Eschrig - Theory Of Superconductivity, A Primer
.pdfThe integral on |
righ |
hand s de is the total hange of the phase of the wavefun tion (7) around |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
the |
ontour, whithe must |
be an |
integer multiple of 2 sin e the wavefun tion itself must be unique. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Hen e, |
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I |
A + js |
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~ |
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(16) |
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dl = q 2 n: |
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The left hand integral has been namedCthe uxoid by F. London. In the situation of our ring we nd |
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= |
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~2 n: |
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(17) |
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By dire tly measuring the ux |
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q |
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value of the super ondu ting harge was |
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the absolute |
: |
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measured: |
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quantumj j = 20e; |
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= |
h |
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(18) |
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|||||||||||||
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f the super urren j |
|
along the ontour C is non-zero, then the |
is not quantized any more, |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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|||||||||||||||||||||||||||||||||
(The sign of the ux quantum ma |
|
be de ned |
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0 |
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2 |
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is the proton harge.) |
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the uxoid (16), however, is always |
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tized. |
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sample |
hi h rotates with the |
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I |
order to |
termine |
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sign ofquan |
onsiderarbitrarily; |
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s |
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super ondu tinguxha ge density qn is |
|
||||||||||||||||||
angular velo ity !. Sin e thesample is neutral, |
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|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
normal urrentdensity jqni side thesample) yieldits now |
|
|
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|
Ampere's law (in the absenneutralizede of |
||||||||||||||||||||||||||||||
by the |
ha ge |
y |
|
of |
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remainder of the material. |
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|||||||||||||||||||||||||||||||
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B |
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B = 0 |
j qnBv ; |
|
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B |
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||||||||||||||||||||
|
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|
r |
|
|
r |
|
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|||||||||||||||||||||||||
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|
r |
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|
onsidering |
|
|
r |
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||||||||||||||||
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|
is the super urrent with respe t to the |
|||||||||||
where v = ! r is the lo l velo ity of the sample, and j |
s |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
rest oordinates. Taking again the url and |
|
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|||||
leads to |
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|
v = |
|
|
|
|
! r |
|
= ! |
|
! |
|
|
|
|
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|
r = 3! ! = 2! |
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||||||||||||||||||||
|
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|||||||||||||||||||||||||||
|
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|
2 B = 0 |
|
|
|
js 2 0qnB |
!: |
|
|
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||||||||||||||||||||||||
We de ne the London eld |
|
|
|
|
r2 |
|
|
|
2 |
r |
|
|
|
|
! = |
2mB |
! |
|
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(19) |
||||||||||||||||||||
|
|
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|
|
BL |
2 L 0qnB |
|
|
|
q |
|
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|
||||||||||||||||||||||
and onsider the se ond London equation (11) to obtain |
|
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2 |
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B B |
L |
: |
|
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(20) |
|||||||
|
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|
r2 B = |
|
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|
2 |
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|||||||||
Deep i |
side a |
|
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L |
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|
al to the homogeneous |
|||
|
super ondu tor the magneti eld is not zero but q |
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London eld. |
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||
Independenrotatingmeasurements of the ux quantum and the London eld result in |
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|
q = 2e; |
|
|
m |
|
|
= 2m |
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: |
|
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(21) |
||||||||||
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B |
|
e |
