당신이 시작한 자기장에 반대로 작용하고 자석을 밀어내는 초전도체. 이 반발력은 중력과 균형을 이루고 초전도체가 공중에서 으스스하게 맴돌도록 합니다. 우리는 이것이 많은 중요한 응용으로 이어진다는 것을 나중에 알게 될 것입니다.
중력과 균형
Meissner 효과의 발견은 분명히 중요했습니다. 그러나 Meissner와 Ochsenfeld의 결과는 무엇을 의미했습니까?
마이스너 효과의 이해
마이스너 효과의 중요성을 인식한 최초의 사람들 중 한 명은 Leiden에서 물리학을 공부하고 1932년에 de Haas와 함께 박사 과정을 마친 Cornelis Jacobus Gorter였습니다. Gorter는 하를렘으로 이사했고 마이스너 효과의 의미에 대해 생각하기 시작했습니다. . 그는 초전도체가 단순한 ‘완벽한 전도체’ 이상이며 자기장 방출의 관찰은 초전도체가 자기장이 없는 경우에만 실제로 존재할 수 있음을 시사한다고 결론지었습니다. 초전도체를 자기장 속에 넣으면 자기장선을 내부 밖으로 밀어내기 위해 초전도체 외부에 전류가 형성됩니다. 자기장이 존재하는 초전도체는 크립토나이트 샌드위치에 직면한 슈퍼맨과 약간 비슷합니다. 슈퍼맨이 신화 속 녹색 광물과 접촉하면 힘이 빠지는 것처럼 초전도체는 자신을 통과하는 자기장을 용납하지 않습니다. 그 존재의 근본적인 부분은 자기장의 부재로 정의되는 것 같습니다. 이것은 결정적인 생각이었지만 많은 물리학자들에게는 매우 생소해 보였습니다. Wolfgang Pauli는 이 아이디어에 대해 확신이 없었고 심지어 Meissner도 Gorter의 결론에 대해 회의적이었습니다.
잘 정의된 열역학적 상태
Gorter는 또한 Meissner의 관찰이 초전도성이 잘 정의된 열역학적 상태임을 의미한다는 것을 이해했습니다. 그 시점까지는 초전도체가 내부에 자기장을 가두는 경우도 있고 그렇지 않은 경우도 있기 때문에 저온 상태가 샘플의 이력에 따라 달라지기 때문에 잘 정의되지 않은 것으로 느껴졌습니다. 즉, 정확히 어떻게 냉각되었는지에 따라 달라집니다. 이것은 초전도성이 ‘물질의 평형 상태’로 알려진 것이 아님을 의미했습니다. 이 점을 이해하려면 물이 고체(얼음), 액체(물), 기체(증기)로 전이되는 것을 생각해 보십시오. 내가 당신에게 차가운 물 한 잔을 준다면 당신은 그 물이 증기에서 응축된 다음 냉각되었는지, 아니면 내가 큰 얼음 조각을 녹여서 물을 약간 데웠는지 알 방법이 없습니다. 위상 변화는 완전히 가역적이며 일단 물질이 주변과 평형을 이루면 과거 역사에 대한 기억이 없습니다. 유리잔 속의 물을 설명하려면 지금 현재 유리잔 속의 물의 온도와 같은 현재 순간의 속성을 자세히 설명해야 합니다.
물질의 평형 상태
그러나 초전도체가 ‘물질의 평형 상태’가 아닌 경우 현재 속성으로 설명할 수 없지만 완전한 역사를 알아야 합니다. 현재 온도에 도달한 방법. 그 결과 초전도성을 설명할 때 물질의 특성을 성공적으로 설명하고 녹는 것과 같은 현상을 아름답게 설명하는 19세기에 개발된 평형 열역학의 정교한 장치를 모두 사용할 수 없었습니다. 얼음과 증기의 응축.
이제 자기장의 포획이 실험적인 인공물이라는 것이 이해되었으므로 결국 초전도 상태가 잘 정의되었다는 것도 알게 되었습니다. 초전도체는 사실 ‘물질의 평형 상태’이며 그 특성은 샘플의 이력에 의존하지 않습니다. 이러한 이해는 열역학 기술의 전체 사용에 대한 명확한 길을 남겼습니다. 1934년에 Gorter는 Hendrik Casimir와 함께 초전도체 의 ‘2유체’ 모델을 공식화했습니다. 종은 공존해야 했다. 아이디어는 초전도체를 냉각시키면 일반 전자를 희생시키면서 초전자의 비율이 증가한다는 것입니다. 다시 데우면 슈퍼 전자 분율이 감소하여 전이 온도에서 0으로 떨어집니다. 이 이론은 몇 가지 예측을 했고 실험 데이터와 일치하도록 만들 수 있었지만 이론은 약간 임시방편이었고 여전히 뭔가 빠진 것 같았습니다. 1930년대의 정치적 사건 때문에 독일에서 쫓겨난 한 쌍의 뛰어난 형제에게 필요한 통찰력이 생겼습니다.