О коэффициенте прохождения сверхпроводящей частицы

Цели. Общая теория сверхпроводимости, способная полностью описать данное явление, отсутствует, что накладывает свои трудности в поиске новых сверхпроводящих материалов и исследовании их свойств. В частности, неисследованной является электродинамика сверхпроводящей системы. С целью возможного дальнейшего описания электродинамики сверхпроводников в работе рассматриваются температурные зависимости энергетических параметров куперовской пары в потенциальном поле вихря Абрикосова.

Методы. Основой для полученных результатов работы являлось рассмотрение коэффициента прохождения сверхпроводящей частицы в приближении метода Вентцеля– Крамерса–Бриллюэна, а также связь критической температуры с лондоновской глубиной проникновения и длиной когерентности на основе модели плазмонного разрушения сверхпроводящего состояния.

Результаты. Получены зависимости времени жизни частицы в потенциальной яме, глубины проникновения, частоты ударов частицы о потенциальный барьер, размытости энергетического уровня, коэффициента прохождения, потенциальной, кинетической энергии частицы от температуры. Получены характерные значения данных параметров при абсолютном нуле для различных купратных, органических и других сверхпроводящих материалов. Получены зависимости критического электрического потенциала от температуры, лондоновской глубины проникновения, длины когерентности; электрического потенциала от коэффициента прохождения при разных значениях температуры. Вид зависимостей качественно соответствует экспериментальным данным.

Выводы. Полученные результаты могут быть использованы для построения общей теории сверхпроводимости, описании электродинамики сверхпроводящего состояния, разработки новых сверхпроводников, обладающих более высокими значениями критических токов. 

1. Abrikosov A.A. The magnetic properties of superconducting alloys. J. Phys. Chem. Solids. 1957;2(3):199–208. https://doi.org/10.1016/0022-3697(57)90083-5

2. Matsushita T. Flux Pinning in Superconductors. Part of the Springer Series in Solid-State Sciences book series. V. 178. Springer-Verlag Berlin Heidelberg; 2014. 475 p. https://doi.org/10.1007/978-3-642-45312-0

3. Mourachkine A. High-Temperature Superconductivity in Cuprates. The Nonlinear Mechanism and Tunneling Measurements. Part of the Fundamental Theories of Physics book series. V. 125. Kluwer Academic Publishers; 2002. 317 p. https://doi.org/10.1007/0-306-48063-8

4. Matasov A.V., Cherkasov A.P., Kholodny D.S. and Mikhaylov I.A. Cooper Pair in the Potential Field of Abrikosov Vortex. In: 2020 International Youth Conference on Radio Electronics, Electrical and Power Engineering (REEPE). Moscow, Russia; 2020. 4 p. https://doi.org/10.1109/REEPE49198.2020.9059113

5. Schmidt V.V., Müller P., Ustinov A.V. The Physics of Superconductors: Introduction to Fundamentals and Applications. Springer-Verlag Berlin Heidelberg; 1997. 207 p. https://doi.org/10.1007/978-3-662-03501-6

6. Davydov A.S. Quantum Mechanics. 2nd ed. Oxford, New York: Pergamon Press; 1976. 637 р.

7. Matasov A.V. Prediction of the critical temperature of unconventional superconductors based on the plasmon mechanism. In: AIP Conference Proceedings. 2019;2163(1):020005. https://doi.org/10.1063/1.5130084

8. Ципенюк Ю.М. Физические основы сверхпроводимости. М.: Изд-во МФТИ: Физматкнига; 2003; 158 с. ISBN 5-89155-099-7 [Tsipenyuk Yu.M. Fizicheskie osnovy sverkhprovodimosti (Physical foundations of superconductivity). Moscow: MIPT Publishing House: Fizmatkniga; 2003; 158 р. ISBN 5-89155- 099-7]

9. Kleiner R., Buckel W. Superconductivity: An Introduction. Germany: Wiley-VCH Verlag GmbH and Co; 2016. 496 p.

10. Wang Z., Shi W., Lortz R., Sheng P. Superconductivity in 4-Angstrom carbon nanotubes – a short review. Nanoscale. 2012;4(1):21–41. https://doi.org/10.1039/C1NR10817D

11. Talantsev E.F., Crump W.P., Tallon J.L. Universal scaling of the self-field critical current in superconductors: from sub-nanometre to millimetre size. Sci. Rep. 2017;7(1):10010. https://doi.org/10.1038/s41598-017-10226-z

12. Prozorov R., Giannetta R.W. TOPICAL REVIEW: Magnetic penetration depth in unconventional superconductors. Supercond. Sci. Technol. 2006;19(8):R41–R67. https://doi.org/10.1088/0953-2048/19/8/R01

13. Ozkan H., Topal U., Gasanly N.M., Albiss B., Kayed T. Voltage-current characteristics of the thallium-based ceramic superconductors. Supercond. Sci. Technol. 1999;12(9):592. https://doi.org/10.1088/0953-2048/12/9/303

14. Sun Y., Zhao W., Wang J. et al. Voltage-current properties of superconducting amorphous tungsten nanostrips. Sci. Rep. 2013;3:2307. https://doi.org/10.1038/srep02307

15. Original Article. Ambegaokar V., Baratoff A. Tunneling Between Superconductors. Phys. Rev. Lett. 1963;10(11):486. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.10.486

16. Erratum. Ambegaokar V., Baratoff A. Tunneling Between Superconductors. Phys. Rev. Lett. 1963;11(2):104. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.11.104