Levitația este depășirea gravitației, în care subiectul sau obiectul se află în spațiu fără suport. Cuvântul „levitație” provine din latinescul Levitas, care înseamnă „luminozitate”.

Este greșit să echivalezi levitația cu zborul, deoarece acesta din urmă se bazează pe rezistența aerului, motiv pentru care păsările, insectele și alte animale zboară și nu levitază.

Levitația în fizică

Levitația în fizică se referă la poziția stabilă a unui corp într-un câmp gravitațional, în timp ce corpul nu ar trebui să atingă alte obiecte. Levitarea implică câteva condiții necesare și dificile:

• O forță care este capabilă să compenseze forța gravitațională și forța gravitațională.
• Forța care este capabilă să asigure stabilitatea corpului în spațiu.

Din legea Gauss rezultă că, într-un câmp magnetic static, corpurile sau obiectele statice nu sunt capabile de levitație. Cu toate acestea, dacă modificați condițiile, puteți obține levitația.

levitația cuantică

Publicul larg a luat cunoștință de levitația cuantică pentru prima dată în martie 1991, când o fotografie interesantă a fost publicată în revista științifică Nature. Îl arăta pe directorul Laboratorului de Cercetare a Superconductivității din Tokyo, Don Tapscott, stând pe o placă supraconductoare ceramică și nu era nimic între podea și placă. Fotografia s-a dovedit a fi reală, iar farfuria, care, împreună cu regizorul care stătea pe ea, cântărea aproximativ 120 de kilograme, putea levita deasupra podelei datorită efectului de supraconductivitate, cunoscut sub numele de efectul Meissner-Ochsenfeld.

Levitația diamagnetică

Acesta este numele tipului de ședere în stare suspendată în câmpul magnetic al unui corp care conține apă, care în sine este un diamagnet, adică un material ai cărui atomi sunt capabili să fie magnetizați împotriva direcției câmpului electromagnetic principal. .

În procesul de levitație diamagnetică, rolul principal îl au proprietățile diamagnetice ale conductorilor, ai căror atomi, sub acțiunea unui câmp magnetic extern, modifică ușor parametrii mișcării electronilor în moleculele lor, ceea ce duce la apariția un câmp magnetic slab opus în direcție celui principal. Efectul acestui câmp electromagnetic slab este suficient pentru a depăși gravitația.

Pentru a demonstra levitația diamagnetică, oamenii de știință au efectuat în mod repetat experimente pe animale mici.

Acest tip de levitație a fost folosit în experimente pe obiecte vii. În timpul experimentelor într-un câmp magnetic extern cu o inducție de aproximativ 17 Tesla, a fost atinsă o stare suspendată (levitație) a broaștelor și șoarecilor.

Conform celei de-a treia legi a lui Newton, proprietățile diamagneților pot fi folosite invers, adică pentru levitația unui magnet în câmpul unui diamagnet sau pentru stabilizarea acestuia într-un câmp electromagnetic.

Levitația diamagnetică este de natură identică cu levitația cuantică. Adică, ca și în cazul acțiunii efectului Meissner, există o deplasare absolută a câmpului magnetic din materialul conductorului. Singura mică diferență este că este nevoie de un câmp electromagnetic mult mai puternic pentru a obține levitația diamagnetică, dar nu este deloc necesară răcirea conductorilor pentru a le atinge supraconductibilitatea, așa cum este cazul levitației cuantice.

Acasa poti chiar si mai multe experimente de levitatie diamagnetica, de exemplu, daca ai doua placi de bismut (care este un diamagnet), poti seta un magnet cu inductie joasa, aproximativ 1 T, in stare suspendata. În plus, într-un câmp electromagnetic cu o inducție de 11 Tesla, un mic magnet poate fi stabilizat în stare suspendată, ajustându-și poziția cu degetele, fără a atinge deloc magnetul.

Diamagneții obișnuiți sunt aproape toate gaze inerte, fosfor, azot, siliciu, hidrogen, argint, aur, cupru și zinc. Chiar și corpul uman este diamagnetic în câmpul magnetic electromagnetic corect.

levitație magnetică

Levitația magnetică este o metodă eficientă de ridicare a unui obiect folosind un câmp magnetic. În acest caz, presiunea magnetică este utilizată pentru a compensa gravitația și căderea liberă.