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The bosoni eld |
is omposed of pairs of ele trons. |
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11 |
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2.3 |
Gauge |
|
, London gauge |
A + |
|
|
|
; |
|
|
||||||
invariant under thesymmetrygauge ansformationA |
|
|
|
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|
|
||||||||||
If ( ; |
) is an arbitrary di erentiable single-valued fun tion, then the ele tromagneti eld (2) is |
|||||||||||||||
|
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|
U |
! |
U |
|
: |
|
(22a) |
||||
|
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|
|
r |
|
|
|
||
Sin e potentials in |
l trodynami s |
only |
|
|
|
|
t |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
be measured through elds, ele trodynami s |
||||||||||||
Eqs. (8, 9), and hen e the London theory areindireovarianttly |
|
under lo al gauge transformations, if (22a) |
||||||||||||||
ymmetri with r spe t to gauge transformations (22a). |
|
|
|
|
|
|||||||||||
is supplemented by |
|
|
|
|
! |
|
2e; |
|
(22b) |
|||||||
From (8), |
super urr |
j is |
|
|
|
|
|
~ |
: |
|
|
|||||
|
gauge invariant, |
|
t |
|
|
so are the ele tromagneti p operties of |
||||||||||
by making on |
to |
b th. Thestillhermodynami super ondu ting state breaks gauthesymmetry. |
||||||||||||||
For |
|
i l |
|
|
a spe ial gauge is often advantageous. The London gaugemodynamihooses s |
|||||||||||
in (22b)theoresu thta t theonsiderationsph se 0: Then, from (8), |
al is dire tly observable in |
r |
|
|||||||||||||
super ondu tor. Howev r, the el ro hemi al poten |
(23) |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
j = A; |
|
|
|
|
|||||
whi h is onvenient for omputing patterns of super urrents and elds. |
|
|
12
3 |
|
T |
|
THE MODYNAMICS OF THE |
|
|
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|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
PHASE TRANSITION1 |
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|
y |
|
|
f |
|
bosoni |
. From |
|
|
||||||||||||||||||||||||
Up to here w |
|
super ondu tivity as a |
|
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|
ofexperimenthetra- |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
w k |
ow, that |
onsideredered |
phenom na are |
|
|
|
propertup |
|
o the riti |
temp ratur |
T |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
sition,as |
|
|
rises. The paramet rs of the theory, n |
|
|
and |
|
, areondensexpeto b |
ted temperature |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
depe |
from the super o du ting state, indexedpresenb |
, |
|
to the norm |
al ondu ting |
state, |
indexed by |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
dent: |
|
ust vanish at T . |
|
|
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vi inity |
|
B |
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L |
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|
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|
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|||||||||||
|
Intemperaturethis nd the next hapters we onsider the |
of the phase transition, T T T . |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3.1 |
|
B |
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The Free Energy |
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t giv |
|
|
temp |
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T , pr ssure p, and |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
Experiments are normally done |
|
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eld B. Sin e |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
to |
|
rst London equa ion |
|
|
|
|
|
there is no stationary state at E magneti=6 0, w must keep E = 0 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
a ordingthermodynami equilibrium state. Hen e, wrature |
|
|
|
the |
(Helmholtz) Free Energy |
|
4) |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
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F |
(10)T; V; B); |
F (T; V; B); |
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|||||||||||||||||||||
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F |
|
s |
|
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F |
|
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onsider |
|
|
= V m; |
|
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(25) |
||||||||||||||||
|
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= S; |
|
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|
= p; |
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F |
|
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||||||||||||||||||||||
|
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T |
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V |
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B |
|
First, the dependen e of Fs on B is |
||||||||||||||||||
wh re S is the entropy, and m is the |
|
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|
density. |
|||||||||||||||||||||||||||||
determined from the fa t that in the bulk of |
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super ondu tor |
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|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
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|
|
|
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|
|
B |
extmagnetization |
|
0 |
m = 0 |
|
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|
|
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|
|
(26) |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
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|
+ B |
|
= B + |
|
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||||||||||||||||||
as it follows from the se ond London equation (11). Hen e, |
|
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V B2 |
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|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
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F |
|
|
|
V B |
|
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|
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|
|
|||||||
|
|
|
|
|
Bs |
= + |
|
|
|
|
