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量子化磁束とは何ですか??
この前もクーロン反発について教えて頂いたのですが、また「量子化磁束」という用語が出てきました。自由研究を早く終わらせないといけないので、至急、量子化磁束とは何か教えて下さい!!
- takeru2911
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磁石からは磁界と呼ばれるものが発生し、 この磁界が他の磁石に影響を与えて N極、S極同士の反発が起こったりします。 磁界の束を磁束といいます。 電磁石からもこの磁束が発生 していて、電磁石に流れる電流を 増やすと、磁束も大きくなります。 磁石の力の変化としてこれを捕らえる ことができます。 電流を変化させれば、いろいろな 大きさの磁束を作れます。磁束の 大きさは連続的に変えられるんです。 磁束が超電導体の中に入り込むと 超電導状態が壊れてしまいますが、 磁束の侵入と共に、全体の超電導 状態が壊れてしまう物質を第一種 超電導体といい、磁束が侵入した 一部分だけの超電導状態が壊れる 物質を第2種超電導体といいます。 この第2種超伝導体に、全体の 超電導状態を壊さずに侵入できる 磁束の大きさには制限があり どんな大きさでもいいというわけでは ありません。 その大きさは、参考URLにある ように2.07×10(-15乗)Wb Wb:ウェーバーという単位です。 この制限された大きさの磁束を 量子化磁束と言います。 参考URLの式を見ると、2eと いう文字が分母にあるのが分かると 思います。このeは、電子の持つ 電荷の量で、2e、つまり 2×e という大きさが出てきているのは、 超電導体の中では、原子の結晶 構造自体の持つ、格子振動(フォノン) の生み出す引力が、電子同士が反発 するクーロン力(電子間クーロン反発力) より大きく働くので、本来反発しあう はずの電子が2つづつ対になって運動 している現われです。 この対になって運動する電子を クーパーペアと言います。 電子2つと言っても、実は 粒子の分類で言うと、フェルミ 粒子という分類の電子が、 クーパーペアになる事によって、 ボーズ粒子という、性質の全く 違う粒子として振舞うようになって いる事が、超電導の特徴です。
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- siegmund
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超伝導体でリングを作ります. このリングを貫く磁束はΦ_0 = h/2e ≒ 2×10^(-15) [Wb] の整数倍しかとり得ないことが 知られています. e は素電荷(-e が電子の電荷),h はプランク定数,Wb は磁束の単位. このことを磁束量子化といいます. また,第二種超伝導体に磁場をかけて磁束が超伝導体に侵入するときも Φ_0 の磁束量子の集まりになっています. つまり,一様に磁場が入るのではなくて,Φ_0 の磁束量子が適当な間隔を空けて (間隔は磁場の強さと関係している)入るのです. 通常は磁束は正三角形格子を組んでいて,アブリコソフ構造と呼ばれます. アブリコソフは2003年のノーベル物理学賞受賞者です. Φ_0 = h/2e の "2" は重要で,電子が対になっている (クーパー対,電荷は当然 -2e)ことと直接関連しています.
お礼
僕は中学2年生なので、理解することは難しいですが、大体はわかるような気がします。知識としてとっておきたいと思います。ご協力有り難う御座いました!!
- takomari
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ずいぶんと難しいテーマを選んじゃったんですね…。 とりあえず、超伝導関連のサイトがありましたので、どうぞ。 ちなみに量子化、とはある値の整数倍の値しかとり得ない状態になることです。
補足
そうなんですよ・・・難しいテーマにしすぎました。学校の選択学習は数学をとっているのですが、ここのテーマは微積にしてます。頑張ればやれないことないんと思うんですけど、身の程知らずでした。ご協力有り難う御座いました!!
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