Conform teoremei lui Earnshaw, este imposibil să ții un obiect într-un câmp gravitațional stabil. Adică, levitația în astfel de condiții este imposibilă, dar dacă luăm în considerare mecanismele de acțiune ale diamagneților, curenților turbionari și supraconductorilor, atunci se poate obține o levitație eficientă.

Dacă levitația magnetică asigură portare cu suport mecanic, acest fenomen se numește pseudo-levitație.

efectul Meissner

Efectul Meissner este procesul de deplasare absolută a câmpului magnetic din întregul volum al conductorului. Acest lucru are loc de obicei în timpul tranziției conductorului la starea supraconductoare. Acesta este ceea ce diferă supraconductorii de cei ideali - în ciuda faptului că ambii nu au rezistență, inducția magnetică a conductorilor ideali rămâne neschimbată.

Pentru prima dată acest fenomen a fost observat și descris în 1933 de doi fizicieni germani - Meissner și Oksenfeld. De aceea, uneori, levitația cuantică este numită efect Meissner-Ochsenfeld.

Din legile generale ale câmpului electromagnetic rezultă că, în absența unui câmp magnetic în volumul conductorului, în acesta este prezent doar curentul de suprafață, care ocupă spațiul din apropierea suprafeței supraconductorului. În aceste condiții, un supraconductor se comportă la fel ca un diamagnet, deși nu este unul.

Efectul Meissner este împărțit în total și parțial, în funcție de calitatea supraconductorilor. Efectul Meissner complet este observat atunci când câmpul magnetic este complet deplasat.

Supraconductori la temperaturi ridicate

Există puțini supraconductori puri în natură. Cele mai multe dintre materialele lor supraconductoare sunt aliaje, care de cele mai multe ori prezintă doar un efect Meissner parțial.

În supraconductori, capacitatea de a deplasa complet câmpul magnetic din volumul său este cea care separă materialele în supraconductori de primul și al doilea tip. Supraconductorii de primul tip sunt substanțe pure, precum mercurul, plumbul și staniul, capabile să demonstreze efectul Meissner complet chiar și în câmpuri magnetice ridicate. Supraconductorii de al doilea tip sunt cel mai adesea aliaje, precum și ceramica sau unii compuși organici, care, în condițiile unui câmp magnetic cu inducție mare, sunt capabili doar să deplaseze parțial câmpul magnetic din volumul lor. Cu toate acestea, în condiții de inducție a câmpului magnetic foarte scăzut, practic toți supraconductorii, inclusiv al doilea tip, sunt capabili de efectul Meissner complet.

Se știe că câteva sute de aliaje, compuși și mai multe materiale pure au caracteristicile supraconductivității cuantice.

Experiența „Sicriul lui Mahomed”

„Sicriul lui Mohamed” este un fel de truc cu levitație. Acesta a fost numele experimentului, care demonstrează clar efectul.

Potrivit legendei musulmane, sicriul profetului Magomed a fost suspendat în aer, fără niciun sprijin și sprijin. De aceea experiența poartă un astfel de nume.

Explicația științifică a experienței

Supraconductivitatea poate fi atinsă doar la temperaturi foarte scăzute, astfel încât supraconductorul trebuie răcit în prealabil, de exemplu, folosind gaze la temperatură ridicată, cum ar fi heliul lichid sau azotul lichid.

Apoi un magnet este plasat pe suprafața supraconductorului plat răcit. Chiar și în câmpurile cu o inducție magnetică minimă care nu depășește 0,001 Tesla, magnetul se ridică deasupra suprafeței supraconductorului cu aproximativ 7-8 milimetri. Dacă intensitatea câmpului magnetic crește treptat, distanța dintre suprafața supraconductorului și magnet va crește din ce în ce mai mult.

Magnetul va continua să leviteze până când condițiile externe se schimbă și supraconductorul își pierde caracteristicile supraconductoare.

