fenomenološka teorija supravodljivosti - Odjel za fiziku - Sveučilište ...

može izbjeći postojanje centra raspršenja za elektrone, nego se njihov utjecaj mora ukloniti
zgušnjavanjem. Dakle možemo reći da je supravodljivi sustav opisan jednom valnom funkcijom
ψ (x), tj. jednim kompleksnim brojem ψ u svakoj točki prostora x, ψ (x)
je identificiran s gustoćom supravodljivih elektrona oko točke x. Za prelazak u supravodljivo
stanje, iz pretpostavke jednog vala, slijedi i nestanak električnog otpora supravodiča
( Meissnerov efekt ) za H manji od kritične vrijednosti H c. Izuzetak je samo usko prijelazno
područje uz samu površinu supravodiča, gdje gustoća supravodljivih elektrona ψ (x)
progresivno raste prema unutrašnjosti supravodiča preko karakteristične udaljenosti ξ ( radijus
Cooperova para ), a magnetsko polje B se gubi preko udaljenosti λ. Ubrzo su znanstvenici
shvatili da postoje materijali u kojima ovo rješenje ne vrijedi ( ξ > 2λ
) , tj da se oni drugačije
ponašaju. Zapravo su otkriveni "supravodiči II. vrste" čija su svojstva drugačija i za primjenu
mnogo važnija od "supravodiči I. vrste". Supravodiči II. vrste u malim vanjskim poljima H
pokazuju potpun Meissnerov efekt, B=H+M=0. No kad H dostigne prvo kritično polje H c1 u
supravodič lokalno prodre magnetsko polje oko kojeg cirkuliraju Lentzove dijamagnetske struje.
U valu ψ stvara se vir u kojem su gustoća supravodljivih elektrona ψ (x)
2
2
i magnetsko polje
B(x) raspoređeni od centra vira prema obodu, ali sξ > 2λ
. Daljnjim povećanjem magnetskog
polja H ukupni magnetski tok Φ 0 kroz pojedini vir se ne mijenja, no u materijal prodire sve više i
više virova. Električni otpor R iščezava dok materijal između virova ostaje supravodljiv ,
2
ψ ( x)
≠ 0 , a virovi se ne gibaju. Tek na drugom kritičnom polju H c2 virovi dolaze tako blizu da
se počnu preklapati i supravodljivosti potpuno nestaje.
Pronalazak i objašnjenje supravodiča II. vrste važni su iz dva razloga. Ponajprije, zadržavanje
supravodljivosti do vrlo velikih magnetskih polja H c2 učinila ih je pogodnim za proizvodnju na
drugi način nedostupno snažnih elektromagneta, no ostalo je ograničenje supravodljivosti na vrlo
niske temperature ( do 20 K ). Činjenicu da je supravodljivost bila ograničena na relativno niske
temperature (koje su se mogle postići uglavnom sa skupim tekućim helijem) nisu prihvaćali
mnogi. Eksperimentalna i teorijska nastojanja da se pronađu novi materijalima sa što višom
kritičnom temperaturom bila su od samog početka prethodnica u istraživanjima supravodljivosti.
1986 Bendroz i Muller uočili su supravodljivost u keramičkom oksidnom materijalu La-Ba-Cu-
O u području od 30 do 40 K i već sljedeće godine dobili Nobelovu nagradu (najbrže do sada).
Započela intenzivna potraga, vrlo brzo su otkriveni novi visokotemperaturni supravodiči, 1987
YBa 2 Cu 3 O 7 -δ čija je kritična temperatura 92 K.
2
39