Вихрь Абрикосова , абрикосовский вихрь ( англ. Abrikosov vortex ) — вихрь сверхпроводящего тока (сверхтока), циркулирующий вокруг нормального (несверхпроводящего) ядра (нити вихря), индуцирующий магнитное поле с магнитным потоком, эквивалентным кванту магнитного потока.

Открыт физиком А. А. Абрикосовым в 1957 году . В его работе «О магнитных свойствах сверхпроводников второй группы» было теоретически показано, что проникновение магнитного поля в сверхпроводник 2 рода происходит в виде квантованных вихревых нитей (такая система энергетически «выгодна») . Каждая такая нить (вихрь) имеет нормальную (несверхпроводящую) сердцевину с радиусом порядка длины когерентности сверхпроводника ${\displaystyle \xi }$ . Вокруг этого нормального цилиндра в области с радиусом порядка глубины проникновения магнитного поля ${\displaystyle \lambda }$ течёт вихревой незатухающий ток куперовских пар (сверхток), ориентированный так, что создаваемое им магнитное поле направлено вдоль нормальной сердцевины, то есть совпадает с направлением внешнего магнитного поля. При этом каждый вихрь несёт один квант магнитного потока ${\displaystyle {\Phi _{0}}=h/(2e)}$ .

Описание

В теории сверхпроводимости вихрями Абрикосова называют вихри сверхтока в сверхпроводниках второго рода . Сверхток циркулирует вокруг нормального (несверхпроводящего) домена, представляющего собой цилиндр, вытянутый вдоль направления внешнего магнитного поля, образуя вихрь. Радиус основания этого цилиндра определяется длиной когерентности ${\displaystyle \sim \xi }$ (один из основных параметров теории Гинзбурга — Ландау ). Сверхток исчезает в домене на расстоянии порядка ${\displaystyle \lambda }$ ( Лондоновской глубины проникновения от края — характерный параметр для каждого конкретного сверхпроводящего материала). Циркулирующий сверхток порождает магнитное поле, величина которого определяется квантом магнитного потока ${\displaystyle \Phi _{0}}$ . Поэтому вихри Абрикосова называют иногда флюксонами.

Распределение магнитного поля в одиночном вихре на расстоянии, большем характерного размера ядра, определяется соотношением :

${\displaystyle B(r)={\frac {\Phi _{0}}{2\pi \lambda ^{2}}}K_{0}\left({\frac {r}{\lambda }}\right)\approx {\sqrt {\frac {\lambda }{r}}}\exp \left(-{\frac {r}{\lambda }}\right),}$

где ${\displaystyle K_{0}(z)}$ — модифицированная функция Бесселя второго рода нулевого порядка. При ${\displaystyle r\lesssim \xi }$ поле определяется следующим соотношением:

${\displaystyle B(0)\approx {\frac {\Phi _{0}}{2\pi \lambda ^{2}}}\ln \kappa ,}$

где ${\displaystyle \kappa =\lambda /\xi }$ — известный параметр теории Гинзбурга — Ландау, который должен удовлетворять соотношению ${\displaystyle \kappa >1/{\sqrt {2}}}$ в сверхпроводниках второго рода.

Вихри, проникнув в сверхпроводник, располагаются друг от друга на расстоянии порядка ${\displaystyle \lambda }$ , образуя в поперечном сечении правильную треугольную решётку, возникает так называемое смешанное состояние. При увеличении внешнего магнитного поля плотность вихрей становится настолько большой, что расстояние между ближайшими вихрями становится порядка ${\displaystyle \xi }$ , вихри соприкасаются своими нормальными областями и происходит фазовый переход второго рода сверхпроводника в нормальное состояние.

Пиннинг

Вообще говоря, вихри движутся в сверхпроводящем материале, когда через него течёт ток . Однако вихри могут самопроизвольно закрепляться на наноразмерных неоднородностях в материале. Этот процесс называется пиннингом ( англ. pinning — закрепление, зацепление, пришпиливание), а эти неоднородности — центрами пиннинга . Пиннинг вихрей нарушает порядок в решётке вихрей и способствует сохранению сверхпроводящей фазы даже при протекании очень больших токов .

См. также

• Теория Гинзбурга — Ландау
• Абрикосов, Алексей Алексеевич

Примечания

Литература

• Абрикосов А. А. // ЖЭТФ. — 1957. — Т. 32 . — С. 1442–1452 .
• Сан Жам Д., Сарма Г., Томас Е. Сверхпроводимость второго рода / Пер. с англ. Н. Б. Копнин. — М., 1970.
• Де Жен, П. Сверхпроводимость металлов и сплавов. — М. : Мир, 1968. — 279 с.

Ссылки

• Козлов В. А., Самохвалов А. В. (неопр.) . Письма в ЖЭТФ . 14 мая 2012 года.
• Гл. ред. А.М. Прохоров. . — Физическая энциклопедия . — М. : Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1. — 389 с.