O proprietate și mai importantă a unui supraconductor decât rezistența electrică zero este așa-numitul efect Meissner, care constă în deplasarea unui câmp magnetic constant dintr-un supraconductor. Din această observație experimentală se ajunge la o concluzie despre existența unor curenți neamortizați în interiorul supraconductorului, care creează un câmp magnetic intern opus câmpului magnetic extern, aplicat și compensându-l.

Un câmp magnetic suficient de puternic la o anumită temperatură distruge starea supraconductoare a materiei. Un câmp magnetic cu puterea H c , care la o anumită temperatură determină trecerea unei substanțe dintr-o stare supraconductivă la una normală, se numește câmp critic. Pe măsură ce temperatura supraconductorului scade, valoarea lui H c crește. Dependența de temperatură a câmpului critic este descrisă cu o bună acuratețe prin expresie

unde este câmpul critic la temperatura zero. Supraconductivitatea dispare și atunci când un curent electric trece printr-un supraconductor cu o densitate mai mare decât cea critică, deoarece creează un câmp magnetic mai mare decât cel critic.

Distrugerea stării supraconductoare sub acțiunea unui câmp magnetic este diferită pentru supraconductorii de tip I și de tip II. Pentru supraconductorii de tip II, există 2 valori ale câmpului critic: H c1 la care câmpul magnetic pătrunde în supraconductor sub formă de vortexuri Abrikosov și H c2 - la care supraconductivitatea dispare.

efect izotopic

Efectul izotopic în supraconductori este că temperaturile T c sunt invers proporționale cu rădăcinile pătrate ale maselor atomice ale izotopilor aceluiași element supraconductor. Ca rezultat, preparatele monoizotopice diferă oarecum la temperaturi critice de amestecul natural și unele de altele.

Momentul londonez

Un supraconductor rotativ generează un câmp magnetic aliniat precis cu axa de rotație, momentul magnetic rezultat fiind numit „momentul Londra”. A fost folosit, în special, în satelitul științific „Gravity Probe B”, unde s-au măsurat câmpurile magnetice a patru giroscoape supraconductoare pentru a determina axa lor de rotație. Deoarece rotoarele giroscoapelor erau sfere aproape perfect netede, utilizarea momentului Londra a fost una dintre puținele modalități de a le determina axa de rotație.

Aplicații ale supraconductivității

S-au făcut progrese semnificative în obținerea supraconductivității la temperatură înaltă. Pe baza cermeturilor, de exemplu, compoziţia YBa 2 Cu 3 O x s-au obţinut substanţe pentru care temperatura T c a trecerii la starea supraconductoare depăşeşte 77 K (temperatura de lichefiere a azotului). Din păcate, aproape toți supraconductorii de temperatură înaltă nu sunt avansați din punct de vedere tehnologic (casabili, nu au proprietăți stabile etc.), drept urmare supraconductorii pe bază de aliaje de niobiu sunt încă folosiți în tehnologie.

Fenomenul de supraconductivitate este folosit pentru a obține câmpuri magnetice puternice (de exemplu, în ciclotroni), deoarece nu există pierderi de căldură în timpul trecerii curenților puternici prin supraconductor care creează câmpuri magnetice puternice. Totuși, datorită faptului că câmpul magnetic distruge starea de supraconductivitate, așa-numitele câmpuri magnetice sunt folosite pentru a obține câmpuri magnetice puternice. supraconductori de al doilea fel, în care este posibilă coexistența supraconductivității și a câmpului magnetic. În astfel de supraconductori, câmpul magnetic provoacă apariția unor fire subțiri ale unui metal normal care pătrund în eșantion, fiecare dintre ele purtând un cuantum de flux magnetic (vârtejuri Abrikosov). Substanța dintre fire rămâne supraconductoare. Deoarece nu există un efect Meissner complet într-un supraconductor de tip II, supraconductivitate există până la valori mult mai mari ale câmpului magnetic H c 2 . În tehnologie, următorii supraconductori sunt utilizați în principal:

Există detectoare de fotoni bazate pe supraconductori. Unii folosesc prezența unui curent critic, folosesc și efectul Josephson, reflexia Andreev etc. Deci, există detectoare supraconductoare cu un singur foton (SSPD) pentru detectarea fotonilor unici în domeniul IR, care au o serie de avantaje față de detectoare dintr-un interval similar (PMT, etc.), folosind alte metode de înregistrare.

