Visualizza wikitesto di Superconduttività del II tipo

[[File:Superconductor_interactions_with_magnetic_field.png|thumb|La relazione tra campo magnetico B e la temperatura T in un superconduttore del II tipo. I superconduttori del I tipo non presentano la fase intermedia tra ''B<sub>C1</sub>'' e ''B<sub>C2</sub>''|350x350px]]
In [[fisica]], un materiale [[Superconduttività|superconduttore]] può essere classificato come '''superconduttore del II tipo''' se, sottoposto ad un [[campo magnetico]] di intensità superiore a un certo valore critico, chiamato ''B<sub>c1</sub>'', che dipende dal materiale e dalla sua temperatura, le linee del campo magnetico attraversano il materiale solo in alcuni punti, detti vortici di [[Aleksej Alekseevič Abrikosov|Abrikosov]] o [[flussoni]],<ref>Abrikosov, A. A. (1957). [https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0022369757900835 The magnetic properties of superconducting alloys]. Journal of Physics and Chemistry of Solids, 2(3), 199-208.</ref> mentre sotto il valore ''B<sub>c1</sub>'' non passa alcuna linea (espulsione del campo magnetico), ottenendo l'[[Effetto_Meissner-Ochsenfeld|effetto Meissner]].<ref name="Tinkham">{{Cita libro|nome=M.|cognome=Tinkham|titolo=Introduction to Superconductivity, Second Edition|url=https://archive.org/details/introductiontosu0000mich|anno=1996|editore=McGraw-Hill|città=New York, NY|isbn=0-486-43503-2}}</ref> Aumentando ulteriormente l'intensità del campo, aumenta anche la densità dei vortici, fino a un successivo valore critico, detto ''B<sub>c2</sub>'', al quale la superconduttività è distrutta e il campo attraversa completamente il materiale.
La differenza rispetto ai '''superconduttori del I tipo''' è che questi ultimi non hanno la fase intermedia tra ''B<sub>c1</sub>'' e ''B<sub>c2</sub>''.<ref>{{Cita web|url=https://scienzapertutti.infn.it/4-superconduttori-di-tipo-i-e-ii|titolo=4. Superconduttori di tipo I e II|autore=ScienzaPerTutti|sito=scienzapertutti.infn.it|lingua=it-it|accesso=2020-12-07}}</ref>

== Storia ==
[[File:YBCO vortices.jpg|thumb|Vortici in un film di [[YBCO]] spesso 200 nm film immagine ottenuta da un microscopio a [[SQUID]]<ref>{{cita pubblicazione|doi=10.1038/srep08677|pmid=25728772|pmc=4345321|titolo=Analysis of low-field isotropic vortex glass containing vortex groups in YBa<sub>2</sub>Cu<sub>3</sub>O<sub>7&minus;x</sub> thin films visualized by scanning SQUID microscopy|rivista=Scientific Reports|volume=5|pagina=8677|anno=2015|nome1=F. S. Wells|nome2=et. al.}}</ref>]]

Nel 1935, [[Lev Shubnikov]] e J.N. Rjabinin<ref>Rjabinin, J. N. and Schubnikow, L.W. (1935) "Magnetic properties and critical currents of superconducting alloys", ''Physikalische Zeitschrift der Sowjetunion'', vol .7, no.1, pp. 122–125.</ref><ref>{{Cita pubblicazione| doi = 10.1038/135581a0|titolo= Magnetic Properties and Critical Currents of Supra-conducting Alloys|rivista= Nature|volume= 135|numero= 3415|p= 581|anno= 1935|cognome1= Rjabinin |nome1= J. N.|cognome2= Shubnikow |nome2= L. W.| bibcode = 1935Natur.135..581R}}</ref> scoprirono sperimentalmente i superconduttori del II tipo, 24 anni dopo la scoperta dei superconduttori metallici puri. 
Nel 1950, la teoria dei due tipi di [[superconduttori]] è stata in parte spiegata grazie alla teoria di Ginsburg-Landau<ref>Ginzburg, V.L. and Landau, L.D. (1950) ''Zh. Eksp. Teor. Fiz.'' '''20''', 1064</ref> (la teoria prende il nome dai due famosi teorici russi [[Vitaly Ginzburg]] e [[Lev Landau|Landau]]).  La spiegazione del comportamento è dovuta ad [[Aleksej_Alekseevič_Abrikosov|Abrikosov]],
che estese ai superconduttori il modello dei vortici quantistici dell'elio superfluido sviluppato da [[Lars Onsager|Onsager]] e [[Richard Feynman|Feynman]], assieme alla [[quantizzazione del flusso]] magnetico nei superconduttori. 
Abrikosov per la teoria dei vortici magnetici che giustificano il comportamento del superconduttori del II tipo ricevette nel 2003 il [[Premio_Nobel_per_la_fisica| premio Nobel per la Fisica]]<ref name=Abrikosov>A. A. Abrikosov, [https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2003/abrikosov-lecture.pdf "Type II superconductors and the vortex lattice"], Nobel Lecture, December 8, 2003</ref>.

==Stato di vortice==
La spiegazione può essere data basandosi sulla [[Teoria_di_Ginzburg-Landau|teoria di Ginsburg-Landau]] che introduce oltre alla [[lunghezza di penetrazione di London]] ''λ'' anche la lunghezza di coerenza.

