★★★ Складно Нове

🧲 Надпровідність

Нижче критичної температури T_c опір падає рівно до нуля, а магнітне поле виштовхується (ефект Мейснера). Досліджуй пари Купера за теорією БКШ, фазові діаграми надпровідників I та II роду і вихори Абрикосова.

Пари Купера в кристалічній решітці

Опір від температури R(T)

Температура: 2.0 K Магнітне поле H: 0

T = 2.0 K

Tc = 4.2 K

Стан: НАДПРОВІДНИЙ

R = 0.000 Ω

БКШ щілина: —

Теорія БКШ (Бардін, Купер, Шрифер — Нобелівська премія 1972)

У звичайному металі електрони розсіюються на коливаннях решітки (фононах), що спричиняє опір. Нижче T_c електрони утворюють пари Купера через фонон-опосередковане притягання: один електрон деформує решітку (утворюючи позитивну поляризацію), яка притягує другий. Ці пари утворюють квантовий конденсат із макроскопічною хвильовою функцією — вони можуть рухатись без розсіювання.

Ефект Мейснера — це повне витіснення магнітного потоку з об'єму надпровідника. Поверхневі струми виникають спонтанно, щоб протидіяти будь-якому прикладеному полю. Саме це піднімає магніти над надпровідниками — це не просто ідеальний діамагнетизм, а активний термодинамічний стан.

Надпровідники I роду (Hg, Pb) виштовхують весь потік нижче H_c. Надпровідники II роду (Nb, YBCO) пропускають потік у квантованих вихорах між H_c1 і H_c2 — що уможливлює потужні магніти та МРТ. Енергетична щілина БКШ: 2Δ ≈ 3.52 k_B T_c.