Meissner-ilmiö, magneettikentän poistuminen sellaisen materiaalin sisältä, joka on muuttumassa suprajohteeksi eli menettämässä vastustuskykynsä sähkövirtaa vastaan, kun se jäähdytetään tietyn lämpötilan, ns. siirtymälämpötilan, alapuolelle, joka on yleensä lähellä absoluuttista nollaa. Meissnerin efektin, joka on kaikkien suprajohteiden ominaisuus, löysivät saksalaiset fyysikot W. Meissner ja R. Ochsenfeld vuonna 1933.

Meissnerin efekti
Meissnerin efekti

Meissnerin efekti esiintyy, kun nestemäisellä typellä jäähdytetty suprajohde leijuu magneetissa.

Mai-Linh Doan

Kuva 1: Ominaislämpö klassisen suprajohteen normaalissa (Cen) ja suprajohtavassa (Ces) tilassa absoluuttisen lämpötilan funktiona. Nämä kaksi funktiota ovat identtiset siirtymislämpötilassa (Tc) ja sen yläpuolella.
Lue lisää tästä aiheesta
suprajohtavuus: Meissnerin ilmiö
Kuten edellä todettiin, pitkän, ohuen sylinterin tai ellipsoidin muotoinen tyypin I suprajohde pysyy suprajohtavana kiinteässä lämpötilassa…

Kun magneettikentässä oleva suprajohde jäähdytetään lämpötilaan, jossa se menettää äkillisesti sähköisen resistanssinsa, materiaalin sisällä oleva magneettikenttä haihtuu pois osittain tai kokonaan. Suhteellisen heikot magneettikentät torjutaan kokonaan kaikkien suprajohteiden sisältä lukuun ottamatta noin miljoonasosan paksuista pintakerrosta. Ulkoinen magneettikenttä voidaan kuitenkin tehdä niin voimakkaaksi, että se estää siirtymisen suprajohtavaan tilaan, eikä Meissner-ilmiötä esiinny.

Yleisesti jäähdytyksen aikana esiintyvät magneettikentän voimakkuuden välialueet aiheuttavat osittaisen Meissner-ilmiön, kun alkuperäinen kenttä pienenee materiaalin sisällä mutta ei karkotu kokonaan. Joistakin suprajohteista, joita kutsutaan tyypin I suprajohteiksi (esimerkiksi tina ja elohopea), voidaan saada aikaan täydellinen Meissner-ilmiö poistamalla erilaisia kemiallisia epäpuhtauksia ja fysikaalisia epätäydellisyyksiä sekä valitsemalla oikea geometrinen muoto ja koko. Toiset suprajohteet, joita kutsutaan tyypin II suprajohteiksi (esimerkiksi vanadiini ja niobium), osoittavat vain osittaista Meissner-ilmiötä magneettikentän keskivahvuuksilla riippumatta niiden geometrisesta muodosta tai koosta. Tyypin II suprajohteissa magneettikentän voimakkuuden kasvaessa magneettikentän karkottaminen vähenee, kunnes ne lakkaavat yhtäkkiä olemasta suprajohteita suhteellisen voimakkaissa magneettikentissä.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.