Levitacija je prevladavanje gravitacije, pri čemu se subjekt ili objekt nalazi u prostoru bez oslonca. Reč "levitacija" dolazi od latinskog Levitas, što znači "lakoća".

Pogrešno je poistovjećivati ​​levitaciju sa letom, jer se ovo drugo zasniva na otporu zraka, zbog čega ptice, insekti i druge životinje lete, a ne levitiraju.

Levitacija u fizici

Levitacija se u fizici odnosi na stabilan položaj tijela u gravitacionom polju, dok tijelo ne smije dodirivati ​​druge objekte. Levitacija podrazumeva neke neophodne i teške uslove:

• Sila koja je u stanju da nadoknadi gravitaciono privlačenje i silu gravitacije.
• Sila koja je u stanju da obezbedi stabilnost tela u prostoru.

Iz Gaussovog zakona slijedi da u statičkom magnetskom polju statična tijela ili objekti nisu sposobni za levitaciju. Međutim, ako promijenite uslove, možete postići levitaciju.

kvantna levitacija

Šira javnost je prvi put postala upoznata sa kvantnom levitacijom u martu 1991. godine, kada je objavljena zanimljiva fotografija u naučnom časopisu Nature. Prikazao je direktora Laboratorije za istraživanje supravodljivosti u Tokiju, Don Tapscotta, kako stoji na keramičkoj supravodljivoj ploči, a između poda i ploče nije bilo ničega. Fotografija se pokazala stvarnom, a ploča, koja je zajedno sa režiserom koji je na njoj stajala, teška oko 120 kilograma, mogla je da levitira iznad poda zahvaljujući efektu supravodljivosti, poznatom kao Meissner-Ochsenfeldov efekat.

Dijamagnetna levitacija

Ovo je naziv tipa boravka u suspendiranom stanju u magnetskom polju tijela koje sadrži vodu, koje je samo po sebi dijamagnet, odnosno materijal čiji se atomi mogu magnetizirati protiv smjera glavnog elektromagnetnog polja. .

U procesu dijamagnetske levitacije glavnu ulogu imaju dijamagnetska svojstva provodnika, čiji atomi pod dejstvom spoljašnjeg magnetskog polja neznatno menjaju parametre kretanja elektrona u svojim molekulima, što dovodi do pojave slabo magnetsko polje suprotno od glavnog. Efekat ovog slabog elektromagnetnog polja je dovoljan da se savlada gravitacija.

Kako bi demonstrirali dijamagnetnu levitaciju, znanstvenici su više puta provodili eksperimente na malim životinjama.

Ova vrsta levitacije korištena je u eksperimentima na živim objektima. Tokom eksperimenata u spoljašnjem magnetnom polju sa indukcijom od oko 17 Tesla, postignuto je suspendovano stanje (levitacija) žaba i miševa.

Prema trećem Newtonovom zakonu, svojstva dijamagneta mogu se koristiti i obrnuto, odnosno za levitaciju magneta u polju dijamagneta ili za njegovu stabilizaciju u elektromagnetnom polju.

Dijamagnetska levitacija je po prirodi identična kvantnoj levitaciji. Odnosno, kao i kod djelovanja Meissnerovog efekta, dolazi do apsolutnog pomjeranja magnetskog polja iz materijala provodnika. Jedina mala razlika je u tome što je za postizanje dijamagnetske levitacije potrebno mnogo jače elektromagnetno polje, ali uopće nije potrebno hladiti provodnike da bi se postigla njihova supravodljivost, kao što je slučaj sa kvantnom levitacijom.

Kod kuće možete čak postaviti nekoliko eksperimenata na dijamagnetskoj levitaciji, na primjer, ako imate dvije ploče bizmuta (što je dijamagnet), možete postaviti magnet s niskom indukcijom, oko 1 T, u suspendiranom stanju. Osim toga, u elektromagnetnom polju sa indukcijom od 11 Tesla, mali magnet se može stabilizirati u suspendiranom stanju podešavanjem njegovog položaja prstima, a da se magnet uopće ne dodiruje.