Caracteristici comparative ale celor mai obișnuite detectoare IR bazate pe proprietățile de non-superconductivitate (primii patru), precum și detectoarele supraconductoare (ultimele trei):

Tip de detector	Rata maximă de numărare, s −1	Eficiență cuantică, %	, c −1	NEP mar
InGaAs PFD5W1KSF APS (Fujitsu)
R5509-43 PMT (Hamamatsu)
Si APD SPCM-AQR-16 (EG\&G)
Mepsicron II (Quantar)
			mai mic de 1 10 -3	mai putin de 1 10 -19
			mai mic de 1 10 -3

Vortexurile din supraconductorii de tip II pot fi folosite ca celule de memorie. Unii solitoni magnetici au găsit deja aplicații similare. Există, de asemenea, solitoni magnetici bi- și tridimensionali mai complexi, care amintesc de vârtejurile din lichide, doar rolul liniilor de curgere în ei este jucat de linii de-a lungul cărora se aliniază magneții (domeniile) elementare.

Absența pierderilor de încălzire în timpul trecerii curentului continuu printr-un supraconductor face atractivă utilizarea cablurilor supraconductoare pentru livrarea energiei electrice, deoarece un singur cablu subțire subteran este capabil să transmită putere, ceea ce în metoda tradițională necesită crearea unei puteri. circuit de linie cu mai multe cabluri de grosime mult mai mare. Problemele care împiedică utilizarea pe scară largă sunt costul cablurilor și întreținerea acestora - azotul lichid trebuie pompat constant prin linii supraconductoare. Prima linie de transmisie superconductoare comercială a fost comandată de American Superconductor pe Long Island din New York la sfârșitul lunii iunie 2008. Sistemele de energie din Coreea de Sud vor crea până în 2015 linii de transmisie supraconductoare cu o lungime totală de 3000 km.

O aplicație importantă se găsește în dispozitivele inelare supraconductoare miniaturale - SQUID-urile, a căror funcționare se bazează pe relația dintre modificările fluxului magnetic și tensiune. Ele fac parte din magnetometrele suprasensibile care măsoară câmpul magnetic al Pământului și sunt, de asemenea, folosite în medicină pentru a obține magnetograme ale diferitelor organe.

Supraconductorii sunt, de asemenea, folosiți în maglevs.

Fenomenul dependenței temperaturii trecerii la starea supraconductoare de mărimea câmpului magnetic este utilizat în rezistențele controlate de criotroni.

Fenomenul a fost observat pentru prima dată în 1933 de către fizicienii germani Meisner și Oksenfeld. Efectul Meissner se bazează pe fenomenul de deplasare completă a câmpului magnetic din material în timpul trecerii la starea supraconductoare. Explicația efectului este legată de valoarea strict zero a rezistenței electrice a supraconductorilor. Pătrunderea unui câmp magnetic într-un conductor obișnuit este asociată cu o modificare a fluxului magnetic, care, la rândul său, creează un EMF de inducție și curenți induși care împiedică modificarea fluxului magnetic.

Câmpul magnetic pătrunde în supraconductor până la o adâncime, deplasarea câmpului magnetic din supraconductor, determinată de constanta , numită constantă Londra:

. (3.54)

Orez. 3.17 Schema efectului Meissner.

Figura prezintă liniile câmpului magnetic și deplasarea lor de la un supraconductor la o temperatură sub cea critică.

Când temperatura trece prin valoarea critică, câmpul magnetic din supraconductor se modifică brusc, ceea ce duce la apariția unui impuls EMF în inductor.

Orez. 3.18 Un senzor care implementează efectul Meissner.

Acest fenomen este folosit pentru a măsura câmpuri magnetice ultraslabe, pentru a crea criotroni(dispozitive de comutare).

Orez. 3.19 Proiectarea și desemnarea criotronului.

Din punct de vedere structural, criotronul este format din doi supraconductori. O bobină de niobiu este înfășurată în jurul conductorului de tantal, prin care curge curentul de control. Odată cu creșterea curentului de control, intensitatea câmpului magnetic crește, iar tantalul trece de la starea de supraconductivitate la starea obișnuită. În acest caz, conductivitatea conductorului de tantal se modifică brusc, iar curentul de funcționare din circuit practic dispare. Pe baza criotronilor, de exemplu, sunt create supape controlate.

