Вихри Абрикосова: что это такое и зачем они нужны сверхпроводникам
Сверхпроводники — это материалы, которые проводят электрический ток без сопротивления. Кроме того, такие соединения обладают интересным свойством: они могут вытеснять магнитное поле из своего объема. Обычные магниты генирируют поле, которое находится и снаружи и внутри них. Сверхпроводники же создают поле только снаружи себя. Именно благодаря этому эффекту стала возможна магнитная левитация и создание поездов на магнитной подушке.
Однако объяснить и количественно описать явления сверхпроводимости ученым не удавалось очень долго. Одной из первых теорий сверхпроводимости, которые позволили достаточно точно описать это явление, была теория Льва Ландау. Она, однако, не давала четких ответов относительно механизмов некоторых эффектов в сверхпроводниках. После публикации теории почти сразу вышла работа, которая показывала, что поведение магнитного поля в некоторых соединениях совершенно не согласуется с предложенным Ландау описанием.
Тогда изучением этого вопроса занялся ученик Льва Ландау Алексей Абрикосов. Он начал искать проблемы в теории учителя и открыл сверхпроводники второго рода с «экзотическими» свойствами. В эти соединения могло проникать магнитное поле, в отличие от классических сверхпроводников. Российский ученый обнаружил, что такой эффект достигается за счет существования вихрей сверхпроводящего тока.
При определенной силе внешнего магнитного поля в сверхпроводнике второго рода начинают возникать такие вихри и с ростом поля их количество повышается. В конце концов таких вихрей станет так много, что сверхпроводник перейдет в обычное состояние. Благодаря вихрям Абрикосова сверхпроводники второго рода нашли свои главные области применения. Такие материалы сегодня используются в качестве магнитов Большого адронного коллайдера, в аппаратах МРТ, экспериментальных термоядерных реакторах и во многих других установках.