Uobičajeni dijamagneti su skoro svi inertni gasovi, fosfor, azot, silicijum, vodonik, srebro, zlato, bakar i cink. Čak je i ljudsko tijelo dijamagnetično u pravom elektromagnetnom magnetskom polju.

magnetna levitacija

Magnetna levitacija je efikasna metoda podizanja objekta pomoću magnetnog polja. U ovom slučaju, magnetski pritisak se koristi za kompenzaciju gravitacije i slobodnog pada.

Prema Earnshawovoj teoremi, nemoguće je stabilno držati objekat u gravitacionom polju. Odnosno, levitacija u takvim uslovima je nemoguća, ali ako uzmemo u obzir mehanizme delovanja dijamagneta, vrtložnih struja i supravodnika, onda se može postići efikasna levitacija.

Ako magnetna levitacija pruža podizanje uz mehaničku potporu, ovaj fenomen se naziva pseudolevitacija.

Meissnerov efekat

Majsnerov efekat je proces apsolutnog pomeranja magnetnog polja iz celokupnog volumena provodnika. To se obično događa tokom prijelaza provodnika u supravodljivo stanje. Po tome se superprovodnici razlikuju od idealnih - unatoč činjenici da oba nemaju otpor, magnetska indukcija idealnih vodiča ostaje nepromijenjena.

Prvi put su ovaj fenomen uočili i opisali 1933. godine dva njemačka fizičara - Meissner i Oksenfeld. Zato se ponekad kvantna levitacija naziva Meissner-Ochsenfeld efektom.

Iz opštih zakona elektromagnetnog polja proizilazi da je u odsustvu magnetnog polja u zapremini provodnika u njemu prisutna samo površinska struja, koja zauzima prostor blizu površine supravodiča. U ovim uslovima, supravodič se ponaša na isti način kao dijamagnet, a da to nije.

Majsnerov efekat se deli na potpuni i parcijalni, zavisno od kvaliteta supraprovodnika. Potpuni Meissnerov efekat se opaža kada je magnetsko polje potpuno pomaknuto.

Visokotemperaturni superprovodnici

U prirodi postoji nekoliko čistih supravodiča. Većina njihovih supravodljivih materijala su legure, koje najčešće pokazuju samo djelomični Meissnerov efekat.

U supravodičima, sposobnost potpunog istiskivanja magnetnog polja iz njegovog volumena razdvaja materijale na supravodiče prvog i drugog tipa. Superprovodnici prvog tipa su čiste supstance, kao što su živa, olovo i kalaj, sposobne da pokažu puni Meissnerov efekat čak i u velikim magnetnim poljima. Superprovodnici drugog tipa su najčešće legure, kao i keramika ili neka organska jedinjenja, koji u uslovima magnetnog polja sa visokom indukcijom mogu samo delimično da istisnu magnetno polje iz svoje zapremine. Ipak, u uslovima vrlo niske indukcije magnetnog polja, praktički svi supraprovodnici, uključujući i drugi tip, su sposobni za puni Meissnerov efekat.

Poznato je da nekoliko stotina legura, spojeva i nekoliko čistih materijala imaju karakteristike kvantne supravodljivosti.

Doživite "Muhamedov kovčeg"

"Muhamedov kovčeg" je svojevrsni trik sa levitacijom. Ovo je bio naziv eksperimenta, koji jasno pokazuje učinak.

Prema muslimanskoj legendi, lijes proroka Magomeda visio je u zraku, bez ikakve podrške i oslonca. Zato iskustvo ima takav naziv.

Naučno objašnjenje iskustva

Superprovodljivost se može postići samo na vrlo niskim temperaturama, tako da se supravodnik mora prethodno ohladiti, na primjer, korištenjem visokotemperaturnih plinova kao što su tekući helij ili tekući dušik.

Zatim se magnet postavlja na površinu ravnog hlađenog supravodiča. Čak i u poljima s minimalnom magnetskom indukcijom koja ne prelazi 0,001 Tesla, magnet se uzdiže iznad površine supravodnika za oko 7-8 milimetara. Ako se jačina magnetskog polja postepeno povećava, rastojanje između površine supravodiča i magneta će se sve više povećavati.

Magnet će nastaviti da levitira sve dok se spoljašnji uslovi ne promene i supravodnik ne izgubi svoje supravodljive karakteristike.