Rezistența zero nu este singura caracteristică a supraconductivității. Una dintre principalele diferențe dintre supraconductori și conductorii ideali este efectul Meissner, descoperit de Walter Meissner și Robert Oksenfeld în 1933.

Efectul Meissner constă în „împingerea” câmpului magnetic de către supraconductor din partea de spațiu pe care o ocupă. Acest lucru este cauzat de existența unor curenți neamortizați în interiorul supraconductorului, care creează un câmp magnetic intern care este opus câmpului magnetic extern aplicat și îl compensează.

Când un supraconductor este răcit, care se află într-un câmp magnetic extern constant, în momentul trecerii la starea supraconductivă, câmpul magnetic este complet deplasat din volumul său. Acest lucru distinge un supraconductor de un conductor ideal, în care, atunci când rezistența scade la zero, inducția câmpului magnetic în volum trebuie să rămână neschimbată.

Absența unui câmp magnetic în volumul conductorului ne permite să concluzionăm din legile generale ale câmpului magnetic că în el există doar curent de suprafață. Este real din punct de vedere fizic și, prin urmare, ocupă un strat subțire lângă suprafață. Câmpul magnetic al curentului distruge câmpul magnetic extern din interiorul supraconductorului. În acest sens, supraconductorul se comportă formal ca un diamagnet ideal. Cu toate acestea, nu este un diamagnet, deoarece în interiorul ei, magnetizarea este zero.

Efectul Meissner a fost explicat pentru prima dată de frații Fritz și Heinz London. Ei au arătat că într-un supraconductor câmpul magnetic pătrunde la o adâncime fixă ​​de la suprafață - adâncimea de penetrare a câmpului magnetic din Londra. λ . Pentru metale l~10 -2 um.

Substantele pure in care se observa fenomenul de supraconductivitate nu sunt numeroase. Mai des, supraconductivitatea apare în aliaje. Pentru substanțele pure are loc efectul Meissner complet, în timp ce pentru aliaje nu există o expulzare completă a câmpului magnetic din volum (efectul Meissner parțial). Substanțele care prezintă efectul Meissner complet sunt numite supraconductori de primul fel , și parțial supraconductori de al doilea fel .

Supraconductorii de al doilea fel în volum au curenți circulari care creează un câmp magnetic, care, totuși, nu umple întregul volum, ci este distribuit în el sub formă de fire separate. În ceea ce privește rezistența, aceasta este egală cu zero, ca la supraconductorii de primul fel.

Trecerea unei substanțe în starea supraconductoare este însoțită de o modificare a proprietăților sale termice. Cu toate acestea, această schimbare depinde de tipul de supraconductori luati în considerare. Astfel, pentru supraconductorii de tip I în absența unui câmp magnetic la temperatura de tranziție T S căldura de tranziție (absorbție sau eliberare) dispare și, în consecință, suferă un salt în capacitatea termică, care este caracteristică unei tranziții de fază de tipul ΙΙ. Când trecerea de la starea supraconductivă la starea normală se realizează prin modificarea câmpului magnetic aplicat, atunci căldura trebuie absorbită (de exemplu, dacă proba este izolată termic, atunci temperatura acesteia scade). Și aceasta corespunde unei tranziții de fază a ordinului I. Pentru supraconductorii de tip ΙΙ, trecerea de la starea supraconductoare la starea normală în orice condiții va fi o tranziție de fază de tipul ΙΙ.

Fenomenul de expulzare a câmpului magnetic poate fi observat în experiment, care a fost numit „sicriul lui Mahomed”. Dacă un magnet este plasat pe suprafața unui supraconductor plat, atunci poate fi observată levitația - magnetul va atârna la o anumită distanță de suprafață fără a-l atinge. Chiar și în câmpurile cu o inducție de ordinul 0,001 T, magnetul se deplasează în sus cu o distanță de ordinul unui centimetru. Acest lucru se datorează faptului că câmpul magnetic este împins în afara supraconductorului, astfel încât un magnet care se apropie de supraconductor va „vedea” un magnet de aceeași polaritate și exact aceeași dimensiune – ceea ce va provoca levitația.

