Acquisire conoscenze riguardanti: le applicazioni della superconduttività, le metodologie delle principali indagini sperimentali sui superconduttori, i fondamenti dei principali modelli teorici. Identificare quali peculiarità della superconduttività siano sfruttate in dispositivi e sistemi basati su superconduttori.
scheda docente materiale didattico
Resistenza nulla, correnti persistenti. Persistent Current Switch. Effetto Meissner. Superconduttori di tipo I e II. Campi critici. Quantizzazione del flussoide. Equazioni dei London.
2 Materiali superconduttori.
Elementi. Leghe, composti binari. Cuprati. Altri superconduttori.
3 Cenni alla teoria microscopica.
Coppie di Cooper: discussione qualitativa. Lunghezza di coerenza BCS. Stato fondamentale BCS. Quasiparticelle. Effetti a temperatura non nulla. Evidenze sperimentali: effetto isotopico; assorbimento di radiazione elettromagnetica: la gap. Corrente di depairing.
4 Effetto Josephson.
Effetto Josephson (derivazione di Feynmann). Modello RCSJ. Effetto Josephson ac. Shapiro steps. Standard di tensione. SQUID; Effetto del campo magnetico, corrente critica e interferenza quantistica. Caso di schermaggio debole. Applicazioni.
5 Proprietà di trasporto.
Modello a due fluidi. Conducibilità ac. Impedenza superficiale. Applicazioni: linee di ritardo; filtri; cavità acceleratrici.
6 Termodinamica dello stato superconduttivo.
Energia libera di Gibbs. Energia di condensazione. Teoria di Ginzburg-Landau. Lunghezze caratteristiche. Energia superficiale: superconduttori di tipo II.
7 Superconduttori di Tipo II.
Flussoni. Reticolo di Abrikosov. Campi critici inferiore e superiore. Moto flussonico. Pinning. Irreversibilità. Modello di Bean. Flux-flow, flux-creep, TAFF.
8 Argomenti ulteriori
Superconduttori anisotropi. Levitazione magnetica. Applicazioni di potenza, cavi e magneti per la fusione nucleare.
9 Esperienze di laboratorio, dimostrazioni.
SITO WEB (AL MOMENTO DELLA REDAZIONE DI QUESTA NOTA): http://www.sea.uniroma3.it/eldem/
[BK]
W. Buckel, R. Kleiner, "Superconductivity - Fundamentals and Applications", Wiley
[EH]
C. Enss, S. Hunklinger, "Low-Temperature Physics", Springer
[FS]
K. Fossheim, A. Sudbø, "Superconductivity - Physics and applications", John Wiley and Sons, Ltd.
[IW]
Iwasa, "Case Studies in Superconducting Magnets", 2nd Edition, Springer
[OD]
T.P. Orlando, K.A. Delin, "Foundations of Applied Superconductivity", Addison Wesley
si vedano anche le slide del corso "Applied Superconductivity" del MIT (Open CourseWare)
[OPe]
F. J. Owens, Ch. P. Poole, Jr., "Electromagnetic Absorption in the Copper Oxide Superconductors", Springer
Programma
1 Fondamenti e complementi.Resistenza nulla, correnti persistenti. Persistent Current Switch. Effetto Meissner. Superconduttori di tipo I e II. Campi critici. Quantizzazione del flussoide. Equazioni dei London.
2 Materiali superconduttori.
Elementi. Leghe, composti binari. Cuprati. Altri superconduttori.
3 Cenni alla teoria microscopica.
Coppie di Cooper: discussione qualitativa. Lunghezza di coerenza BCS. Stato fondamentale BCS. Quasiparticelle. Effetti a temperatura non nulla. Evidenze sperimentali: effetto isotopico; assorbimento di radiazione elettromagnetica: la gap. Corrente di depairing.
4 Effetto Josephson.
Effetto Josephson (derivazione di Feynmann). Modello RCSJ. Effetto Josephson ac. Shapiro steps. Standard di tensione. SQUID; Effetto del campo magnetico, corrente critica e interferenza quantistica. Caso di schermaggio debole. Applicazioni.
5 Proprietà di trasporto.
Modello a due fluidi. Conducibilità ac. Impedenza superficiale. Applicazioni: linee di ritardo; filtri; cavità acceleratrici.
6 Termodinamica dello stato superconduttivo.
Energia libera di Gibbs. Energia di condensazione. Teoria di Ginzburg-Landau. Lunghezze caratteristiche. Energia superficiale: superconduttori di tipo II.
7 Superconduttori di Tipo II.
Flussoni. Reticolo di Abrikosov. Campi critici inferiore e superiore. Moto flussonico. Pinning. Irreversibilità. Modello di Bean. Flux-flow, flux-creep, TAFF.
8 Argomenti ulteriori
Superconduttori anisotropi. Levitazione magnetica. Applicazioni di potenza, cavi e magneti per la fusione nucleare.
9 Esperienze di laboratorio, dimostrazioni.
Testi Adottati
SONO ELENCATI I TESTI DA CUI SONO TRATTI GLI ARGOMENTI. SUL SITO SONO INDICATI I CAPITOLI E PARAGRAFI. LUCIDI E DISPENSE VENGONO DISTRIBUITI DURANTE IL CORSO ATTRAVERSO IL SITO WEB.SITO WEB (AL MOMENTO DELLA REDAZIONE DI QUESTA NOTA): http://www.sea.uniroma3.it/eldem/
[BK]
W. Buckel, R. Kleiner, "Superconductivity - Fundamentals and Applications", Wiley
[EH]
C. Enss, S. Hunklinger, "Low-Temperature Physics", Springer
[FS]
K. Fossheim, A. Sudbø, "Superconductivity - Physics and applications", John Wiley and Sons, Ltd.
[IW]
Iwasa, "Case Studies in Superconducting Magnets", 2nd Edition, Springer
[OD]
T.P. Orlando, K.A. Delin, "Foundations of Applied Superconductivity", Addison Wesley
si vedano anche le slide del corso "Applied Superconductivity" del MIT (Open CourseWare)
[OPe]
F. J. Owens, Ch. P. Poole, Jr., "Electromagnetic Absorption in the Copper Oxide Superconductors", Springer