Još važnije svojstvo supravodiča od nulte električne otpornosti je takozvani Meissnerov efekat, koji se sastoji u pomicanju konstantnog magnetskog polja iz supravodiča. Iz ovog eksperimentalnog zapažanja dolazi se do zaključka o postojanju neprigušenih struja unutar supravodiča, koje stvaraju unutrašnje magnetsko polje suprotno od vanjskog, primijenjenog magnetskog polja i kompenziraju ga.

Dovoljno jako magnetno polje na datoj temperaturi uništava supravodljivo stanje materije. Magnetno polje jačine H c , koje na datoj temperaturi uzrokuje prijelaz tvari iz supravodljivog stanja u normalno, naziva se kritično polje. Kako temperatura superprovodnika opada, vrijednost H c raste. Temperaturna zavisnost kritičnog polja opisuje se sa dobrom tačnošću izrazom

gdje je kritično polje na nultoj temperaturi. Superprovodljivost takođe nestaje kada se električna struja gustoće veće od kritične provuče kroz supravodič, jer stvara magnetno polje veće od kritičnog.

Uništavanje supravodljivog stanja pod dejstvom magnetskog polja je različito za supraprovodnike tipa I i tipa II. Za supravodnike tipa II postoje 2 vrijednosti kritičnog polja: H c1 pri kojoj magnetsko polje prodire u supravodič u obliku Abrikosovljevih vrtloga i H c2 - pri kojoj supravodljivost nestaje.

izotopski efekat

Izotopski efekat u supravodnicima je da su temperature T c obrnuto proporcionalne kvadratnim korijenima atomskih masa izotopa istog supravodljivog elementa. Kao posljedica toga, monoizotopni preparati se po kritičnim temperaturama donekle razlikuju od prirodne smjese i jedni od drugih.

Londonski trenutak

Rotirajući supravodič generiše magnetsko polje precizno poravnato sa osom rotacije, rezultujući magnetni moment naziva se "londonski moment". Korišćen je, posebno, u naučnom satelitu "Gravity Probe B", gde su merena magnetna polja četiri supravodljiva žiroskopa da bi se odredila njihova ose rotacije. Budući da su rotori žiroskopa bili gotovo savršeno glatke sfere, korištenje londonskog momenta bio je jedan od rijetkih načina za određivanje njihove ose rotacije.

Primjena supravodljivosti

Značajan napredak je postignut u dobijanju visokotemperaturne supravodljivosti. Na bazi kermeta, na primjer, sastava YBa 2 Cu 3 O x , dobijene su tvari za koje temperatura T c prijelaza u supravodljivo stanje prelazi 77 K (temperatura ukapljivanja dušika). Nažalost, gotovo svi visokotemperaturni supravodnici nisu tehnološki napredni (krhki, nemaju stabilna svojstva itd.), zbog čega se supravodiči na bazi legura niobijuma i dalje koriste u tehnici.

Fenomen supravodljivosti koristi se za dobijanje jakih magnetnih polja (na primjer, u ciklotronima), budući da nema gubitaka topline pri prolasku jakih struja kroz supravodič koje stvaraju jaka magnetna polja. Međutim, zbog činjenice da magnetno polje uništava stanje supravodljivosti, za dobijanje jakih magnetnih polja koriste se takozvana magnetna polja. supraprovodnici druge vrste, u kojima je moguća koegzistencija supravodljivosti i magnetnog polja. U takvim supravodičima, magnetsko polje uzrokuje pojavu tankih niti normalnog metala koje prodiru u uzorak, od kojih svaka nosi kvant magnetskog fluksa (Abrikosov vrtlozi). Supstanca između niti ostaje supravodljiva. Budući da nema punog Meissnerovog efekta u supraprovodniku tipa II, supravodljivost postoji do mnogo viših vrijednosti magnetnog polja H c 2 . U tehnologiji se uglavnom koriste sljedeći supraprovodnici:

Postoje fotonski detektori zasnovani na supravodnicima. Neki koriste prisustvo kritične struje, koriste i Josephsonov efekat, Andrejevljevu refleksiju itd. Dakle, postoje supravodljivi jednofotonski detektori (SSPD) za detekciju pojedinačnih fotona u IC opsegu, koji imaju niz prednosti u odnosu na detektore. sličnog raspona (PMT, itd.), koristeći druge metode registracije.