Denumirea acestui experiment – ​​„Sicriul lui Mohamed” – se datorează faptului că, conform legendei, sicriul cu trupul profetului Mahomed atârna în spațiu fără niciun suport.

Prima explicație teoretică a supraconductivității a fost dată în 1935 de Fritz și Heinz London. O teorie mai generală a fost construită în 1950 de L.D. Landau și V.L. Ginzburg. Ea a devenit larg răspândită și este cunoscută sub numele de teoria Ginzburg-Landau. Cu toate acestea, aceste teorii au fost de natură fenomenologică și nu au dezvăluit mecanismele detaliate ale supraconductivității. Pentru prima dată, supraconductivitatea la nivel microscopic a fost explicată în 1957 în lucrările fizicienilor americani John Bardeen, Leon Cooper și John Schrieffer. Elementul central al teoriei lor, numit teoria BCS, este așa-numitele perechi de electroni Cooper.

Efectul Meissner sau efectul Meissner-Ochsenfeld constă în expulzarea câmpului magnetic din volumul supraconductorului în timpul trecerii acestuia la starea supraconductoare. Acest fenomen a fost descoperit în 1933 de către fizicienii germani Walter Meissner și Robert Oksenfeld, care au măsurat distribuția câmpului magnetic în afara probelor supraconductoare de staniu și plumb.

În experiment, supraconductorii, în prezența unui câmp magnetic aplicat, au fost răciți sub temperatura lor de tranziție supraconductivă și aproape întreg câmpul magnetic intern al probelor a fost anulat. Efectul a fost detectat de oamenii de știință doar indirect, deoarece fluxul magnetic al supraconductorului a fost păstrat: atunci când câmpul magnetic din interiorul probei a scăzut, câmpul magnetic extern a crescut.

În acest fel, experimentul a arătat în mod clar pentru prima dată că supraconductorii nu erau doar conductori perfecți, ci prezentau și o proprietate definitorie unică a stării supraconductoare. Capacitatea de a efectua deplasarea câmpului magnetic este determinată de natura echilibrului format prin neutralizarea în interiorul celulei unitare a supraconductorului.

Se crede că un supraconductor cu un câmp magnetic slab sau fără câmp magnetic se află în starea Meissner. Dar starea Meissner este ruptă atunci când câmpul magnetic aplicat este prea puternic.

Este demn de remarcat aici că supraconductorii pot fi împărțiți în două clase, în funcție de modul în care apare această încălcare.La supraconductorii de primul fel, supraconductivitatea este ruptă drastic atunci când puterea câmpului magnetic aplicat devine mai mare decât valoarea critică Hc.

În funcție de geometria probei, este posibil să se obțină o stare intermediară similară unui model rafinat de regiuni de material normal purtând un câmp magnetic amestecat cu regiuni de material supraconductor unde nu există câmp magnetic.

În supraconductorii de tip II, creșterea intensității câmpului magnetic aplicat până la prima valoare critică Hc1 duce la o stare mixtă (cunoscută și ca stare de vortex), în care tot mai mult flux magnetic pătrunde în material, dar rezistență la curent electric, dacă acest curent nu este prea mare, nu rămâne.

La valoarea celei de-a doua rezistențe critice Hc2, starea supraconductoare este distrusă. Starea mixtă este cauzată de vârtejuri din fluidul de electroni superfluid, care sunt uneori numite fluxoni (fluxon-quantum de flux magnetic), deoarece fluxul transportat de aceste vârtejuri este cuantificat.

Cei mai puri supraconductori elementari, cu excepția niobiului și nanotuburilor de carbon, sunt supraconductori de tip I, în timp ce aproape toți supraconductorii de impurități și complecși sunt supraconductori de tip II.

Fenomenologic, efectul Meissner a fost explicat de frații Fritz și Heinz London, care au arătat că energia electromagnetică liberă a unui supraconductor este minimizată în condiția:

Această condiție se numește ecuația Londrei. Acesta prezice că câmpul magnetic dintr-un supraconductor se descompune exponențial de la orice valoare are pe suprafață.

