"Paolo Russo" <paolrus_at_libero.it> wrote
>
> [Flavio:]
> >Il superconduttore fa sempre in modo che il campo al suo
> >interno sia nullo, indipendentemente dalla sua storia.
>
> (In altre parole, il campo che il superconduttore produce
> in superficie e all'esterno dipende dalla sua storia; il
> superconduttore non e` soltanto un perfetto diamagnete.)
> Altrimenti non capirei proprio quello che si vede nei
> filmati di levitazione (e altro) con superconduttori...
Quanto detto da Flavio e' vero solo se si parla di
superconduttori semplicemente connessi, del primo tipo.
(Per completezza bisogna aggiungere che vale anche per i
superconduttori del secondo tipo quando il campo magnetico
esterno risulta essere inferiore ad Hc1.)
Se si prende un superconduttore del primo tipo non semplicemente
connesso, ad esempio un corpo a forma di ciambella, e si
applica un campo magnetico quando il materiale e' ancora nello
stato normale (ovvero ad una temperatura T > Tc) il campo
magnetico penetra in tutto il materiale. Se ora raffreddiamo
il superconduttore IN PRESENZA di questo campo magnetico
fino a raggiungere la fase superconduttiva (ovvero ad una
temperatura T < Tc) osserviamo che il campo magnetico viene
espulso dall' interno del superconduttore [Nota 1] ma rimarra'
poi confinato all' interno del buco. Se a questo punto si
toglie il campo magnetico esterno, il campo magnetico presente
nel buco vi restera' intrappolato per sempre [Nota 2]. Inoltre
il valore del flusso del campo magnetico al suo interno sara'
quantizzato. Cioe' sara' un multiplo del quanto di flusso unitario.
Se invece si prende questo stesso superconduttore del primo tipo
non seplicemente connesso e lo si raffredda IN ASSENZA di campo
magnetico e dopo aver raggiunto la fase superconduttiva si
aggiunge il campo magnetico allora si osserva che il campo non
solo non penetrera' all' interno del superconduttore ma neanche
all' interno del buco.
Osservando queste due situazioni abbiamo nel primo caso espulsione
del campo magnetico solo nel materiale e nel secondo espulsione
del campo magnetico anche dal foro. Possiamo quindi concludere che
per superconduttori del primo tipo non semplicemente connessi lo
stato finale dipende dalla storia ovvero da come si e' raggiunto
lo stato superconduttivo. Se il superconduttore e' del primo tipo
ma semplicemente connesso allora non c'e' storia e vi sara' sempre
diamagnetismo perfetto indipendentemente da come si raggiunge
questo stato. (applico il campo e poi raffreddo o viceversa)
In entrambi i casi fissata una temperatura T < Tc e quindi nello
stato superconduttivo se faccio crescere il campo magnetico ad
un certo punto esso sara' sufficientemente forte e distruggera'
completamentela superconduttivita' in entrambi i casi riportando
il materiale nello stato normale anche questa temperatura T < Tc.
Questo particolare valore del campo magnetico si chiama Campo
critico, dipende dalla demperatura (vale zero per T=Tc ed e'
massimo per T=0) e si denota con il simbolo Hc ovvero Hc(T).
E qui termina la parte facile :-) Vediamo ora i superconduttori
del secondo tipo. In questi superconduttori fissata una data
temperatura T < Tc (quindi nello stato superconduttivo) esistono
due valori distinti del Campo critico Hc1 e Hc2 [Nota 3] e vale
sempre la relazione Hc1 < Hc2 diventando entrambi nulli solo a T=Tc.
Per valori del campo magnetico inferiori ad Hc1 ovvero H < Hc1 si
ha lo STATO SUPERCONDUTTORE e il materiale si comporta come i
superconduttori del primo tipo. Per valori di campo magnetico
maggiore di Hc2 ovvero H > Hc2 la superconduttivita' si distrugge
e come nel caso dei supureconduttori del primo tipo il materiale
ritorna nello STATO NORMALE. Per valori compresi tra Hc1 e Hc2
ovvero Hc1 < H < Hc2 si ha il cosidetto STATO MISTO. In questo
stato nel superconduttore si creano dei microscopici cilindri di
materiale normale all' interno dei quali si intrappola abbastanza
campo magnetico da ottenere un solo quanto di flusso. Il numero di
questo cilindretti cresce con il crescere del campo applicato e
si dispongono nel materiale in modo da massimizzare le distanze
reciproche. (tipicamente in un reticolo triangolare detto anche
reticolo di Abrikosov, dal nome dello scenziato che lo ha previsto).
La maggiorparte dei superconduttori ed in particolare tutti i
superconduttori ad alta temperatura critica YBCO BSCCO etc sono
del secondo tipo. Quello che si vede nei filmati di levitazione
e' una conseguenza del fatto che il superconduttore si trova o
e' stato portato nello stato misto e la presenza dei quanti di
flusso aiuta a trovare facilmente una posizione stabile nella
quale vi e' equilibrio tra repulsione magnetica e forza peso.
In questo caso i quanti di flusso non sono liberi di muoversi
perche' legati a delle impurezze presenti nel superconduttore.
In realta' essi sono comunque liberi di muoversi ma preferiscono
restare fissi in punti dove la superconduttivita', a causa di
impurezze, e' piu' debole (come una pallina su un biliardo libera
di muoversi preferisce cadere in una delle buche e restarci)
contribuendo alla stabilita' dell' equilibrio del sistema.
Ciao,
Aniello Saggese
[Nota 1] Qui ed in seguito continuero' a trascurare la sottile
buccia di superconduttore nella quale circolano le supercorrenti
necessarie a generare un opportuno campo magnetico tale da rendere
il nullo il campo magnetico all' interno del superconduttore.
[Nota 2] Nulla e' eterno naturalmente, quando scrivo per sempre
intendo dire che vi restera' un tempo molto lungo, dell' ordine
delle decine di anni, o piu'.
[Nota 3]Per essere precisi andrebbe scritto Hc1(T) ed Hc2(T) ma
poiche' siamo a temperatura fissa possiamo dimenticare per un
attimo la dipendenza esplicita dalla temperatura e scrivere solo
Hc1 e Hc2.
--
Posted via Mailgate.ORG Server - http://www.Mailgate.ORG
Received on Wed Sep 03 2003 - 18:21:45 CEST