Научные исследования и технические разработки
по физике. Новости, факты, люди, интервью. Теория и практика.
Каталог статей. Каталог ссылок. Форум. Научно-технические разработки.
Документация, библиотека.
Палата мер и весов. Работа
для физиков. Юмор, сатира, лирика.
Новый взгляд на замкнутые сверхпроводящие контуры.
Теория БКШ предсказывает, что в замкнутом сверхпроводящем контуре сверхток J является периодической функцией потока магнитного поля F через площадь, ограниченную контуром. Период осцилляций J равен кванту магнитного потока F0 = h/2e, где h – постоянная Планка, e – элементарный электрический заряд. Теоретические предсказания вроде бы подтверждаются экспериментами, как с обычными, так и с высокотемпературными сверхпроводниками. Однако в работе [1] физиков из Германии (University of Augsburg) и России (ИФТТ РАН, Черноголовка) показано, что если сверхпроводящая щель обращается в нуль в некоторых точках импульсного пространства, то для контура изготовленного из такого сверхпроводника (ВТСП, Sr2RuO4, тяжелофермионные сверхпроводники и пр.) период зависимости J(F) равен не F0, а 2F0. Это связано с соответствующей периодичностью энергии сверхпроводника как функции F (см. рис.), обусловленной наличием вблизи уровня Ферми большого количестватоковых состояний и изменением чисел заполнения этих состояний в магнитном поле. Авторы [1] численно решили уравнения Боголюбова – де Жена для сверхпроводника с d-волновой симметрией параметра порядка на квадратной решетке из 80х80 и 40х40 узлов с “дыркой” из 28х28 и 14х14 узлов, соответственно. Упругое рассеяние электронов на примесях не приводит к качественному изменению вида кривой J(F). Эта кривая не чувствительна также и к форме контура. Почему же 2F0-периодичность J не наблюдалась экспериментально? Расчеты показали, что в зависимости J(F) присутствует и компонента с периодом F0, и компонента с периодом 2F0. Но если первая уменьшается с ростом внутреннего диаметра контура d как ~ 1/d, то вторая – как ~ 1/d2 (ширина контура не играет существенной роли). Поэтому при d» 1 мкм (типичная для экспериментов с ВТСП величина) удельный вес компоненты с 2F0-периодичностью составляет всего лишь несколько процентов. Интересно, что, согласно теории, 2F0-периодичность J должна наблюдаться и в контурах из s-волновых сверхпроводников, если их диаметр меньше длины когерентности.
Зависимости (a) полной энергии E квадратного сверхпроводящего контура и (b) сверхтока J от магнитного потока F через площадь контура, полученные путем самосогласованного решения уравнений Боголюбова – де Жена для d-волнового сверхпроводника.
