Efekt Meissnera

Efekt Meissnera, zjawisko Meissnera, także efekt Meissnera-Ochsenfelda lub zjawisko Meissnera-Ochsenfelda^[1] – zjawisko zaniku pola magnetycznego (wypchnięcia pola magnetycznego) w nadprzewodniku, gdy przechodzi on w stan nadprzewodzący. Zjawisko zostało odkryte w 1933 roku przez Walthera Meissnera i Roberta Ochsenfelda.

Zjawisko to jest podstawą do określenia, czy dany przewodnik o zerowym oporze elektrycznym jest nadprzewodnikiem.

Zewnętrzne pole magnetyczne o natężeniu mniejszym od granicznego nie wnika do nadprzewodnika, z wyjątkiem jego cienkiej warstwy przypowierzchniowej (jej grubość nazywa się głębokością wnikania Londonów); natężenie pola magnetycznego wewnątrz nadprzewodnika jest równe zeru. Graniczne natężenie, powyżej którego nadprzewodnictwo nie występuje, zależy od materiału nadprzewodnika oraz temperatury.

Gdy natężenie zewnętrznego pola magnetycznego przekroczy natężenie graniczne, zjawisko nadprzewodnictwa zanika, a pole magnetyczne zaczyna wnikać do wnętrza materiału. Jeżeli natężenie pola ponownie zmniejszy się, to znów ciało przechodzi w stan nadprzewodnictwa, a pole magnetyczne zostanie wypchnięte z wnętrza próbki. Przyczyną wypchnięcia jest pojawienie się w powierzchownej warstwie nadprzewodnika prądu elektrycznego o takim natężeniu, że wytworzone przez niego pole magnetyczne kompensuje pole magnetyczne wewnątrz nadprzewodnika. Związana z tym siła może utrzymać bryłkę nadprzewodnika nad stacjonarnym magnesem – jest to zjawisko lewitacji nadprzewodnika. Lewitujący w ten sposób nadprzewodzący magnes ma szczególną właściwość: może pozostawać w bezruchu (dzięki liniom pola magnetycznego uwięzionym w defektach sieci krystalicznej) lub wirować.

Pierwszym wyjaśnieniem teoretycznym efektu Meissnera jest równanie Londonów:

${\displaystyle \nabla \times {\vec {J_{d}}}=-{\frac {\vec {B}}{\mu _{0}\lambda ^{2}}}}$

i równanie Maxwella:

${\displaystyle \nabla \times {\vec {B}}=\mu _{0}{\vec {J_{d}}},}$

gdzie:

${\displaystyle J_{d}}$ – gęstość prądu,

${\displaystyle B}$ – lokalna indukcja magnetyczna,

${\displaystyle \lambda }$ – głębokość wnikania.

Ponieważ pole magnetyczne jest wirowe, to

${\displaystyle \nabla \times \nabla \times {\vec {B}}=-\nabla ^{2}{\vec {B}}.}$

Wynika stąd, że:

${\displaystyle \nabla ^{2}{\vec {B}}={\frac {\vec {B}}{\lambda ^{2}}}.}$

Ponieważ laplasjan ${\displaystyle B}$ jest równy zero, pole magnetyczne wewnątrz nadprzewodnika, poniżej głębokości wnikania, wynosi zero.

Fenomenologiczna teoria Londonów pozwoliła na wyjaśnienie eksperymentów bez podania mikroskopowych przyczyn powstawania nadprzewodnictwa. Pierwszą teorią mikroskopową, z której wynika efekt Meissnera, jest teoria BCS.

Zobacz galerię związaną z tematem: Efekt Meissnera

• Michel Cyrot, Davor Pavuna: Wstęp do nadprzewodnictwa. Nadprzewodniki wysokotemperaturowe. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 1996. ISBN 83-01-11937-3.

• p
• d
• e

Mechanika kwantowa

• Wprowadzenie
• Aparat matematyczny
• Równanie Schrödingera

Tło	mechanika klasyczna mechanika kwantowa ciało doskonale czarne wczesna teoria kwantowa interferencja notacja Diraca hamiltonian
Koncepcje podstawowe	funkcja falowa stan kwantowy stan podstawowy stan stacjonarny równanie własne cząstka w pudle potencjału cząstki identyczne kwantowy oscylator harmoniczny spin superpozycja liczby kwantowe splątanie kwantowe pomiar nieoznaczoność reguła Pauliego dualizm korpuskularno-falowy dekoherencja kwantowa twierdzenie Ehrenfesta tunelowanie
Doświadczenia	doświadczenie Younga doświadczenie Davissona i Germera doświadczenie Francka-Hertza doświadczenie Sterna-Gerlacha eksperymenty testujące twierdzenie Bella doświadczenie Poppera kot Schrödingera problem testowania bomb Elitzura-Vaidmana gumka kwantowa
Sformułowania	obraz Schrödingera obraz Heisenberga obraz Diraca mechanika macierzowa suma po historiach
Równania	równanie Schrödingera równanie Pauliego równanie Kleina-Gordona równanie Diraca wzór Rydberga
Interpretacje	świadomość wywołuje kolaps spójne historie kwantowe kopenhaska statystyczna zmiennych ukrytych teoria fali pilotującej de Broglie’a-Bohma wielu światów logika kwantowa obiektywnego załamania prawdopodobieństwo kwantowe relacyjna stochastyczna transakcjonalna
Zagadnienia zaawansowane	informatyka kwantowa teoria rozpraszania kwantowa teoria pola operatory kreacji i anihilacji chaos kwantowy
Znani uczeni	Planck Bohr Sommerfeld Bose Kramers Heisenberg Born Jordan Pauli Dirac de Broglie Schrödinger von Neumann Wigner Feynman Candlin Bohm Everett Bell Wien

${\displaystyle \Delta x\,\Delta p\geqslant {\frac {\hbar }{2}}}$