Адрес e-mail:

Основы теории сверхпроводимости

Основы теории сверхпроводимости

  

  В настоящее время изучение явления сверхпроводимости является одной из самых горячих тематик физики конденсированного состояния. Этот интерес связан во многом с открытием новых сверхпроводящих материалов, с рекордно высокими температурами перехода (рекорд минус 13 градусов Цельсия), топологических сверхпроводников, сверхпроводимости в двухслойном графене. Кроме фундаментального интереса, сверхпроводимость важна для приложений от гигантских лабораторных магнитов и линий электропередач до кубитов для интенсивно разрабатываемых в настоящее время квантовых компьютеров.

   Цель данного курса – дать целостное представление о физике сверхпроводимости начиная с базовых понятий до проблем, которые стоят перед современной физикой этого явления. Курс рассчитан на широкую целевую аудиторию. Он будет полезен как будущим теоретикам, специализирующимся в области физики конденсированного состояния, так и студентам, которым данный курс позволит расширить свой научный кругозор. В лекциях изложена феноменология сверхпроводимости, включающая в себя основы электродинамики сверхпроводников и описание возможных приложений. Заметное внимание будет уделено и микроскопической квантовой теории сверхпроводимости, а также квантовой физике новых сверхпроводящих материалов. В заключение будет дан краткий обзор ряда современных проблем физики конденсированного состояния: понятие о «топологических» эффектах, топологические сверхпроводники и диэлектрики, графен и киральные электроны, фермион Майораны.


Краткое содержание курса


1. Что такое сверхпроводники с точки зрения квантовой физики. Основные феноменологические эффекты физики сверхпроводников.

2. Теория БКШ. Неустойчивость Купера. Электрон-фононное взаимодействие и природа электрон-электронного притяжения. Метод эффективного поля, основное состояние модели БКШ, щель в спектре, спектр элементарных возбуждений, дробный заряд квазичастиц. Конечные температуры, термодинамические соотношения, критическая температура. Немагнитные и магнитные примеси. Плотность состояний и туннелирование электронов. Электродинамика модели, поглощение электромагнитного излучения.

3. Феноменологическая теория Гинзбурга-Ландау. Связь с моделью БКШ. Основные соотношения модели. Граничные условия.

4. Сверхпроводники первого и второго рода. Смешанное состояние. Вихри Абрикосова. Электродинамика сверхпроводников второго рода. Критические магнитные поля. Структура одиночного вихря. Взаимодействие вихрей, решетка вихрей Абрикосова, намагниченность сверхпроводника второго рода. Ток в системе вихрей, сила Лоренца, движение вихрей и диссипация энергии. Взаимодействие вихрей с поверхностью и дефектами решетки. Явление пиннинга. Крип магнитного потока. Краткий обзор приложений сверхпроводимости в электротехнике. Критические токи, потери, тепловые неустойчивости, распространение нормальной зоны.

5. Эффект Джозефсона. Туннельный гамильтониан, стационарный и нестационарный эффекты Джозефсона. Туннельный переход, точечный контакт. Уравнение синуса Гордона, джозефсоновские вихри, критический ток. Электродинамика эффекта Джозефсона, плазменные волны. СКВИДы и измерения малых магнитных полей.

6. Высокотемпературная сверхпроводимость (ВТСП). Особенности ВТСП, анизотропные сверхпроводники, s, d, p, типы спаривания. Псевдощель. Слоистые сверхпроводники, модель Лоренца-Дониаха, вихри-пенкейки, плазменные волны.

6. Обзор последних рекордных по температуре достижений в физике сверхпроводимости. Сверхпроводимость в системах, содержащих водород.

7. Сверхпроводимость в системе киральных электронов. Что такое киральные электроны, и в чем их главная особенность. Топология в физике конденсированного состояния: основные понятия, топологические инварианты. Топологические диэлектрики. Сверхпроводимость в допированных топологических диэлектриках. Фермионы Майораны. Сверхпроводимость в графене.

Если вы заметили в тексте ошибку, выделите её и нажмите Ctrl+Enter.

© 2001-2021 Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)

Противодействие коррупции | Сведения о доходах

Политика обработки персональных данных МФТИ

Техподдержка сайта | API

Использование новостных материалов сайта возможно только при наличии активной ссылки на https://mipt.ru

МФТИ в социальных сетях