Программа курса:

Сверхпроводимость

составил к.ф.-м.н.Никулов А.В.


Вопросы к зачету
  1. Вводная лекция.
    Открытие и история исследования сверхпроводимости.
  2. Сверхпроводимость как одно из известных макроскопических квантовых явлений.
    Эффект Мейснера. Уравнение Лондонов. Эффект Мейснера и квантование магнитного потока как следствие квантования Бора. Фундаментальное отличие сверхпроводника от идеального классического проводника.
  3. Теория Гинзбурга–Ландау.
    Свободная энергия и уравнения Гинзбурга–Ландау. Параметр теории Гинзбурга–Ландау, глубина проникновения магнитного поля и длина когерентности. Сверхпроводники первого и второго рода. Критическое поле и критический ток тонкой пленки.
  4. Сверхпроводники II рода.
    Проникновение магнитного поля в сверхпроводящие сплавы. Фаза Шубникова. Многосвязное сверхпроводящее состояние. Губка Мендельсона. Решение Абрикосова. Первое Нс1 и второе Нс2 критическое поле. Вихрь Абрикосова как сингулярность в сверхпроводящем состоянии с фазовой когерентностью. Вихревая решетка. Два дальних порядка, предсказанных в состоянии Абрикосова. Сопротивление, связанное с движением вихрей в состоянии Абрикосова. Пиннинг вихрей. Крип вихревой структуры.
  5. Флуктуационные эффекты в сверхпроводниках.
    Сверхпроводящие флуктуации выше сверхпроводящего перехода. Вклады Асламазова-Ларкина и Маки-Томпсона. Уменьшение размерности флуктуаций вблизи второго критического поля. Отсутствие фазового перехода второго рода в Нс2. Сверхпроводящее состояние без фазовой когерентности. Фазовый переход первого рода в состояние Абрикосова идеального трехмерного сверхпроводника.
  6. Слабая сверхпроводимость. Эффекты Джозефсона.
    Одночастичное туннелирование. Стационарный эффект Джозефсона. Виды слабых контактов. Нестационарный эффект Джозефсона. Резистивные характеристики. Туннельный контакт в магнитном поле. Квантовый интерферометр. ВЧ и ПТ СКВИДы.
  7. Основы теории Бардина–Купера–Шриффера.
    Куперовские пары. Основное состояние в теории БКШ. Функция состояний и плотность состояний. Энергетическая щель. Вывод уравнений Гинзбурга – Ландау. Туннелирование. Андреевское отражение.
  8. Высокотемпературная сверхпроводимость.
  9. Сверхпроводниковые наноструктуры.
    Сверхпроводниковая микро- и наноэлектроника. Возможные типы сверхпроводниковых транзисторов. Проблема создания квантового бита на основе сверхпроводниковых структур. Возможность существования суперпозиции макроскопических квантовых состояний. Разные типы возможных кубитов. Наблюдение осцилляций Раби в сверхпроводниковых наноструктурах. О возможности наблюдения корреляции Эйнштейна-Подольского-Розена в сверхпроводниках.
  10. Заключение. Некоторые нерешенные проблемы и парадоксы.

1 лекция-880kb 2 лекция-200kb 3 лекция-100kb 4 лекция-470kb 5 лекция-360kb 6 лекция-162kb 7 лекция-285kb
8 лекция-402kb 9 лекция-179kb 10 лекция-132kb 11 лекция-703kb 12 лекция-685kb 13 лекция-302kb

Литература:

  1. В.В.Шмидт "Введение в физику сверхпроводников", М., МЦНМО, 2000.
  2. М.Тинкхам "Введение в сверхпроводимость", Атомиздат, 1980; second edition (in English), 1996.
  3. Д.Р. Тилли, Дж. Тилли «Сверхтекучесть и сверхпроводимость» Изд. «МИР» Москва 1977.
  4. А.А.Абрикосов "Основы теории металлов", М., Наука, 1987.
  5. П.де Жен "Сверхпроводимость металлов и сплавов", М., Наука, 1968.
  6. Д. Сан-Жам, Г. Сарма, Е. Томас «Сверхпроводимость второго рода» Изд. «МИР» Москва 1970.
  7. Е.М.Лифшиц, Л.П.Питаевский "Статистическая физика. Часть 2", М., Наука, 1978.
  8. Y. Makhlin, G. Schon and Shnirman, “Quantum-state engineering with Josephson-junction devices” Rev. Mod. Phys., Vol. 73, No. 2, pp. 357-400 (2001).
    9.