Uporedne karakteristike najčešćih IR detektora zasnovanih na svojstvima nesupervodljivosti (prva četiri), kao i supravodljivih detektora (posljednja tri):

Tip detektora	Maksimalna brzina brojanja, s −1	Kvantna efikasnost, %	, c −1	NEP uto
InGaAs PFD5W1KSF APS (Fujitsu)
R5509-43 PMT (Hamamatsu)
Si APD SPCM-AQR-16 (EG\&G)
Mepsicron II (Quantar)
			manje od 1 10 -3	manje od 1 10 -19
			manje od 1 10 -3

Vrtlozi u supravodičima tipa II mogu se koristiti kao memorijske ćelije. Neki magnetni solitoni su već našli slične primjene. Postoje i složeniji dvo- i trodimenzionalni magnetni solitoni, koji podsjećaju na vrtloge u tekućinama, samo što ulogu strujnih linija u njima igraju linije duž kojih se nižu elementarni magneti (domene).

Odsustvo toplinskih gubitaka tokom prolaska jednosmerne struje kroz supravodnik čini upotrebu supravodljivih kablova za isporuku električne energije atraktivnom, jer je jedan tanak podzemni kabl sposoban da prenosi snagu, što u tradicionalnoj metodi zahteva stvaranje struje. linijsko kolo sa nekoliko kablova mnogo veće debljine. Problemi koji sprečavaju široku upotrebu su troškovi kablova i njihovo održavanje - tečni azot se mora stalno pumpati kroz supravodljive vodove. Prvi komercijalni supravodljivi dalekovod pustio je u rad American Superconductor na Long Islandu u New Yorku krajem juna 2008. Elektroenergetski sistemi Južne Koreje će do 2015. godine stvoriti supravodljive dalekovode ukupne dužine 3000 km.

Važna primjena se nalazi u minijaturnim supravodljivim prstenastim uređajima - SQUID-ima, čiji se rad temelji na odnosu između promjena magnetskog fluksa i napona. Oni su dio supersenzitivnih magnetometara koji mjere magnetno polje Zemlje, a koriste se i u medicini za dobijanje magnetograma različitih organa.

Superprovodnici se takođe koriste u maglevima.

Fenomen zavisnosti temperature prijelaza u supravodljivo stanje o veličini magnetskog polja koristi se u kriotronima kontroliranim otporima.

Pojavu su prvi uočili njemački fizičari Meisner i Oksenfeld 1933. godine. Majsnerov efekat se zasniva na fenomenu potpunog pomeranja magnetnog polja sa materijala tokom prelaska u supravodljivo stanje. Objašnjenje efekta vezano je za striktno nultu vrijednost električnog otpora supravodiča. Prodiranje magnetskog polja u obični vodič povezan je s promjenom magnetskog fluksa, što zauzvrat stvara EMF indukcije i inducirane struje koje sprječavaju promjenu magnetskog toka.

Magnetno polje prodire u supravodič do dubine, pomicanje magnetnog polja iz supravodiča, određeno konstantom , naziva se Londonska konstanta:

. (3.54)

Rice. 3.17 Šema Meissnerovog efekta.

Na slici su prikazane linije magnetskog polja i njihovo pomicanje od supravodiča na temperaturi ispod kritične.

Kada temperatura prođe kroz kritičnu vrijednost, magnetsko polje u supravodiču se naglo mijenja, što dovodi do pojave EMF impulsa u induktoru.

Rice. 3.18 Senzor koji implementira Meissnerov efekat.

Ovaj fenomen se koristi za mjerenje ultraslabih magnetnih polja, za stvaranje kriotroni(preklopni uređaji).

Rice. 3.19 Dizajn i oznaka kriotrona.

Strukturno, kriotron se sastoji od dva supraprovodnika. Zavojnica od niobijuma je namotana oko tantalskog vodiča kroz koji teče kontrolna struja. S povećanjem kontrolne struje, jačina magnetskog polja raste, a tantal prelazi iz stanja supravodljivosti u uobičajeno stanje. U ovom slučaju, vodljivost tantalskog vodiča naglo se mijenja, a radna struja u krugu praktički nestaje. Na bazi kriotrona, na primjer, kreiraju se kontrolirani ventili.

