superledende vorteks

En superledende vorteks er en type kvantisert virvel som ble brukt av den teoretiske fysikeren Alexei A. Abrikosov i 1957 til å beskrive de magnetiske egenskapene til en superleder.

Fysisk beskrivelse

Magnetfelt i superleder og vortekser

Materialer som fremviser superledning kan deles inn i type I og type II superledere. I en type I superleder skjermes et ytre magnetisk feltet helt opp til en kritisk styrke på det påtrykte feltet, hvor superledningen ødelegges. I en type II superleder kan et magnetisk felt delvis slippes igjennom materialet ved at det opprettes vortekser når feltstyrken når det såkalte første kritiske feltet Hc1.

I en superledende vorteks er den tillatte styrken til et magnetisk felt kvantisert, hvilket betyr at det kun kan ha helt bestemte verdier i motsetning til en vilkårlig feltstyrke. Andre eksempler på kvantevortekser er vortekser i superfluider, hvor den tillatte dreieimpulsen er kvantisert, samt optiske vortekser i et felt av fotoner.

Flukskvantisering oppstår på grunn av at det kvantemekaniske feltet som beskriver superlederen må være entydig definert på et gitt punkt i rommet. Når den magnetiske feltstyrken når det andre kritiske feltet Hc2, ødelegges superledning på samme måte som i type I superledere.

Vekselvirkning mellom strøm og vortekser

Dersom en elektrisk strøm sendes gjennom en superleder hvor vortekser er til stede, vekselvirker strømmen og vorteksene via Lorentz-kraften. Vortekser kan forårsake endelig elektrisk resistans i superledende materialer og er derfor som regel uønskede med tanke på praktiske applikasjoner.

Anvendelser

I praktiske anvendelser som inkluderer superledere, er vortekser typisk uønskede. Grunnen til det er at med en gang vortekser opptrer i en superleder, svekkes de superledende egenskapene i form av at et endelig energitap oppstår når en elektrisk strøm sendes gjennom superlederen. Dette kommer i sin tur av at strømmen flytter på vorteksene, hvilket gir opphav til at strømmen taper kinetisk energi.

Siden det er ønskelig fra et teknologisk perspektiv å beholde de superledene egenskapene for så høye strømstyrker og magnetfeltstyrker som mulig, pågår det betydelig forskningsaktivitet hvor målet er å låse fast vorteksene i det superledende materialet eller å øke strøm- og/eller magnetfeltstyrken som er nødvendig for å skape de.

Ler mer i Store norske leksikon

Kommentarer

Kommentaren din publiseres her. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan.

Du må være logget inn for å kommentere.

eller registrer deg