超导

临界磁场

/ KRIT-ih-kul feeld /

超导是成对电子与周遭世界之间一种脆弱的休战,而磁场正是它天生的敌人。微弱的磁场会被轻轻推开、不当回事。可一旦把磁场调得越来越强,到某个时刻它就压倒了对把它挡在外面的能力——就像一座大坝,撑得住,直到水终于漫过坝顶。

临界磁场就是把超导摧毁的那个外加磁场强度。磁场带有能量,而把它排出去也要消耗超导体的能量;一旦磁场强到“挡住它”所花的能量超过了“配对”所省下的能量,材料就放弃挣扎,退回到正常态。在第一类材料里只有一个这样的门槛;在第二类材料里有两个——一个较低的场,涡旋从这里开始进入,还有一个高得多的场,超导在那里最终崩溃。

它之所以重要,是因为临界磁场连同临界温度和临界电流,共同划定了超导体究竟能在哪里被使用的边界。这条实用的教训很发人深省:每一个超导器件都必须同时稳稳地处在这三条极限之内。一个常见的失误,是把临界磁场当成一个固定数字,但它会随温度升高而下降,并在临界温度处恰好彻底消失。

铅的临界磁场只有约0.08特斯拉,而第二类化合物铌锡却能在大约30特斯拉之前保持超导——强了几百倍——这正是高场磁体总是用第二类材料制造的原因。

临界磁场从第一类的不到一特斯拉,到最好的第二类材料的几十特斯拉不等。

一个微妙之处在于,载有自身电流的超导体会在自己周围产生磁场,所以即使没有外部磁铁,足够大的电流也能产生一个超过临界磁场的磁场,从内部把超导“淬灭”掉。

又称
critical magnetic fieldHc临界磁场