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
Modalità Erogazione
Lezioni in aula. Seminari di ricercatori ospiti. Dimostrazioni di laboratorio. Visite didattiche (quando possibile).Modalità Valutazione
Problemi assegnati durante il corso. Prova orale finale. La prova orale è determinante per l’attribuzione della valutazione finale --> Nel periodo di emergenza COVID-19 l’esame di profitto sarà svolto secondo quanto previsto all’art.1 del Decreto Rettorale n°. 703 del 5 maggio 2020