金兹堡-朗道方程

科技工作者之家 2020-11-17

金兹堡-朗道方程,或金兹堡-朗道理论,是由维塔利·金兹堡和列夫·朗道在1950年提出的一个描述超导现象的理论。早期的金兹堡-朗道方程只是一个唯象的数学模型,从宏观的角度描述了第一类超导体。1957年,苏联物理学家阿列克谢·阿布里科索夫基于金兹堡-朗道理论提出了第二类超导体的概念。1959年,列夫·戈尔科夫(英语:Lev Gor'kov)结合BCS理论,从微观角度严格证明了金兹堡-朗道理论是BCS理论的一种极限情况。为了表彰金兹堡和阿布里科索夫对超导理论的贡献,他们与研究超流理论的安东尼·莱格特共同获得了2003年的诺贝尔物理学奖。

简介金兹堡-朗道方程,或金兹堡-朗道理论,是由维塔利·金兹堡和列夫·朗道在1950年提出的一个描述超导现象的理论。早期的金兹堡-朗道方程只是一个唯象的数学模型,从宏观的角度描述了第一类超导体。1957年,苏联物理学家阿列克谢·阿布里科索夫基于金兹堡-朗道理论提出了第二类超导体的概念。1959年,列夫·戈尔科夫(英语:Lev Gor'kov)结合BCS理论,从微观角度严格证明了金兹堡-朗道理论是BCS理论的一种极限情况。为了表彰金兹堡和阿布里科索夫对超导理论的贡献,他们与研究超流理论的安东尼·莱格特共同获得了2003年的诺贝尔物理学奖。1

理论金兹堡-朗道方程是由金兹堡和朗道在朗道的二级相变理论的基础上提出的。他们断言超导态可以通过一个复序参量(complex order parameter)ψ(r) 来表征。这个形似波函数的序参量测量的是超导体在低于超导转变温度Tc时的超导有序度("degree of superconducting order"),在BCS理论的框架中可以视为描述库柏对质量中心位置的单粒子波函数。在临界相变点附近,超导体的自由能密度f可被展开为如下形式:

磁畴磁畴是铁磁质的基本组成部分;材料内部拥有均一磁化强度的区域;铁磁质的原子磁矩主要由原子中电子自旋决定;在各磁畴中,原子磁矩的排列各有相互平行的自发倾向,磁矩方向保持一致,因此具有磁性;但是各磁畴的排列方向是混乱的,所以铁磁体在没有被磁化前不显磁性。

磁矩结构与铁磁性物质(例如铁)的磁性行为有关。在其他的材料中,一般并不存在磁畴结构。在居里温度以下,磁畴是自发出现的,并不需要外部磁场的存在。不同磁畴内磁矩的方向不同,在磁畴的边界,磁矩从一个方向连续地过度到另一个方向。

在外磁场的作用下,各磁畴的大小发生变化,自发磁化方向和外磁场方向相同或近似相同的磁畴扩大,方向相反或近似相反的磁畴缩小,以致外磁场方向上的总磁矩跟着外磁场的增强而增加;当外磁场增强到一定程度,所有磁畴的磁矩方向一致,这时达到磁性饱和。2

磁通量量子磁通量量子Magnetic flux quantum)是指磁通量的最小单位,通常以Φ0为符号,其值等于h/2e(约为2.067 833 758×10-15Wb),是物理常数。

与磁通量量子相关或是同义的单字包括:“flux quanta”、“fluxoid”、“fluxon”。2

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本词条内容贡献者为:

王沛 - 副教授、副研究员 - 中国科学院工程热物理研究所

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