Una lunghezza che misura la dimensione spaziale del parametro d'ordine nei superconduttori (la densità delle [[Coppia_di_Cooper|coppie di Cooper]]).
Il rapporto ''κ'' = ''λ/ξ'', è conosciuto come ''parametro di Ginzburg–Landau ''. Se tale grandezza adimensionale è 0 < ''κ'' < 1/√2 il superconduttore è del I tipo in quanto l'[[energia libera]] è positiva nell'interfaccia metallo normale-superconduttore. Se ''κ'' > 1/√2 in pratica se la lunghezza di coerenza è minore della lunghezza di penetrazione. Vi è una energia libera negativa all'interfaccia metallo normale-superconduttore. Una energia di interfaccia negativa causa una instabilità del sistema che tende a massimizzare il numero di interfacce. Queste interfacce si manifestano nel materiale come linee del flusso magnetico che attraversano il materiale.

Rendendo normali delle regioni del materiale. Una corrente circolante separa le regioni normali da quelle superconduttrici e sono chiamate per analogia con la dinamica dei fluidi vortici di Abrikosov.

In poche parole un superconduttore del II-tipo si comporta in un intenso campo magnetico in maniera equivalente ai vortici quantizzati dell'[[Superfluidità|elio superfluido]] descritto da [[Feynman]] nel 1955<ref>{{Cita pubblicazione|cognome=Feynman |nome=R. P. |anno=1955 |titolo=Application of quantum mechanics to liquid helium |rivista=Progress in Low Temperature Physics |volume=1 |pp=17-53 |doi=10.1016/S0079-6417(08)60077-3 |serie=Progress in Low Temperature Physics |isbn=978-0-444-53307-4 }}</ref>.

==Magneti superconduttori==
I superconduttori del I tipo hanno campi critici bassi e quindi non sono utilizzabili per sopportare campi magnetici intensi. Quindi il tentativo di [[Heike_Kamerlingh_Onnes|Kamerling-Onnes]] di fabbricare magneti superconduttori con il piombo fu un tale insuccesso che per circa 50 anni nessuno provò a fabbricare magneti superconduttori. In realtà solo i superconduttori del II tipo possono sopportare correnti molto intense se i vortici quantizzati sono fissati in punti ben precisi
(detti ''centri di pinning''). Infatti nel 1961, J.E. Kunzler, E. Buehler, F.S.L. Hsu, and J.H. Wernick<ref>
{{Cita pubblicazione|autore= J.E. Kunzler, E. Buehler, F.L.S. Hsu, and J.H. Wernick
  |data= 1961
  |titolo= Superconductivity in Nb3Sn at High Current Density in a Magnetic Field of 88 kgauss
  |rivista= Physical Review Letters
  |volume= 6
  |numero= 3
  |pp= 89-91
  | doi = 10.1103/PhysRevLett.6.89|bibcode = 1961PhRvL...6...89K }}</ref> scoprirono che a 4.2 K, un composto di [[Niobio]] e Stagno era capace di sopportare una corrente di 
<math>10^5\ A/cm^2</math> in un campo di 8.8 T. In realtà il Nb-Sn è molto fragile, anche se riesce a funzionare fino a campi di 20 T. Tuttora viene preferito il Nb-Ti, una lega scoperta l'anno successivo<ref>
{{Cita pubblicazione|autore= T.G. Berlincourt and R.R. Hake
  |data= 1962
  |titolo= Pulsed-Magnetic-Field Studies of Superconducting Transition Metal Alloys at High and Low Current Densities
  |rivista= Bulletin of the American Physical Society
  |volume= II-7
  |p= 408}}</ref><ref>
{{Cita pubblicazione|autore= T.G. Berlincourt
  |data= 1987
  |titolo= Emergence of Nb-Ti as Supermagnet Material
  |rivista= Cryogenics
  |volume= 27
  |numero= 6
  |pp= 283-289
  | doi = 10.1016/0011-2275(87)90057-9|bibcode = 1987Cryo...27..283B }}</ref> anche se al massimo riesce a funzionare fino a 10 T. 

Nella maggior parte dei casi i magneti superconduttori sono utilizzati per la [[risonanza magnetica nucleare]] e attualmente sono tutti in Nb-Ti. I magneti utilizzati nei grandi [[Acceleratore di particelle|acceleratori di particelle]] come [[Large_Hadron_Collider|LHC]] utilizzano magneti di Nb-Ti, ma nel prossimo futuro utilizzeranno Nb-Sn. I [[Superconduttività ad alte temperature|superconduttori ad alta temperatura critica]] scoperti nel 1986 da [[Johannes Georg Bednorz|Bednorz]] e [[Karl Alexander Müller|Müller]],<ref name=pjford>{{Cita libro|cognome=Ford|nome=P. J.|titolo=The Rise of the Superconductors|url=https://archive.org/details/riseofsupercondu0000ford|anno=2005|editore=CRC Press}}</ref> sono tutti superconduttori del II tipo. In teoria possono generare campi molto intensi ma a tutt'oggi non sono usati nei grandi magneti superconduttori in funzione a causa della difficoltà di fabbricazione.

==Note==
<references/>

==Voci correlate==
* [[Superconduttività]]
*[[Superconduttività ad alte temperature]]
* [[Superfluidità]]
* [[Teoria di Ginzburg-Landau]]
* [[Quantizzazione del flusso]]
* [[Induttanza cinetica]]
* [[Equazioni di London]]
* [[Effetto_Meissner-Ochsenfeld|effetto Meissner]]
* [[Large Hadron Collider]]
* [[Metalli]]
* [[Lega_(metallurgia)|lega]]

{{portale|fisica|materiali}}

[[Categoria:Superconduttività]]