«Критическое магнитное поле»

в сверхпроводниках, характерное значение напряжённости магнитного поля Нк, выше которого происходит полное или частичное проникновение магнитного поля в сверхпроводник. При Н <>_к магнитное поле в сверхпроводник не проникает, его экранирует поверхностный сверхпроводящий ток (Мейснера эффект).

В сверхпроводниках I рода, к которым относится большинство чистых металлов, вещество переходит в нормальное, несверхпроводящее состояние при Н > Н_к (Фазовый переход I рода). Соответствующее этому переходу К. м. п. Нксвязано с разностью свободных энергий (См. Свободная энергия) нормальной (F_н) и сверхпроводящей (F_cп) фаз соотношением F_н—F_cп=Н²_к /8π.

Наибольшее значение Нку чистых металлов достигает сотен гс. Если магнитное поле оказывается равным Нктолько в некоторых точках поверхности сверхпроводника II рода, то в нём возникает Промежуточное состояние (чередование сверхпроводящей и нормальной фаз).

В сверхпроводниках II рода (в основном это сплавы) проникновение магнитного поля начинается с образования вихревых нитей, в сердцевине которых в основном сосредоточено магнитное поле. При этом вещество ещё не теряет сверхпроводящих свойств, и в нём текут токи, частично экранирующие внешнее поле. Соответствующее началу проникновения К. м. п. Нк_,1 меньше термодинамического критического поля Нкдля этих веществ. Полное проникновение магнитного поля в сверхпроводник наступает при Нк_,2,которое может быть как меньше, так и больше Нк_. В т. н. жёстких сверхпроводниках, из которых наиболее известны сплавы на основе ниобия, К. м. п. H_k,2>> H_k,1 и достигает сотен тыс. гс. При значениях поля H_k,1 и H_k,2 происходят фазовые переходы II рода. Подробнее см. Сверхпроводимость.

С. В. Иорданский.

КРИТИЧЕСКОЕ магнитное поле - значение напряженности магнитного поля, при достижении которого магнитное поле проникает в сверхпроводник и вызывает его переход в несверхпроводящее (нормальное) состояние (см. также Мейснера эффект).

КРИТИЧЕСКОЕ МАГНИТНОЕ ПОЛЕ

в сверхпроводниках - характерное значение напряжённости пост. магн. поля, превышение к-рого вызывает проникновение магн. поля с поверхности в глубь сверхпроводника на расстояния L, превышающие глубину проникновения магн. поля (см. Мейснера эффект). К. м. п. зависит от темп-ры Т и свойств материала сверхпроводника.

В сверхпроводниках 1-го рода проникновение поля происходит в результате фазового перехода1-го рода, а К. м. п. H_C - это такая напряжённость магн. поля, при к-рой плотность магн. энергии равна разности плотностей свободных энергий F_n-F_s в нормальном (несверхпроводящем, Р _n )и в сверхпроводящем (F_s )состояниях: (т. н. термодинамическое K. м. п.).

В зависимости от формы образца магн. поле может локально достигать на нек-рых участках поверхности образца значения Н _c даже при напряжённости приложенного поля В интервале приложенных полей от этой величины до H _с образец будет находиться в промежуточном состоянии, т. ё. в нём будут одновременно существовать сверхпроводящие и нормальные области (домены). Напр., диапазон существования промежуточного состояния для шара:для пластины в перпендикулярном магн. поле: Значения Н _с в сверхпроводящих металлах (табл.).

Значения H _с при нулевой температуре (ОК) для некоторых металлов (сверхпроводников 1-го рода)

	Металл	Zn	Cd	Al	Ga	In	Sn	Pb
	н с, э	53	30	99	51	283	306	803

В сверхпроводниках 2-го рода различают три К. м. п.: H_C1, H_C2. и H _С3 (рис.). При напряжённости, меньшей нижнего К. м. н. H_C1, магн. поле не проникает в сверхпроводник на глубину, превышающую При магн. поле проникает в сверхпроводник в виде т. н. вихревых нитей (вихрей сверхпроводящего тока), причём внутри вихря сверхпроводимость подавлена (т. н. смешанное состояние). Каждый вихрь несёт квант магн. потока (см. Квантование магнитного потока). При увеличении напряжённости магн. поля до верхнего К. м. п. Н _с2 концентрация вихревых нитей возрастает, при Н= H _С2 сверхпроводимость в объёме образца разрушается. Следы сверхпроводимости сохраняются до напряжённости H = H _С3 лишь вблизи поверхности образца до глубины порядка длины когерентности волновой ф-ции сверхпроводящих электронов (поверхностная сверхпроводимость).

Фазовая диаграмма для сверхпроводника 2-го рода, имеющего форму длинного цилиндра. Н _с - термодинамическое критическое поле, Т _c- критическая температура.

Верхнее К. м. п. H_C2. представляет собой значение H, ниже к-рого нормальное состояние неустойчиво относительно возникновения малых зародышей сверхпро-водящей фазы. Деление сверхпроводников на 1-й и 2-й род происходит в зависимости от отношения У сверхпроводников 2-го рода Обычно нижнее К. м. п. H_C1 заметно ниже Н _c. В диапазоне возникновение сверхпроводимости не может приводить к полному вытеснению магн. потока из образца, поскольку при полях полный эффект Мейснера энергетически невыгоден. В сверхпроводниках 1-го рода и при уменьшении поля сначала достигается К. м. п. Н _с, происходит фазовый переход 1-го рода и реализуется полный эффект Мейснера.

К. м. п. для сверхпроводников 2-го рода (обычно сплавов) сильно зависят от их хим. состава. Для сплавов H _с2 может достигать и более. Напр., для V₃Gaпри Т=0К значение H_C1=2009, H _С2=3*10⁶ Э (в этом веществе H _с=6*10³ Э). У оксидных высокотемпературных сверхпроводников (сверхпроводников 2-го рода) наблюдается высокая анизотропия К. м. п. и критического тока.

В образцах малых размеров (тонких плёнках, полосках и т. п. с поперечными размерами, сравнимыми с X) возникновение и разрушение сверхпроводимости в магн. поле непосредственно не связано с величиной термодинамич. К. м. п., а в зависимости от поперечных размеров образца может осуществляться путём фазового перехода как 1-го, так и 2-го рода.

Лит.: Де Жен П., Сверхпроводимость металлов и сплавов, пер. с англ., М., 1968. H. Б. Копнин.