Nulti otpor nije jedina karakteristika supravodljivosti. Jedna od glavnih razlika između superprovodnika i idealnih provodnika je Meissnerov efekat, koji su otkrili Walter Meissner i Robert Oksenfeld 1933. godine.

Meissnerov efekat se sastoji u tome da supravodič "izgura" magnetsko polje iz dijela prostora koji zauzima. To je uzrokovano postojanjem neprigušenih struja unutar supravodiča, koje stvaraju unutrašnje magnetsko polje koje je suprotno primijenjenom vanjskom magnetskom polju i kompenzira ga.

Kada se supravodič ohladi, koji se nalazi u vanjskom konstantnom magnetskom polju, u trenutku prijelaza u supravodljivo stanje, magnetsko polje je potpuno pomjereno iz svog volumena. Ovo razlikuje supravodič od idealnog vodiča, u kojem, kada otpor padne na nulu, indukcija magnetnog polja u volumenu mora ostati nepromijenjena.

Odsustvo magnetnog polja u volumenu provodnika omogućava nam da iz općih zakona magnetskog polja zaključimo da u njemu postoji samo površinska struja. Fizički je stvaran i stoga zauzima neki tanak sloj blizu površine. Magnetno polje struje uništava vanjsko magnetsko polje unutar supravodiča. U tom pogledu, supravodič se formalno ponaša kao idealan dijamagnet. Međutim, to nije dijamagnet, jer unutar njega, magnetizacija je nula.

Majsnerov efekat prvi su objasnili braća Fric i Hajnc London. Oni su pokazali da u supravodniku magnetno polje prodire do fiksne dubine sa površine - Londonske dubine prodiranja magnetnog polja λ . Za metale l~10 -2 µm.

Čiste supstance u kojima se opaža fenomen supravodljivosti nisu brojne. Češće se superprovodljivost javlja u legurama. Za čiste supstance dolazi do potpunog Meissnerovog efekta, dok za legure nema potpunog izbacivanja magnetnog polja iz zapremine (djelomični Meissnerov efekat). Supstance koje ispoljavaju puni Meissner efekat se nazivaju supraprovodnici prve vrste , i djelomični supraprovodnici druge vrste .

Superprovodnici druge vrste u volumenu imaju kružne struje koje stvaraju magnetsko polje, koje, međutim, ne ispunjava cijeli volumen, već se u njemu distribuira u obliku zasebnih niti. Što se tiče otpora, on je jednak nuli, kao u supravodičima prve vrste.

Prijelaz tvari u supravodljivo stanje je praćen promjenom njenih toplinskih svojstava. Međutim, ova promjena ovisi o vrsti superprovodnika koji se razmatra. Dakle, za superprovodnike tipa I u odsustvu magnetnog polja na prelaznoj temperaturi T S toplina prijelaza (apsorpcija ili oslobađanje) nestaje, te posljedično dolazi do skoka toplotnog kapaciteta, koji je karakterističan za fazni prijelaz ΙΙ vrste. Kada se prijelaz iz supravodljivog stanja u normalno stanje vrši promjenom primijenjenog magnetskog polja, tada se toplina mora apsorbirati (na primjer, ako je uzorak toplinski izoliran, tada se njegova temperatura smanjuje). A to odgovara faznom prelazu Ι reda. Za supravodnike ΙΙ vrste, prijelaz iz supravodljivog u normalno stanje pod bilo kojim uvjetima će biti fazni prijelaz ΙΙ vrste.

Fenomen izbacivanja magnetnog polja može se uočiti u eksperimentu koji je nazvan "Muhamedov lijes". Ako se magnet postavi na površinu ravnog supravodiča, tada se može promatrati levitacija - magnet će visjeti na određenoj udaljenosti od površine bez dodirivanja. Čak i u poljima s indukcijom reda 0,001 T, magnet se pomiče prema gore za udaljenost od reda centimetra. To je zato što je magnetsko polje istisnuto iz supravodiča, pa će magnet koji se približava supravodniku "vidjeti" magnet istog polariteta i potpuno iste veličine - što će uzrokovati levitaciju.

