El momento de London (en honor a Fritz London ) es un fenómeno mecánico cuántico por el cual un superconductor giratorio genera un campo magnético cuyo eje se alinea exactamente con el eje de giro. [1] El término también puede referirse al momento magnético de cualquier rotación de cualquier superconductor , causado por los electrones que se quedan atrás de la rotación del objeto, aunque la intensidad del campo es independiente de la densidad del portador de carga en el superconductor.
Un magnetómetro determina la orientación del campo generado, que se interpola para determinar el eje de rotación. Los giroscopios de este tipo pueden ser extremadamente precisos y estables. Por ejemplo, los utilizados en el experimento Gravity Probe B midieron cambios en la orientación del eje de giro del giroscopio con una precisión de más de 0,5 milisegundos de arco (1,4 × 10 −7 grados) durante un período de un año. [2] Esto equivale a una separación angular del ancho de un cabello humano visto a 32 kilómetros (20 millas) de distancia. [3]
El giroscopio GP-B consiste en una masa giratoria esférica casi perfecta hecha de cuarzo fundido , que proporciona un soporte dieléctrico para una capa delgada de material superconductor de niobio . Para eliminar la fricción que se encuentra en los cojinetes convencionales, el conjunto del rotor está centrado por el campo eléctrico de seis electrodos. Después del giro inicial mediante un chorro de helio que lleva el rotor a 4000 RPM , la carcasa pulida del giroscopio se evacua a un vacío ultra alto para reducir aún más la resistencia en el rotor. Siempre que la electrónica de la suspensión permanezca alimentada, la simetría rotacional extrema , la falta de fricción y la baja resistencia permitirán que el momento angular del rotor lo mantenga girando durante aproximadamente 15 000 años. [4]
Un magnetómetro DC SQUID sensible capaz de discriminar cambios tan pequeños como un quantum , o aproximadamente2 × 10 −15 Wb , se utiliza para controlar el giroscopio. Una precesión, o inclinación, en la orientación del rotor hace que el campo magnético del momento de London se desplace con respecto a la carcasa. El campo móvil pasa a través de un bucle de captación superconductor fijado a la carcasa, lo que induce una pequeña corriente eléctrica. La corriente produce un voltaje a través de una resistencia de derivación , que se resuelve en coordenadas esféricas mediante un microprocesador. El sistema está diseñado para minimizar el par de Lorentz en el rotor. [5]
La intensidad del campo magnético asociado a un superconductor giratorio viene dada por:
donde M y Q son la masa y la carga de los portadores de carga superconductores respectivamente. [6] Para el caso de pares de electrones de Cooper, M = 2 m e y Q = 2 e . A pesar de que los electrones existen en un entorno de fuerte interacción, m e denota aquí la masa de los electrones desnudos [7] (como en el vacío), y no, por ejemplo, la masa efectiva de los electrones conductores de la fase normal.
Lleva el nombre del científico físico Fritz London y su nombre hace referencia al momento magnético .
