазовому переходу Ι рода. Для сверхпроводников ΙΙ рода переход из сверхпроводящего в нормальное состояние при любых условиях будет фазовым переходом ΙΙ рода.

Явление выталкивания магнитного поля можно наблюдать в эксперименте, который получил название «гроб Магомета». Если магнит положить на поверхность плоского сверхпроводника, то можно наблюдать левитацию – магнит будет висеть на некотором расстоянии от поверхности, не касаясь её. Даже в полях с индукцией порядка 0,001Тл заметно смещение магнита вверх на расстояние порядка сантиметра. Это объясняется тем, что магнитное поле выталкивается из сверхпроводника, поэтому магнит, приближающийся к сверхпроводнику, «увидит» магнит одинаковой полярности и точно такого же размера, - что и вызовет левитацию.

Название этого эксперимента - «гроб Магомета» - связано с тем, что по преданию, гроб с телом пророка Магомета висел в пространстве без всякой поддержки.

Первое теоретическое объяснение сверхпроводимости было дано в 1935 году Фрицем и Хайнцем Лондоном. Более общая теория была построена в 1950 году Л.Д. Ландау и В.Л. Гинзбургом. Она получила широкое распространение и известна как теория Гинзбурга - Ландау. Однако эти теории имели феноменологический характер и не раскрывали детальные механизмы сверхпроводимости. Впервые сверхпроводимость на микроскопическом уровне получила объяснение в 1957 году в работе американских физиков Джона Бардина, Леона Купера и Джона Шриффера. Центральным элементом их теории, получившей название теории БКШ, являются так называемые куперовские пары электронов.

Физическое объяснение

Отсутствие магнитного поля в объёме проводника позволяет заключить из общих законов магнитного поля , что в нём существует только поверхностный ток. Он физически реален и поэтому занимает некоторый тонкий слой вблизи поверхности. Магнитное поле тока уничтожает внутри сверхпроводника внешнее магнитное поле. В этом отношении сверхпроводник ведёт себя формально как идеальный диамагнетик . Однако он не является диамагнетиком, так как внутри него намагниченность равна нулю.

Эффект Мейсснера не может быть объяснён только бесконечной проводимостью. Впервые его природу объяснили братья Фриц и Хайнц Лондон c помощью уравнения Лондонов . Они показали, что в сверхпроводник поле проникает на фиксированную глубину от поверхности - лондоновскую глубину проникновения магнитного поля . Для металлов мкм.

Сверхпроводники I и II рода

Чистые вещества, у которых наблюдается явление сверхпроводимости, немногочисленны. Чаще сверхпроводимость бывает у сплавов. У чистых веществ имеет место полный эффект Мейснера, а у сплавов не происходит полного выталкивания магнитного поля из объёма (частичный эффект Мейснера). Вещества, проявляющие полный эффект Мейснера, называются сверхпроводниками первого рода, а частичный - сверхпроводниками второго рода.

«Гроб Магомета»

«Гроб Магомета» - опыт, демонстрирующий этот эффект в сверхпроводниках .

Происхождение названия

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Эффект Мейснера" в других словарях:

эффект Мейснера - Meisnerio reiškinys statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. Meissner effect vok. Meißner Effekt, m; Meißner Ochsenfeld Effekt, m rus. эффект Мейснера, m pranc. effet Meissner, m … Fizikos terminų žodynas

эффект Мейснера-Оксенфельда - Явление обращения в нуль магнитной индукции в глубине массивного сверхпроводника … Политехнический терминологический толковый словарь

Вытеснение магнитного поля из металлического проводника при его переходе в сверхпроводящее состояние; открыт в 1933 немецкими физиками В. Мейснером (W. Meißner) и Р. Оксенфельдом (R. Ochsenfeld). * * * МЕЙСНЕРА ЭФФЕКТ МЕЙСНЕРА ЭФФЕКТ, вытеснение… … Энциклопедический словарь

Схема Эффекта Мейснера. Показаны линии магнитного поля и их вытеснение из сверхпроводника, находящегося ниже своей критической температуры. Эффект Мейснера полное вытеснение магнитного поля из материала при переходе в сверхпроводящее состояние.… … Википедия

Полное вытеснение магн. поля из металлич. проводника, когда последний становится сверхпроводящим (при понижении темп ры и напряжённости магн. поля ниже критич. значения Нк). М. э. впервые наблюдался нем. физиками В. Мейснером (W. Meissner) и Р.… … Физическая энциклопедия

