超导

持续电流

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在真实的桌面上抽一只陀螺,它几秒钟内就会变慢、倒下,因为摩擦在不断地抽走它的运动。现在设想一只永不变慢的陀螺,没人去碰它,它却一直转、一直转。在超导环里绕圈的电流,就像这只没有摩擦的陀螺——一旦启动,它就只是不停地转下去。

持续电流,就是在闭合超导回路里无限期流动的电流,没有电池,也没有电源去维系它。由于环的电阻为零,没有任何东西能把电流的能量变成热,所以它永不衰减。它穿过回路的磁通被磁通量子化锁定,固定为整数个量子,而电流则安静地自我调节,好让那份磁通保持恒定。

它之所以重要,是因为它是零电阻最生动的日常证明,而且确实有用:核磁共振磁体充电一次,然后被切换进一个持续回路,让电流自行循环,在电源被断开的情况下也能稳稳地维持磁场好几年。诚实的警告还是那份寒冷——回路必须持续保持在临界温度以下,所以日常的开销是制冷,而不是电力。一旦让它升温,被俘获的电流就会在一瞬间消失。

医院的核磁共振磁体只被通电一次,随后就闭合成一个超导回路;电流在没有任何外部电源的情况下流动好几年,这正是这类磁体被称为运行在“持续模式”的原因。

核磁共振磁体运行在持续模式:充电一次,随后自行循环好几年。

这种持续并非字面意义上的永恒——它受限于磁通涡旋极其缓慢、几乎察觉不到的蠕动,以及微小的瑕疵——但理论预言的衰减时间可以超过宇宙的年龄,所以实际上它与永恒无异。

又称
persistent supercurrent持续电流