بهمن ۸ ۱۳۹۱
اثر مایسنر
زمانی که یک ماده، ابررسانا می شود میدان مغناطیسی را از خود دور می کند. این پدیده اثر مایسنر نامیده می شود.
صفر شدن میدان مغناطیسی داخل یک ابررسانا که آن را به یک دیامغناطیس کامل تبدیل می کند وجه تمایز یک ابررسانا با یک رسانای کامل با وقاومت الکتریکی صفر است. به بیان دیگر شروط لازم برای تشخیص یک ابررسانا عبارتند از : مقاومت الکتریکی صفر و ایجاد خاصیت دیامغناطیسی در ماده. مقاومت صفر باعث می شود زمانی که تلاش می کنید به یک ابررسانا خاصیت مغناطیسی بدهید، ابررسانا با ایجاد جریان هایی درون خود میدان اعمال شده خارجی را خنثی می کند ( قانون لنز). اما اگر درون ماده دیامغناطیس یک میدان مغناطیسی پایدار وجود داشته باشد و سپس با سرد کردن آن، به رسانای کامل تبدیل شود انتظار می رود میدان مغناطیسی در آن باقی بماند. اگر هیچ تغییری در میدان مغناطیسی ایجاد نشود ولتاژی به وجود نمی آید تا جریان ایجاد کند ( قانون فارادی) حتی در یک رسانای کامل. بنابراین باید پس زدن میدان مغناطیسی را نتیجه چیزی غیر از مقاومت الکتریکی صفر دانست. می دانیم که در ابررساناهای نوع دوم در حین ابررسانایی میدان مغناطیسی می تواند در ماده نفوذ کند.
یکی از توضیحاتی که در مورد دلیل وقوع پدیده ماسنر داده می شود، معادله لاندن است. این نظریه نشان می دهد که میدان مغناطیسی درون ابررسانا به صورت نمایی کاهش می یابد و در فاصله حدود ۲۰ تا ۴۰ نانومتری به صفر می رسد. از این فاصله به عنوان عمق نفوذ لاندن یاد می شود.
مقایسه یک دیامغناطیس کامل و یک ابررسانا
اگر درون یک رسانا میدان مغناطیسی پایدار وجود داشته باشد و سپس با سرد شدن، مقاومتش به صفر برسد، به یک دیامغناطیس کامل تبدیل می شود و انتظار می رود میدان مغناطیسی درون ماده تغییری نکند.
رفتار یک ابررسانا کاملا” متفاوت است. این ماده زمانی که ابررسانا شود هیچ خط میدانی به درون خود راه نمی دهد.
اثر مایسنر ابررسانا
دیامغناطیس کامل
دیامغناطیس کامل
رسانا با هر گونه تغییر در میدان اعمال شده خارجی مخالفت می کند.جریان های چرخشی با میدان ایجاد شده درون رسانا مخالفت می کنند ( قانون لنز). درون یک ماده جامد این پدیده دیامغناطیس نامیده می شود و یک رسانای کامل یکدیامغناطیس کامل نیز محسوب می شود. دلیل آن، این است که جریان های القایی درون آن هیچ مقاومتی تجربه نمی کنند بنابراین روی دامنه ی مورد نیاز برای از بین بردن تغییر میدان مغناطیسی خارجی قرار می گیرند و آن را از بین می برند. یک ابررسانا یک دیامغناطیس کامل نیزهست.
دیامغناطیس کامل
اثر مایسنر در وضعیت مختلط
در ابررسانای نوع دوم میدان خارجی به طور کامل بازگردانده نمی شود و میدان به صورت رشته هایی درون ماده حضور می یابد. این رشته ها در حالت عادی هستند ( و نه ابررسانایی) و ابرجریان هایی آن ها را احاطه کرده است که حالت گردابی نامیده می شود. این مواد می توانند در مقابل میدان های مغناطیسی بزرگتر در حالت ابررسانایی باقی بمانند.
اثر مایسنر وضعیت مختلط و حالت گردابی
ترجمه: محسن فاطمی
منبع: The Meissner Effect
