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什么是磁通量的量子化现象,它在超导体中的表现如何?

Moonshot回答

磁通量的量子化现象是指在超导体中,磁通量只能以特定的量子单位存在,这个最小单位被称为磁通量量子。磁通量量子的数值为 (\frac{h}{2e}),其中 (h) 是普朗克常数,(e) 是基本电荷。这个现象在有外加磁场的第二类超导体中出现。

在超导体中,磁通量量子化现象有以下表现:

  1. 当施加在第二型超导体的磁场小于临界磁场 (H_{c1}) 时,由于迈斯纳效应,超导体内没有磁通,超导体会表现出超抗磁性,此情形下的磁学性质和第一类超导体相同。

  2. 但若外加磁场小于另一个临界值 (H_{c2}) 但大于 (H_{c1}) 时,磁通量开始以量子化的量进入超导体,形成所谓的磁通量量子化。在这种情况下,磁通量是离散的,并且被限制在超导体内部的某些区域,这些区域被称为磁通量量子化的“管”或“线”。

  3. 超导量子干涉器件(SQUID)是利用磁通量量子化和约瑟夫森效应而形成的超导器件,它在磁信号的灵敏探测方面具有广泛的应用。

  4. 磁通量量子化现象在高温超导体中也有所研究,例如南京大学闻海虎教授团队在浅带铁基超导体FeTe1-xSex的部分磁通中清晰地观测到磁通芯子里面的分离量子态。

总的来说,磁通量量子化是超导体中一个重要的宏观量子现象,它在超导体的磁学性质和应用中扮演着关键角色。相关的图片资料可以在以下链接中找到:

  • 磁通量量子化
  • 超导量子干涉器件

参考资料:

  1. 磁通量量子化 - 维基百科
  2. 磁通量量子化的新解释

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