
n. 磁通量子;类磁通,全磁通
在超导体物理学中,"fluxoid"(磁通量子管)指代超导体内被持久电流环绕的磁通量量子化结构。这一概念源于超导体的迈斯纳效应和量子力学特性,其核心特征表现为磁通量以离散的量子化单位存在,该单位由基本物理常数决定:
$$ Phi_0 = frac{h}{2e} approx 2.07 times 10^{-15} , text{Wb} $$
其中$h$为普朗克常数,$e$为电子电荷量。该公式表明超导体中的磁通量只能以$Phi_0$的整数倍形式存在。
该理论的建立经历了关键发展阶段:1935年伦敦兄弟提出超导体电磁方程时预测了磁通量子化现象,1961年阿布里科索夫通过第二类超导体研究完善了fluxoid的物理模型。现代实验观测证实,fluxoid结构在混合态超导体中表现为磁通线构成的周期性晶格排列,这种现象可通过中子衍射和扫描SQUID显微镜直接观测。
工程应用方面,fluxoid的稳定特性为量子计算提供了物理基础,例如超导量子干涉器件(SQUID)的运作直接依赖于磁通量子的可控运动。在核磁共振成像设备的超导磁体设计中,控制fluxoid分布是维持磁场稳定性的关键因素。
"Flluxoid"(磁通量子环)是超导体中的核心概念,特指在第二类超导体中量子化的磁通量单元。其核心要点如下:
1. 定义与物理意义 Fluxoid描述的是超导体内被涡旋线(vortex line)束缚的磁通量量子化现象。当第二类超导体处于混合态时,磁场会以离散的涡旋形式穿透材料,每个涡旋携带一个磁通量子。
2. 数学表达式 其量子化公式为: $$ oint left( mu_0 lambda mathbf{J} + mathbf{A} right) cdot dmathbf{l} = nPhi_0 $$ 其中$Phi_0 = frac{h}{2e} approx 2.07 times 10^{-15} , text{Wb}$是磁通量子,$n$为整数,$lambda$为穿透深度,$mathbf{J}$为超导电流密度。
3. 与磁通量的区别
4. 应用领域 该概念对理解超导量子干涉仪(SQUID)、磁通量子比特(flux qubit)和高温超导材料的钉扎效应至关重要,尤其在量子计算和强磁场应用中具有实际意义。
补充说明:Fluxoid的量子化本质源于超导电子对的玻色-爱因斯坦凝聚,其拓扑稳定性使得相关量子态在宏观尺度上得以保持。
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