Vórtice de Abrikosov

Vórtices en una película de YBCO de 200 nm de espesor captados mediante microscopía de barrido SQUID ^[1]

En superconductividad, un fluxón (también llamado vórtice de Abrikosov o vórtice cuántico ) es un vórtice de supercorriente en un superconductor de tipo II , utilizado por Alexei Abrikosov para explicar el comportamiento magnético de los superconductores de tipo II. ^[2] Los vórtices de Abrikosov ocurren de forma genérica en la teoría de superconductividad de Ginzburg-Landau.

Descripción general

La solución es una combinación de la solución de fluxón de Fritz London , ^{[3] [4]} combinada con un concepto de núcleo de vórtice cuántico de Lars Onsager . ^{[5] [6]}

En el vórtice cuántico _, la supercorriente circula alrededor del núcleo normal (es decir, no superconductor) del vórtice. El núcleo tiene un tamaño : la longitud de coherencia superconductora (parámetro de una teoría de Ginzburg-Landau ). Las supercorrientes decaen en la distancia aproximadamente ( profundidad de penetración de London ) desde el núcleo. Tenga en cuenta que en los superconductores de tipo II . Las supercorrientes circulantes inducen campos magnéticos con el flujo total igual a un solo cuanto de flujo . Por lo tanto, un vórtice de Abrikosov a menudo se llama fluxón . ${\displaystyle \sim \xi }$ ${\displaystyle \lambda }$ ${\displaystyle \lambda >\xi /{\sqrt {2}}}$ ${\displaystyle \Phi _{0}}$

La distribución del campo magnético de un único vórtice alejado de su núcleo se puede describir mediante la misma ecuación que en el fluxoide de Londres ^{[3] [4]}

${\displaystyle B(r)={\frac {\Phi _{0}}{2\pi \lambda ^{2}}}K_{0}\left({\frac {r}{\lambda }}\right)\approx {\sqrt {\frac {\lambda }{r}}}\exp \left(-{\frac {r}{\lambda }}\right),}$^[7]

donde es una función de Bessel de orden cero . Nótese que, según la fórmula anterior, en el campo magnético , es decir, diverge logarítmicamente. En realidad, para el campo se da simplemente por ${\displaystyle K_{0}(z)}$ ${\displaystyle r\to 0}$ ${\displaystyle B(r)\propto \ln(\lambda /r)}$ ${\displaystyle r\lesssim \xi }$

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

donde κ = λ/ξ se conoce como el parámetro de Ginzburg-Landau, que debe estar en los superconductores de tipo II . ${\displaystyle \kappa >1/{\sqrt {2}}}$

Los vórtices de Abrikosov pueden quedar atrapados en un superconductor de tipo II por casualidad, por defectos, etc. Incluso si inicialmente el superconductor de tipo II no contiene vórtices, y se aplica un campo magnético mayor que el campo crítico inferior (pero menor que el campo crítico superior ), el campo penetra en el superconductor en términos de vórtices de Abrikosov. Cada vórtice obedece a la cuantificación de flujo magnético de London y transporta un cuanto de flujo magnético . ^{[3] [4]} Los vórtices de Abrikosov forman una red, normalmente triangular, con una densidad media de vórtices (densidad de flujo) aproximadamente igual al campo magnético aplicado externamente. Al igual que con otras redes, los defectos pueden formarse como dislocaciones. ${\displaystyle H}$ ${\displaystyle H_{c1}}$ ${\displaystyle H_{c2}}$ ${\displaystyle \Phi _{0}}$

Véase también

• Fenómenos cuánticos macroscópicos
• Vórtice de Nielsen-Olesen

Referencias

1. Wells, Frederick S.; Pan, Alexey V.; Wang, X. Renshaw; Fedoseev, Sergey A.; Hilgenkamp, ​​Hans (2015). "Análisis de vidrio de vórtice isotrópico de campo bajo que contiene grupos de vórtice en películas delgadas de YBa2Cu3O7−x visualizadas mediante microscopía de barrido SQUID". Scientific Reports . 5 : 8677. arXiv : 1807.06746 . Bibcode :2015NatSR...5E8677W. doi :10.1038/srep08677. PMC  4345321 . PMID  25728772.
2. Abrikosov, AA (1957). "Las propiedades magnéticas de las aleaciones superconductoras". Revista de Física y Química de Sólidos . 2 (3): 199–208. Bibcode :1957JPCS....2..199A. doi :10.1016/0022-3697(57)90083-5.
3. London, F. (1948-09-01). "Sobre el problema de la teoría molecular de la superconductividad". Physical Review . 74 (5): 562–573. Bibcode :1948PhRv...74..562L. doi :10.1103/PhysRev.74.562.
4. Londres, Fritz (1961). Superfluidos (2.ª ed.). Nueva York, NY: Dover.
5. Onsager, L. (marzo de 1949). "Hidrodinámica estadística". Il Nuovo Cimento . 6 (S2): 279–287. Bibcode :1949NCim....6S.279O. doi :10.1007/BF02780991. ISSN  0029-6341. S2CID  186224016.
6. Feynman, RP (1955), Capítulo II Aplicación de la mecánica cuántica al helio líquido, Progress in Low Temperature Physics, vol. 1, Elsevier, págs. 17-53, doi :10.1016/s0079-6417(08)60077-3, ISBN 978-0-444-53307-4, consultado el 11 de abril de 2021
7. de Gennes, Pierre-Gilles (2018) [1965]. Superconductividad de metales y aleaciones . Addison Wesley Publishing Company, Inc. pág. 59. ISBN 978-0-7382-0101-6.