МЕЙСНЕРА ЭФФЕКТ, вытеснение магнитного поля из вещества при его переходе в сверхпроводящее состояние (смотри Сверхпроводимость). Открыт немецкими физиками В. Мейснером и Р. Оксенфельдом в 1933 … Современная энциклопедия

Вытеснение магнитного поля из вещества при его переходе в сверхпроводящее состояние; открыт в 1933 немецкими физиками В. Мейснером и Р. Оксенфельдом … Большой Энциклопедический словарь

Мейснера эффект - МЕЙСНЕРА ЭФФЕКТ, вытеснение магнитного поля из вещества при его переходе в сверхпроводящее состояние (смотри Сверхпроводимость). Открыт немецкими физиками В. Мейснером и Р. Оксенфельдом в 1933. … Иллюстрированный энциклопедический словарь

Полное вытеснение магнитного поля из металлического проводника, когда последний становится сверхпроводящим (при напряжённости приложенного магнитного поля ниже критического значения Hk). М. э. впервые наблюдался в 1933 немецкими физиками… … Большая советская энциклопедия

Книги

Мои научные статьи. Книга 2. Метод матриц плотности в квантовых теориях сверхтекучести и сверхпровод , Бондарев Борис Владимирович. В этой книге собраны статьи, в которых методом матриц плотности были изложены новые квантовые теории сверхтекучести и сверхпроводимости. В первой статье развита теория сверхтекучести, в…

В 1933 году немецкий физик Вальтер Фриц Мейснер совместно со своим коллегой Робертом Оксенфельдом открыл эффект, который впоследствии назвали его именем. Эффект Мейснера заключается в том, что при переходе в сверхпроводящее состояние, наблюдается полное вытеснение магнитного поля из объема проводника. Наглядно это можно наблюдать с помощью опыта, которому дали название “Гроб Магомета” (по легенде, гроб мусульманского пророка Магомета висел в воздухе без физической поддержки). В этой статье мы расскажем об Эффекте Мейснера и его будущему и настоящему практическому применению.

В 1911 году Хейке Камерлинг-Оннес сделал важное открытие – сверхпроводимость. Он доказал, что если охладить некоторые вещества до температуры 20 К, то они не оказывают сопротивление электрическому току. Низкая температура “успокаивает” случайные колебания атомов, и электричество не встречает сопротивление.

После этого открытия началась настоящая гонка по нахождению таких веществ, которые не будут оказывать сопротивление без охлаждения, например при обычной комнатной температуре. Такой сверхпроводник сможет передавать электричество на гигантские расстояния. Дело в том, что обычные линии электропередач теряют значительное количество электрического тока, как раз из-за сопротивления. Пока же физики ставят свои опыты с помощью охлаждения сверхпроводников. И одним из самых популярных опытов, является демонстрация Эффекта Мейснера. В сети можно встретить множество роликов, показывающих этот эффект. Мы выложили один, который лучше всего демонстрирует это.

Для демонстрации опыта левитации магнита над сверхпроводником нужно взять высокотемпературную сверхпроводящую керамику и магнит. Керамика охлаждается с помощью азота до уровня сверхпроводимости. К ней подключается ток и сверху кладется магнит. В полях 0,001 Тл магнит смещается вверх и левитирует над сверхпроводником.

Объясняется эффект тем, что при переходе вещества в сверхпроводимость, магнитное поле выталкивается из его объема.

Как можно применить эффект Мейснера на практике? Наверное, каждый читатель этого сайта видел множество фантастических фильмов, в которых автомобили парили над дорогой. Если удастся изобрести вещество, которое превратится в сверхпроводник при температуре, скажем не ниже +30, то это уже не окажется фантастикой.

А как же сверхскоростные поезда, которые тоже парят над железной дорогой. Да они существуют уже сейчас. Но в отличие от Эффекта Мейснера, там действуют другие законы физики: отталкивание однополюсных сторон магнитов. К сожалению, дороговизна магнитов не позволяет широко распространить эту технологию. С изобретение сверхпроводника, которого не нужно охлаждать, летающие машины станут реальностью.

Ну а пока Эффект Мейснера взяли на свое вооружение фокусники. Одно из таких представлений мы раскопали для вас в сети. Свои трюки показывает труппа “Эксос”. Никакой магии – только физика.