• A
  • A
  • A
  • ABC
  • ABC
  • ABC
  • А
  • А
  • А
  • А
  • А
Regular version of the site

Superconductivity

2020/2021
Academic Year
RUS
Instruction in Russian
8
ECTS credits
Delivered at:
Joint Department of Low Temperature Physics with the Kapitza Institute for Physical Problems (RAS)
Course type:
Compulsory course
When:
4 year, 2, 3 module

Instructor

Программа дисциплины

Аннотация

Курс «Сверхпроводимость» знакомит студентов с основными теоретическими концепциями и экспериментальными результатами в области исследования сверхпроводимости. Будут рассмотрены основные электрические, магнитные и термодинамические свойства сверхпроводников, критическое поведение вблизи точки перехода, сверхпроводники первого и второго рода, высокотемпературные сверхпроводники и практическое использования сверхпроводников.
Цель освоения дисциплины

Цель освоения дисциплины

  • формирование у студентов профессиональных компетенций, связанных с использованием современных теоретических концепций и применением современных экспериментальных методик в области физики низких температур и сверхпроводимости;
  • развитие умений, основанных на полученных знаниях, позволяющих на творческом уровне создавать и применять физические модели для решения задач физики низких температур и сверхпроводимости;
  • получение практических навыков использования данных современных экспериментов для решения задач физики низких температур и сверхпроводимости
Планируемые результаты обучения

Планируемые результаты обучения

  • Знать основные свойства сверхпроводников. Понимать связь между характерными параметрами (щель, температура перехода, критическое поле).
  • Знать основные положения феноменологической теории Лондонов и теории БКШ. Понимать пределы применимости этих теорий.
  • Понимать причину возникновения вихревых состояний в сверхпроводниках II рода. Иметь представление о пининге вихрей.
  • Уметь описывать квазичастичное туннелирование и туннелирование куперовских пар в сверхпроводящих контактах. Иметь представление о применениях эффекта Джозефсона в точных измерениях и метрологии.
  • Иметь представление о технических применениях сверхпроводников в научных и практических приложениях.
Содержание учебной дисциплины

Содержание учебной дисциплины

  • Сверхпроводимость. Основные свойства сверхпроводников.
    Тема 1.1 Явление сверхпроводимости. Экспериментальные факты. Эффект Мейснера. Сверхпроводники 1 и 2 рода. Фазовая диаграмма сверхпроводника. Энтропия, теплоёмкость. Энергетическая щель. Изотопический эффект. Тема 1.2. Основные свойства сверхпроводников. Энтропия, теплоёмкость. Энергетическая щель. Изотопический эффект.
  • Теоретическое описание сверхпроводимости.
    Тема 2.1 Феноменологическая теория . Теория Гинзбурга-Ландау. Квант потока. Уравнение Лондона. Длина когерентности. Тема 2.2 Микроскопическая теория. Куперовское спаривание. Теория сверхпроводимости БКШ (основные положения).
  • Вихри в сверхпроводниках и их основные свойства.
    Тема 3.1. Вихри Абрикосова Решетка вихрей Абрикосова. Свойства одиночного вихря. Взаимодействие вихрей. Тема 3.2. Решетка вихрей. Пиннинг вихрей. Взаимодействие вихрей с дефектами. Теория коллективного пиннинга. Методы исследования решеток вихрей.
  • Эффект Джозефсона. Сверхпроводимость в тонких пленках.
    Тема 4.1 Эффект Джозефсона. Туннелирование и эффект Джозефсона. Элементы Джозефсона. Тема 4.2 Сверхпроводимость тонких пленок. Свойства тонких пленок. Эффект близости. Анизотропные сверхпроводники.
  • Различные типы сверхпроводников и их использование.
    Тема 5.1 Применения сверхпроводников . Технологические сверхпроводники. Использование сверхпроводников. Тема 5.2 Высокотемпературная сверхпроводимость. Высокотемпературная сверхпроводимость. Высокотемпературные сверхпроводники в магнитном поле. Сверхпроводимость пниктидов. Тема 5.3 Необычная сверхпроводимость. Сверхпроводимость тяжелофермионных соединений. Сверхпроводимость полупроводников (алмаз, кремний). Органические сверхпроводники. Экзотические сверхпроводники.
Элементы контроля

Элементы контроля

  • неблокирующий Контрольная работа 1
    Контрольная работа включает письменное решение трех задач в выбранном каждым студентом билете по темам пройденного материала в течение 1.5 часов.
  • неблокирующий Контрольная работа 2
    Контрольная работа включает письменное решение трех задач в выбранном каждым студентом билете по темам пройденного материала в течение 1.5 часов.
  • неблокирующий Домашние работы и работа на семинарах
    Оценивается экспертным мнением преподавателя
  • неблокирующий Экзамен
    Проводится в устной форме. Билет содержит 2 вопроса.
Промежуточная аттестация

Промежуточная аттестация

  • Промежуточная аттестация (3 модуль)
    0.2 * Домашние работы и работа на семинарах + 0.15 * Контрольная работа 1 + 0.15 * Контрольная работа 2 + 0.5 * Экзамен
Список литературы

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

  • Абрикосов А.А. - Основы теории металлов - Издательство "Физматлит" - 2010 - 600с. - ISBN: 978-5-9221-1097-6 - Текст электронный // ЭБС ЛАНЬ - URL: https://e.lanbook.com/book/2093
  • Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. - Теоретическая физика. Т.9 Статистическая физика. Ч. 2. Теория конденсированного состояния - Издательство "Физматлит" - 2004 - 496с. - ISBN: 5-9221-0296-6 - Текст электронный // ЭБС ЛАНЬ - URL: https://e.lanbook.com/book/2235
  • Основы теории металлов, Абрикосов, А. А., 2010
  • Теоретическая физика. Т. 5: Статистическая физика: Ч. 1, Ландау, Л. Д., 2013

Рекомендуемая дополнительная литература

  • M.Yu. Kagan, Modern Trends in Superconductivity and Superfluidity, Lecture Notes in Physics, v. 874, Springer, Dordrecht, 2013
  • Введение в физику твердого тела, Киттель, Ч., 1978