초천도체의 기본적인 내용
초전도체은 전기 저항이 없어지고 자기장이 재료에서 방출되는 특정 재료에서 관찰되는 물리적인 특성입니다.
온도가 낮아짐에 따라 점차 감소하여 가까운 일반적인 금속 전도체와 다르게 초전도체는 저항이 갑자기 0으로 떨어지면서 임의에 온도를 가집니다.
초전도체의 분류
1. 자기장에 대한 반응입니다.
모든 초전도성이 상실되고 자기장이 초전도체에 완전히 추방되는 단일 임계 필드가 있음을 의미합니다.
두 가지 중요한 필드가 있으며 그사이 고립된 지점을 통해 자기장의 부분 침투를 허용합니다. 이런 점을 소용돌이라고 합니다.
2. 작동이론입니다.
초천도 순서 파라미터가 시스템의 포인트 그룹 또는 공간 그룹의 중요하지 않은 기약표현에 따라 변환되는 경우
비정형적이라고 부릅니다.
3. 재료별입니다.
상단에는 초전도성 원소 고체 주기율표 및 실험 임계온도입니다.
하단에는 초전도성 이원 수소화물 주기율표입니다. 이론적 예측은 파란색으로 표시되고 실험결과는 빨간색으로 표시됩니다.
4. 임계온도별입니다.
초전도체는 일반적으로 30도 이상의 온도에서 초전도 상태에 도달하면 고온으로 간주됩니다.
일반적으로 액체 질소 냉각제로 충분하다는 것을 강조하기 위해서만 사용됩니다 저온 초전도체는 임계온도가
30도 이하인 물질을 말하며 주로 액체 헬륨에 의해 냉각됩니다.
이 규칙의 한 가지 예외는 고온 초전도체의 전형적인 동작과 특성을 나타내는 초전도체 철니크타이드 그룹이지만
일부그룹은 30도 미만의 임계 온도를 가지고 있습니다.
초전도체의 기본특성
기본재료와는 독립적인 속성 클래스가 있습니다. 따라서 미스너 효과, 자속 또는 영구 전류의 양자화 즉 저항이 0인
상태가 가장 중요한 예입니다. 이러한 보편적인 특성의 존재는 초전도체의 깨진 대칭성과 비대각선 장거리 질서의
출현에 뿌리를 두고 있습니다.
1. 제로 전기 dc저항입니다.
일부 재료 샘플의 전기저항을 측정하는 가장 간단한 방법은 저류 소유와 직렬로 전기 회로에 배치하고 있습니다.
샘플 양단의 결과 전압 v를 측정하는 것입니다.
또한 버려진 Texas Superconducting Super Collider(SSC)로 미리 형성된 초전도 막대의 단면입니다.
일부 재료 샘플의 전기 저항을 측정하는 가장 간단한 방법은 전류 소스 I와 직렬로 전기 회로에 배치하고 샘플 양단의 결과 전압 V를 측정하는 것입니다. 샘플 저항은 옴의 법칙에 의해 R=V/I로 주어집니다. 전압이 0이면 저항이 0이라는 뜻입니다.
초전도체는 또한 인가된 전압이 전혀 없이 전류를 유지할 수 있으며, 이는 MRI 기계에서 발견되는 것과 동일한 초전도 전자석에서 이용되는 특성입니다. 실험을 통해 초전도 코일의 전류는 측정 가능한 저하 없이 수년간 지속될 수 있음이 증명되었습니다. 실험적 증거는 적어도 100,000년의 수명을 가리킵니다. 영구 전류 수명의 이론적 추정치는 와이어 기하학과 온도에 따라 우주의 예상 수명을 초과할 수 있습니다. 실제로 초전도 코일에 주입된 전류는 초전도 중력계로 27년 이상(2022년 8월 기준) 지속되었습니다. 이러한 기기에서 측정은 질량이 4g인 초전도 니오빔 구의 부양 모니터링을 기반으로 합니다.
일반 도체에서 전류는 무거운 이온 격자를 가로질러 이동하는 전자 유체로 시각화할 수 있습니다. 전자는 격자 내 이온과 지속적으로 충돌하며, 각 충돌 중 전류에 의해 전달되는 에너지의 일부는 격자에 의해 흡수되어 본질적으로 격자 이온의 진동 운동 에너지인 열로 변환됩니다. 결과적으로 전류가 운반하는 에너지는 계속적으로 소멸됩니다. 이것은 전기 저항과 줍기 발열 현상입니다.
초전도체에서는 상황이 다릅니다. 기존의 초전도체에서는 전자 유체를 개별 전자로 분해할 수 없습니다. 대신 Cooper 쌍으로 알려진 속박된 전자 쌍으로 구성됩니다. 이 페어링은 포론 교환에 의한 전자 간 인력에 의해 발생합니다. 이 페어링은 매우 약하며 작은 열진동으로 결합이 깨질 수 있습니다. 양자역학에 의해 이 쿠퍼 쌍 유체의 에너지 스펙트럼은 에너지 갭을 가지고 있습니다. 즉, 유체를 여기기 위해 공급되어야 하는 최소한의 에너지 ΔE가 있다는 것을 의미합니다. 따라서 kT에서 주어진 격자의 열에너지(여기서 k는 볼츠만 상수이고 T는 온도이다) 유체는 격자에 의해 산란되지 않습니다. 따라서 Cooper 쌍 유체는 에너지 소실 없이 흐를 수 있는 초유체입니다.
알려진 모든 고온 초전도체를 포함하여 타입 II 초전도체로 알려진 초전도체 클래스에서 강한 전류에 의해 발생할 수 있는 필드입니다. 이것은 자신의 소용돌이 운동 때문입니다. 전류에 의해 운반되는 에너지의 일부를 소산 시키는 전자 초유체에서 입니다. 전류가 충분히 작으면 와류가 정지하고 저항이 사라집니다. 이 효과로 인한 저항은 비 초전도체에 비해 미미하지만 민감한 실험에서는 반드시 고려해야 합니다. 그러나 온도가 공칭 초전도 전이 이하로 충분히 감소함에 따라 이러한 와류는 '와류 유리'로 알려진 무질서 하지만 고정된 위상에서 동결될 수 있습니다. 이 와류 유리 전이 온도 하에서는 재료의 저항은 실제로는 0이 됩니다.