100多年前,荷兰科学家(莱顿大学的海克·卡末林·昂内斯)意外地发现,将汞冷却到-268.98℃(4.2K)时,汞的电阻突然消失。后来他又发现许多金属和合金都具有低温下失去电阻的特性,昂内斯称之为超导态。而超导体的另一条性质就是超导体处于超导状态时,超导体内部磁场为零,对磁场完全排斥,即迈斯纳效应。
如果将超导体置于磁场环境下,超导感应电流的存在将使超导体内自动形成一个如“金钟罩”、“铁布衫”一样的屏蔽磁场,这有效抵消了外界磁场,导致超导体内磁场为零。
超导体对外磁场的“抗拒”会产生作用力,同时磁场对超导体也存在反作用力,而且越靠近磁体,该作用力增加得越多,因此将超导体置于磁场上方的合适高度就可以达到抗磁力与重力的平衡,从而把超导体悬浮在空中——这就是超导磁悬浮的原理。
常规意义上的超导体,在强磁场或强电流的情况下会被破坏超导态,变成有电阻的正常态,所以在强场的时候,应用会受到限制。
1957年,阿列克西·阿布里科索夫(Alexi Abrikosov)发现,存在与常规超导体不同的“第二类超导体”,他因此获得了2003年诺贝尔奖。
第一类超导体只有一个临界磁场,第二类超导体有两个临界磁场;
对于第二类超导体来说,当温度降到临界温度以下时,我们对它施以外加磁场,随着外加磁场增大,超导体内部的磁感应强度可能有三种情况:
1、当外加磁场比较小时,内部没有磁通线,这就是我们通常理解的超导态。
2、随着外加磁场增大到某个值,超导体内部开始出现了第一根磁通线,这时的外加磁场大小我们称其为下临界磁场。
3、外加磁场持续增大,到某个数值时,材料完全转化为正常态。这时的外加磁场大小叫做上临界磁场。
