超導
臨界磁場
/ KRIT-ih-kul feeld /
超導是成對電子與周遭世界之間一種脆弱的休戰,而磁場正是它天生的敵人。微弱的磁場會被輕輕推開、不當回事。可一旦把磁場調得越來越強,到某個時刻它就壓倒了對把它擋在外面的能力——就像一座大壩,撐得住,直到水終於漫過壩頂。
臨界磁場就是把超導摧毀的那個外加磁場強度。磁場帶有能量,而把它排出去也要消耗超導體的能量;一旦磁場強到「擋住它」所花的能量超過了「配對」所省下的能量,材料就放棄掙扎,退回到正常態。在第一類材料裡只有一個這樣的門檻;在第二類材料裡有兩個——一個較低的場,渦旋從這裡開始進入,還有一個高得多的場,超導在那裡最終崩潰。
它之所以重要,是因為臨界磁場連同臨界溫度和臨界電流,共同劃定了超導體究竟能在哪裡被使用的邊界。這條實用的教訓很發人深省:每一個超導器件都必須同時穩穩地處在這三條極限之內。一個常見的失誤,是把臨界磁場當成一個固定數字,但它會隨溫度升高而下降,並在臨界溫度處恰好徹底消失。
鉛的臨界磁場只有約0.08特斯拉,而第二類化合物鈮錫卻能在大約30特斯拉之前保持超導——強了幾百倍——這正是高場磁體總是用第二類材料製造的原因。
臨界磁場從第一類的不到一特斯拉,到最好的第二類材料的幾十特斯拉不等。
一個微妙之處在於,載有自身電流的超導體會在自己周圍產生磁場,所以即使沒有外部磁鐵,足夠大的電流也能產生一個超過臨界磁場的磁場,從內部把超導「淬滅」掉。
又稱
另見