Efecte Meissner
El efecte Meissner, també denominat efecte Meissner-Ochsenfeld, consistix en la desaparició total del fluix del camp magnètic en l'interior d'un material superconductor per baix del seu temperatura crítica. Va ser descobert per Walter Meissner i Robert Ochsenfeld en 1933 medint la distribució de fluix en l'exterior de mostres de plom i estany gelats per baix de la seua temperatura crítica en presència d'un camp magnètic.
Meissner i Ochsenfeld varen trobar que el camp magnètic s'anula completament en l'interior del material superconductor i que les llínees de camp magnètic són expulsades de l'interior del material, per lo que este es comporta com un material diamagnético perfecte. L'efecte Meissner és una de les propietats que definixen la superconductivitat i el seu descobriment va servir per a deduir que l'aparició de la superconductivitat és una transició de fase a un estat diferent.
L'expulsió del camp magnètic del material superconductor possibilita la formació d'efectes curiosos, com la levitación d'un iman sobre un material superconductor a baixa temperatura que es mostra en la figura.
L'equació de London
[editar | editar còdic]
La primera teoria fenomenológica que explica l'efecte Meissner es basa en l'equació de Beaner:
(1) ___MATH_0___
a on ___MATH_1___ depén de la cantitat ns d'electrons (per unitat de volum, és dir, densitat) que es troben en estat superconductor:
___MATH_2___
L'equació, desenrollada pels germans Fritz i Heinz London en 1935,[1] explica la forma que ha de tindre un camp magnètic per a que es complixquen les condicions fonamentals que es donen en l'efecte Meissner, que són:
- que el camp magnètic siga nul en l'interior del superconductor,
- que les corrents elèctriques estiguen llimitades a la superfície del superconductor, en una capa d'una gruixa de l'orde de lo que es coneix com la llongitut de penetració ___MATH_3___, sent nules en l'interior.
Els germans London varen desenrollar la seua teoria pensant que els portadors de càrrega eren electrons, lo que es va vore que era erròneu vàries décades despuix. No obstant, a pesar d'este desacert inicial, els resultats experimentals no es varen vore molt afectats degut a que la llongitut de penetració és essencialment la mateixa en abdós casos:
| magnitut | idea inicial dels germans London | idea posterior en parells de Cooper |
|---|---|---|
| carrega q | -i (càrrega d'un electró) | -2i |
| massa m | mi (massa d'un electró) | 2mi |
| densitat de partícules en estat superconductor | ns | ns/2 |
| llongitut de penetració ___MATH_4___ | ___MATH_5___ | ___MATH_6___ |
El primer en donar-se conte de l'error va ser Lars Onsager en 1953 investigant la cuantisació del fluix magnètic que passa per un anell superconductor: el valor mínim del fluix li eixia exactament la mitat de lo que devia ser, lo que està d'acort en una càrrega 2i. Basant-se en esta idea Cooper expondria l'idea de que els portadors de càrrega no són en realitat electrons, sino parelles d'electrons[3] (conegudes com parells de Cooper), com es va explicar en tot detall en la teoria BCS més tart.
L'equació de Pippard
[editar | editar còdic]L'equació de London () té diverses llimitacions. La principal d'elles és que no respecta el principi fonamental de la física segons el qual dos successos lo suficientment alluntats un d'un atre no poden interferir entre sí. Dit d'una atra forma, es tracta d'una teoria no local. Açò es deu a que els dos electrons que formen el parell de Cooper estan relativament alluntats un d'un atre. No obstant, en el seu moment els germans London no podien saber açò, ya que ni tan sols sabien que es tractava de dos electrons junts en lloc d'un.
Per a resoldre açò Brian Pippard va presentar en 1953 la equació de Pippard, que és més general que la dels germans London, i va ser corroborada poc més tart per la teoria BCS.
Referències
[editar | editar còdic]- Este artícul conté una traducció derivada de «Efecto Meissner» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.