Введение

Сверхпроводимость: эффект супердиамагнетизма

Супердиамагнетизм (или идеальный диамагнетизм) – это явление, возникающее в некоторых материалах при низких температурах и характеризующееся полным отсутствием магнитной проницаемости (то есть объёмная магнитная восприимчивость = −1) и вытеснением магнитного поля изнутри материала. Супердиамагнетизм показал, что сверхпроводимость является фазовым переходом. Сверхпроводящая магнитная левитация обусловлена супердиамагнетизмом, который отталкивает приближающийся постоянный магнит, и фиксацией магнитного потока, которая препятствует уплыванию магнита. Супердиамагнетизм является неотъемлемым свойством сверхпроводимости. Он был обнаружен в 1933 году Вальтером Мейснером и Робертом Оксенфельдом, однако считается отличным от эффекта Мейснера, возникающего при формировании сверхпроводящего состояния и заключающегося в вытеснении уже проникших в материал магнитных полей.

Теория

Фриц Лондон и Хайнц Лондон разработали теорию, согласно которой исключение магнитного потока обусловлено электрическими токами, протекающими по поверхности сверхпроводящего материала и создающими магнитное поле, которое точно компенсирует внешне приложенное поле внутри сверхпроводника. Эти токи экранирования возникают всякий раз, когда сверхпроводящий материал помещают в магнитное поле. Это объясняется тем, что сверхпроводник обладает нулевым электрическим сопротивлением, поэтому вихревые токи, индуцированные движением материала в магнитном поле, не затухают. Фриц, выступая в Королевском обществе в 1935 году, заявил, что термодинамическое состояние описывается единой волновой функцией. Токи экранирования также возникают в ситуации, когда изначально нормальный проводящий металл помещают в магнитное поле. Как только металл охлаждается ниже соответствующей температуры перехода, он становится сверхпроводящим. Это вытеснение магнитного поля при охлаждении металла нельзя объяснить лишь предположением о нулевом сопротивлении, и это явление называется эффектом Мейснера. Оно показывает, что сверхпроводящее состояние не зависит от истории создания, а определяется только текущими значениями температуры, давления и магнитного поля, и, следовательно, является истинным термодинамическим состоянием.