Naziv ovog eksperimenta - "Mohamedov kovčeg" - dobio je zbog činjenice da je, prema legendi, kovčeg s tijelom proroka Muhameda visio u svemiru bez ikakvog oslonca.

Prvo teorijsko objašnjenje supravodljivosti dali su Fritz i Heinz London 1935. godine. Općenitiju teoriju izgradio je 1950. L.D. Landau i V.L. Ginzburg. Postala je široko rasprostranjena i poznata je kao Ginzburg-Landauova teorija. Međutim, ove teorije su bile fenomenološke prirode i nisu otkrile detaljne mehanizme supravodljivosti. Po prvi put, supravodljivost na mikroskopskom nivou objašnjena je 1957. godine u radu američkih fizičara Johna Bardeena, Leona Coopera i Johna Schrieffera. Centralni element njihove teorije, nazvan BCS teorija, su takozvani Cooperovi parovi elektrona.

Majsnerov efekat ili Meissner-Ochsenfeld efekat se sastoji u izbacivanju magnetnog polja iz zapremine supraprovodnika tokom njegovog prelaska u supravodljivo stanje. Ovaj fenomen su 1933. godine otkrili njemački fizičari Walter Meissner i Robert Oksenfeld, koji su mjerili distribuciju magnetnog polja izvan supravodljivih uzoraka kalaja i olova.

U eksperimentu su supraprovodnici, u prisustvu primijenjenog magnetnog polja, ohlađeni ispod svoje supravodljive prijelazne temperature, a gotovo cijelo unutrašnje magnetsko polje uzoraka je poništeno. Naučnici su ovaj efekat samo indirektno detektovali, jer je magnetni fluks supraprovodnika bio očuvan: kada se magnetno polje unutar uzorka smanjilo, spoljno magnetno polje se povećalo.

Na ovaj način, eksperiment je po prvi put jasno pokazao da supraprovodnici nisu samo savršeni provodnici, već su pokazali i jedinstveno svojstvo koje određuje supravodljivo stanje. Sposobnost da se izvrši pomicanje magnetskog polja određena je prirodom ravnoteže formirane neutralizacijom unutar jedinične ćelije supravodiča.

Vjeruje se da je supravodič sa slabim magnetskim poljem ili bez njega u Meissnerovom stanju. Ali Meissnerovo stanje se prekida kada je primijenjeno magnetsko polje prejako.

Ovdje je vrijedno napomenuti da se supravodiči mogu podijeliti u dvije klase ovisno o tome kako se ovo kršenje događa.U supravodičima prve vrste, supravodljivost se drastično prekida kada jačina primijenjenog magnetnog polja postane veća od kritične vrijednosti Hc.

Ovisno o geometriji uzorka, moguće je dobiti međustanje slično izvrsnom uzorku područja normalnog materijala koji nose magnetsko polje pomiješano s područjima supravodljivog materijala gdje nema magnetnog polja.

U supravodičima tipa II, povećanje jačine primijenjenog magnetskog polja do prve kritične vrijednosti Hc1 dovodi do mješovitog stanja (takođe poznatog kao vrtložno stanje), u kojem sve više i više magnetskog fluksa prodire u materijal, ali otpor električnoj struji, ako ova struja nije prevelika, ne ostaje.

Na vrijednosti druge kritične čvrstoće Hc2, supravodljivo stanje je uništeno. Mješovito stanje uzrokovano je vrtlozima u superfluidnoj elektronskoj tekućini, koji se ponekad nazivaju fluksoni (flukson-kvant magnetskog fluksa), budući da je fluks koji nose ovi vrtlozi kvantiziran.

Najčišći elementarni supraprovodnici, osim niobijuma i ugljeničnih nanocevi, su supravodnici tipa I, dok su skoro svi supraprovodnici sa primesama i kompleksi supraprovodnici tipa II.

Fenomenološki, Meissnerov efekat su objasnili braća Fritz i Heinz London, koji su pokazali da je slobodna elektromagnetna energija supravodiča minimizirana pod uslovom:

Ovaj uslov se naziva Londonska jednačina. On predviđa da magnetsko polje u supravodniku opada eksponencijalno od bilo koje vrijednosti na površini.

