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L'état critique: Comportement du vortex dans les supraconducteurs

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Dans cours

MSE-438: Superconducting electronics: A materials perspective

Introduction to superconducting electronic applications and their material requirements, including the fundamental phenomenology of superconductors. Key applications and their material requirements: a) magnets; b) quantum metrology; c) quantum computation. ...

Description

Cette séance de cours explore le comportement des vortex dans les supraconducteurs, en se concentrant sur leur densité en équilibre et l'état critique. Il traite de l'entrée des tourbillons à la surface, de leur interaction avec les sites d'épinglage et des courants de protection qui les poussent à l'intérieur. Le modèle de Bean est introduit pour calculer la réponse magnétique, soulignant limportance de la géométrie et le problème non linéaire du courant critique. Différents modèles de l'état critique sont comparés, soulignant les limites et les avantages de chacun. Des preuves expérimentales, y compris des boucles d'hystérésis magnétique et des avalanches de vortex, sont présentées pour illustrer le comportement complexe des vortex dans les matériaux supraconducteurs.

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Concepts associés (32)

Hystérésis magnétique

L'hystérésis magnétique désigne le phénomène d'hystérésis observé lors de l'aimantation d'un matériau. Ainsi, lorsqu'un champ magnétique externe est appliqué à un matériau ferromagnétique tel le fer, les dipôles magnétiques atomiques s'alignent en fonction de ce dernier. Lorsque le champ est retiré, une partie de l'alignement demeure au sein du matériau. Ce dernier a été aimanté. La relation entre la force du champ (H) et l'aimantation (M) n'est pas linéaire.

Saturation (magnetic)

Seen in some magnetic materials, saturation is the state reached when an increase in applied external magnetic field H cannot increase the magnetization of the material further, so the total magnetic flux density B more or less levels off. (Though, magnetization continues to increase very slowly with the field due to paramagnetism.) Saturation is a characteristic of ferromagnetic and ferrimagnetic materials, such as iron, nickel, cobalt and their alloys. Different ferromagnetic materials have different saturation levels.

Hystérésis

L'hystérésis (ou hystérèse), du grec grc (« après », « plus tard »), substantif féminin, est la propriété d'un système dont l'évolution ne suit pas le même chemin selon qu'une cause extérieure augmente ou diminue. Soit une grandeur cause notée C produisant une grandeur effet notée E. On dit qu'il y a hystérésis lorsque la courbe E = f(C) obtenue à la croissance de C ne se superpose pas avec la courbe E = f(C) obtenue à la décroissance de C.

Supraconductivité

La supraconductivité, ou supraconduction, est un phénomène physique caractérisé par l'absence de résistance électrique et l'expulsion du champ magnétique — l'effet Meissner — à l'intérieur de certains matériaux dits supraconducteurs. La supraconductivité découverte historiquement en premier, et que l'on nomme communément supraconductivité conventionnelle, se manifeste à des températures très basses, proches du zéro absolu (). La supraconductivité permet notamment de transporter de l'électricité sans perte d'énergie.

Moment magnétique

En physique, le moment magnétique est une grandeur vectorielle qui permet de caractériser l'intensité d'une source magnétique. Cette source peut être un courant électrique, ou bien un objet aimanté. L'aimantation est la distribution spatiale du moment magnétique. Le moment magnétique d'un corps se manifeste par la tendance qu'a ce corps à s'aligner dans le sens d'un champ magnétique, c'est par exemple le cas de l'aiguille d'une boussole : le moment que subit l'objet est égal au produit vectoriel de son moment magnétique par le champ magnétique dans lequel il est placé.

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