Dacă se aplică un câmp magnetic slab, atunci supraconductorul deplasează aproape tot fluxul magnetic. Acest lucru se datorează apariției curenților electrici în apropierea suprafeței sale. Câmpul magnetic al curenților de suprafață neutralizează câmpul magnetic aplicat în interiorul volumului supraconductorului. Deoarece deplasarea sau suprimarea câmpului nu se modifică în timp, înseamnă că curenții care creează acest efect (curenții continui) nu se estompează în timp.

La suprafața probei în adâncimea Londrei, câmpul magnetic nu este complet absent. Fiecare material supraconductor are propria sa adâncime de penetrare a câmpului magnetic.

Orice conductor perfect va preveni orice modificare a fluxului magnetic care trece prin suprafața sa datorită inducției electromagnetice obișnuite la rezistență zero. Dar efectul Meissner este diferit de acest fenomen.

Când un conductor obișnuit este răcit în așa fel încât să devină supraconductiv în prezența unui câmp magnetic aplicat permanent, fluxul magnetic este deplasat în timpul acestei tranziții. Acest efect nu poate fi explicat prin conductivitate infinită.

Plasarea și levitația ulterioară a unui magnet peste un material deja supraconductor nu prezintă efectul Meissner, în timp ce efectul Meissner este demonstrat dacă un magnet inițial staționar este mai târziu respins de la un supraconductor răcit la o temperatură critică.

În starea Meissner, supraconductorii prezintă diamagnetism perfect sau superdiamagnetism. Aceasta înseamnă că câmpul magnetic total este foarte aproape de zero adânc în interiorul lor, la o distanță mare în interior de suprafață. Susceptibilitate magnetică -1.

Diamagnetismul este determinat de generarea magnetizării spontane a materialului, care este direct opusă direcției câmpului magnetic aplicat extern.Dar originea fundamentală a diamagnetismului în supraconductori și materiale normale este foarte diferită.

În materialele obișnuite, diamagnetismul apare ca rezultat direct al rotației orbitale a electronilor în jurul nucleelor ​​unui atom, indusă de câmpul electromagnetic atunci când se aplică un câmp magnetic extern. În supraconductori, iluzia diamagnetismului perfect apare din curenții de ecranare constante care curg în opoziție cu câmpul aplicat (efectul Meissner însuși), și nu doar datorită rotației orbitale.

Descoperirea efectului Meissner a condus în 1935 la teoria fenomenologică a supraconductivității de către Fritz și Heinz London. Această teorie a explicat dispariția rezistenței și efectul Meissner. A făcut posibilă realizarea primelor predicții teoretice despre supraconductivitate.

Totuși, această teorie a explicat doar observațiile experimentale, dar nu a permis identificarea originii macroscopice a proprietăților supraconductoare. Acest lucru a fost realizat cu succes mai târziu, în 1957, prin teoria Bardeen-Cooper-Schrieffer, din care rezultă atât adâncimea de penetrare, cât și efectul Meissner. Cu toate acestea, unii fizicieni susțin că teoria Bardeen-Cooper-Schrieffer nu explică efectul Meissner.

Aplicarea efectului Meissner este implementată conform următorului principiu. Când temperatura unui material supraconductor trece printr-o valoare critică, câmpul magnetic din jurul acestuia se modifică dramatic, ceea ce duce la generarea unui impuls EMF într-o bobină înfășurată în jurul unui astfel de material. Și prin schimbarea curentului înfășurării de control, puteți controla starea magnetică a materialului. Acest fenomen este folosit pentru măsurarea câmpurilor magnetice ultraslabe folosind senzori speciali.

Criotronul este un dispozitiv de comutare bazat pe efectul Meissner. Din punct de vedere structural, este format din doi supraconductori. O bobină de niobiu este înfășurată în jurul tijei de tantal, prin care curge curentul de control.

Odată cu creșterea curentului de control, intensitatea câmpului magnetic crește, iar tantalul trece de la starea de supraconductivitate la starea obișnuită. În acest caz, conductivitatea conductorului de tantal și curentul de funcționare în circuitul de control se modifică într-o manieră neliniară. Pe baza criotronilor, de exemplu, sunt create supape controlate.