Ako se primijeni slabo magnetsko polje, tada supravodič pomiče gotovo sav magnetni tok. To je zbog pojave električnih struja u blizini njegove površine. Magnetno polje površinskih struja neutralizira primijenjeno magnetsko polje unutar volumena supravodnika. Pošto se pomeranje ili potiskivanje polja ne menja tokom vremena, to znači da struje koje stvaraju ovaj efekat (jednosmerne struje) ne blede tokom vremena.

Na površini uzorka unutar Londonske dubine, magnetsko polje nije u potpunosti odsutno. Svaki supravodljivi materijal ima svoju dubinu prodora magnetnog polja.

Svaki savršen provodnik će spriječiti bilo kakvu promjenu u magnetskom fluksu koji prolazi kroz njegovu površinu zbog obične elektromagnetne indukcije pri nultom otporu. Ali Meissnerov efekat se razlikuje od ovog fenomena.

Kada se običan provodnik ohladi na takav način da postane supravodljiv u prisustvu stalno primenjenog magnetnog polja, magnetni tok se izbacuje tokom ovog prelaza. Ovaj efekat se ne može objasniti beskonačnom provodljivošću.

Postavljanje i naknadna levitacija magneta iznad već supravodljivog materijala ne demonstrira Meissnerov efekat, dok je Meissnerov efekat demonstriran ako se prvobitno stacionarni magnet kasnije odbije od strane supravodiča ohlađenog na kritičnu temperaturu.

U Meissnerovom stanju, supravodnici pokazuju savršeni dijamagnetizam ili superdijamagnetizam. To znači da je ukupno magnetno polje veoma blizu nuli duboko u njima, velika udaljenost od površine. Magnetna osetljivost -1.

Dijamagnetizam je određen stvaranjem spontane magnetizacije materijala, koja je direktno suprotna smjeru vanjskog magnetskog polja.Ali osnovno porijeklo dijamagnetizma u supravodnicima i normalnim materijalima je vrlo različito.

U običnim materijalima dijamagnetizam se javlja kao direktan rezultat orbitalne rotacije elektrona oko jezgara atoma, izazvanog elektromagnetnim poljem kada se primjenjuje vanjsko magnetsko polje. U supravodnicima, iluzija savršenog dijamagnetizma proizlazi iz stalnih struja ekranizacije koje teku suprotno primijenjenom polju (sami Meissnerov efekat), a ne samo zbog orbitalne rotacije.

Otkriće Meissnerovog efekta dovelo je 1935. do fenomenološke teorije supravodljivosti od strane Fritza i Heinza Londona. Ova teorija je objasnila nestanak otpora i Meissnerovog efekta. To je omogućilo da se naprave prva teorijska predviđanja o supravodljivosti.

Međutim, ova teorija je samo objasnila eksperimentalna opažanja, ali nije omogućila identifikaciju makroskopskog porijekla supravodljivih svojstava. To je kasnije, 1957. godine, uspješno urađeno Bardeen-Cooper-Schriefferovom teorijom, iz koje proizlaze i dubina prodiranja i Meissnerov efekat. Međutim, neki fizičari tvrde da Bardeen-Cooper-Schriefferova teorija ne objašnjava Meissnerov efekat.

Primena Meissnerovog efekta se sprovodi prema sledećem principu. Kada temperatura supravodljivog materijala prođe kroz kritičnu vrijednost, magnetsko polje oko njega se dramatično mijenja, što dovodi do stvaranja EMF impulsa u zavojnici namotanoj oko takvog materijala. A promjenom struje kontrolnog namotaja možete kontrolirati magnetsko stanje materijala. Ovaj fenomen se koristi za mjerenje ultraslabih magnetnih polja pomoću posebnih senzora.

Kriotron je uređaj za prebacivanje zasnovan na Meissnerovom efektu. Strukturno se sastoji od dva supraprovodnika. Niobijumska zavojnica je namotana oko tantalske šipke, kroz koju teče kontrolna struja.

S povećanjem kontrolne struje, jačina magnetskog polja raste, a tantal prelazi iz stanja supravodljivosti u uobičajeno stanje. U tom slučaju se provodljivost tantalskog vodiča i radna struja u upravljačkom krugu mijenjaju na nelinearan način. Na bazi kriotrona, na primjer, kreiraju se kontrolirani ventili.