阿布里科索夫的贡献

昂纳斯研制的铅制线圈超导磁场强度只有几百高斯时就受到破坏,这是由于铅临界磁场和临界电流密度太低造成的。在他之后几十年,人们也未能做成一个有实用价值的高磁场超导磁体。

事情的转机是在发现了另一类超导体以及阿布里科索夫作了科学阐述之后。这类超导体有两个临界温度,在第一个临界温度以下,它表现为超导体, 当温度超过第一临界温度,尚未达到第二临界温度时,它表现为超导体与普通导体的混合态,超导部分是抗磁性的,而非超导部分则有磁场通过;当温度超过上临界磁场时,磁场完全穿透,超导体完全转变为普通导体。这种结构就好像一块藕片,中间圆孔是磁力线穿过的非超导部分,而藕块就是超导体,没有磁力线通过。

上临界磁场比下临界磁场大一个数量级,第二类超导体的发现,意味着超导体的临界温度和临界磁场增大了十倍,可能成为有实用价值的材料。

第一类超导体是由纯物质组成的,像汞、铅;第二类超导体含有杂质或合金。看来,作超导材料并不是越纯越好,不纯的才有用。不仅如此,在结构上还要有晶体缺陷,晶体错位,杂质析出物才能形成稳定的超导体。

这里的道理也不难明白。在混合态时,超导部分有电流流动,产生感应磁场,因而推动穿过非超导部分的磁力线产生移动,通过磁通涡线运动。移动的磁力线产生相反的电场,形成电阻,就会破坏超导态。幸好有前面谈到的缺陷、析出物等,这些杂质和缺陷阻止了磁通的运动,就像在磁力线上钉上钉子一样,所以称为钉扎点。钉扎点阻止磁力线运动的力称钉扎力,钉扎力越大,超导体的临界磁场就越高,临界电流越大。在制造超导线材、带材时要设法增加钉扎点,提高钉扎力。