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Jülicher SQUID GmbH S e n s o r t e c h n i k 11 Eine Bemerkung zu Ladungsquantisierung und Flussquantisierung: Die elektrische Ladung ist immer quantisiert, ihre Einheit ist die Elektronen- oder Elementarladung, e = 1.6×10 -19 As. Nur die Quarks in der Elementarteilchenphysik tragen Drittel-Ladungen (e/3). Eine magnetische Elementarladung, etwa ein magnetischer Monopol, ist dagegen nicht nachgewiesen und scheint in der Natur nicht vorzukommen. Die Quantisierung des magnetischen Flusses ist ein vollständig anderer Effekt: nur innerhalb einer geschlossenen Schleife, die von stabilen quantenmechanischen Zuständen (Wellenfunktionen von Elektronen der Cooperpaare) gebildet wird, muss der eingeschlossene magnetische Fluss in Einheiten von Φ 0 gequantelt werden. Die Flussquantisierung innerhalb geschlossener Ringe wird also allein vom Supraleiter bewirkt und ist keinesfalls eine primäre Eigenschaft des externen Magnetfeldes. • „Harte“ Supraleiter frieren magnetischen Fluss fest ein. Sie stabilisieren ihre Abschirmströme um den eingeschlossenen magnetischen Fluss besonders gut. „Weiche“ Supraleiter sind dagegen kompromissbereiter. Ihre Abschirmströme sind nicht so gut verankert. Deshalb reagieren sie auf Änderungen des äußeren Magnetfeldes und lassen den magnetischen Fluss zwar nur gequantelt, aber doch recht reversibel eindringen und geben entsprechend bei Feldabnahme die Flussschläuche auch wieder reversibel frei. YBa 2 Cu 3 O 7-x , kurz YBCO genannt, ist ein harter Hochtemperatursupraleiter der zweiten Art. In YBCO werden Flussfäden überwiegend fest eingefroren. Derart in YBCO eingefangener Fluss kann oft nur dadurch wieder befreit werden, dass man den Supraleiter über T c erwärmt - dann ist natürlich Schluss mit allen Supraleitungseffekten. __________________________________________________________________________________ Jülicher SQUID GmbH (JSQ) ⋅ Lankenstr. 29 ⋅ D-52428 Jülich Tel.: (0 24 61) 61 44 31 ⋅ Fax : (0 24 61) 61 46 73 ⋅ E-mail: JSQ@jsquid.com ⋅ www.jsquid.com
12 Jülicher SQUID GmbH S e n s o r t e c h n i k j B-Feld Abb. 5. Supraleitende Platte mit Loch. Der durch das Loch tretende magnetische Fluss ist quantisiert in Einheiten von Φ 0 . Dabei kann sich der Fluss aus Magnetfeldern von externen Quellen und dem Magnetfeld von supraleitenden Abschirmströmen zusammensetzen. Das Loch kann auch ein normalleitender Bereich (Materialdefekt) in der supraleitenden Schicht sein. Solange die kritische supraleitende Stromdichte nicht überschritten wird, bleibt dieser Fluss im Supraleiter gefangen ("eingefroren"). __________________________________________________________________________________ Jülicher SQUID GmbH (JSQ) ⋅ Lankenstr. 29 ⋅ D-52428 Jülich Tel.: (0 24 61) 61 44 31 ⋅ Fax : (0 24 61) 61 46 73 ⋅ E-mail: JSQ@jsquid.com ⋅ www.jsquid.com
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