=) Fs(B = Fs(0) + |
|
2 |
|
: |
|
|
|
(27) |
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
The magneti sus eptibility of a normal (non-magneti ) metal is |
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
hen e it may be negle ted here: |
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
j 1 = j m;sj; |
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
|
8) |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
j |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
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|
F (B) F |
n |
(0): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(29) |
|||||||||||
Eq. (27) implies ( f. (25)) |
|
|
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|
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|
|
m;n |
|
|
|
|
|
|
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|
V B2 |
|
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|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
Fs |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Fs(T; V; 0) + |
|
|
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|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
; |
|
|
|
|
|
(30) |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
p(T; V; B) = |
|
p(T; V; 0) 2 |
|
|
: |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
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|
2 |
|
|
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|
||
The pressure a |
|
|
|
exerts on its |
|
|
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|
B |
0 |
|
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||||||||||||||
|
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|
Fsurroundings= B2 |
redu es in an external eld B: The eld B |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
implies a for e superareaondu tor |
|
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(31) |
|||||||||||||||||
on the surfa e of the super ondu tor with normal .2 0 |
|
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|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
1L. D. Landau and E. M. Lifshits, Ele trodynami s of |
Continuous Media, Chap. VI, Pergamon, Oxford, 1960. |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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13 |
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3.2 |
The Free Enthalpy |
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|
|
y (Gibbs Free Energy) G at B = 0 |
|||||||
The relations between the Free Energy F and the Free En |
|
|||||||||||||||||||||
and |
B 6= 0 read |
|
Fs(T; V; 0) = Gs(T; p(T; V; 0); 0)thalp(T; V; 0)V |
|
|
|
||||||||||||||||
Fs(T; V; 0) + |
V B2 |
|
|
Fs( V; B) = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
2 0 |
|
|
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|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
B); B) p(T; V; B)V = |
V B2 |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
= Gs(T; p(T; V; 0) |
B2 |
|
|
|
: |
|
|||||||||||
These relations ombine toG |
|
2 0 ; B) p(T; V; 0)V + |
2 0 |
|
||||||||||||||||||
(T; p(T; V; 0); 0) = G |
(T; p(T; V; 0) |
B2 ; B); |
|
|
|
|||||||||||||||||
or |
|
|
s |
|
|
|
|
|
|
|
s |
|
|
|
|
B2 |
|
|
2 0 |
|
|
(32) |
In a ord with (31), the e e t of |
G (T; p; B) = Gs(T; p + 2 |
; 0): |
|
|
||||||||||||||||||
|
external magneti eld B0 |
|
n the F Enthalpy is a redu tion of |
|||||||||||||||||||
the pressure exerted on the surrouan |
|
|
|
by B2=2 |
. In the normal statree, from (29), |
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|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
G |
|
|
|
|
0 |
|
|
(T; p; 0): |
|
|
|
|
(33) |
||
|
|
|
|
|
|
|
(T; p; B) = G |
n |
|
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|
||||||||||
|
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|
dings, |
|
|
|
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|
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|
|||
The riti al temperature T (p; B) is given byB2 |
; 0) = Gn(T ; p; 0): |
|
|
(34a) |
||||||||||||||||||
Likewise B (T; p) from |
|
|
Gs(T |
; p + |
2 0 |
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
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|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
Gs(T; p + |
B |
; 0) = Gn(T; p; 0): |
|
|
(34b) |
||||||||||||
|
|
|
B |
2 0 |
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
B |
|
T |
B (T ) |
|
|
|
T (B) |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
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||||||
Figure 6: The |
temperature as |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
fun tion of the applied magneti T eld and the thermodynami |
||||||||||||||||||||||
riti al eld as ritifunaltion of temperature. |
|
|
14 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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|||||||||
|
|
|
|
|
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3.3 |
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riti al |
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states is u ually |
, so that |
||||||||||||||
Theat |
Free Enthalp di eren e between the normal and |
|
|
|
|
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|
|
|
|
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|||||||||||||||||||||||||||||||
<The(B = 0) |
|
|
|
|
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|
eld |
B (T ) for whi h |
|
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holds is also small. Taylor |
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left hand side of |
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yields |
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||||||||||
expansion of |
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|
2 |
|
|
|
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||||||||||||||||
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|
|
|
G (T; p) = G |
|
|
|
|
B |
2 |
|
G |
|
= |
|
|
|
|
|
B |
|
|
|
|
|
|
|
(35) |
|||||||||||||||
|
|
|
|
(T;(34)p + riti al |
|
Gsuper(T; )ondu+ tingV(34)T; p; B = 0): |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
s |
|
|
|
|
2 |
0 |
|
|
p |
|
|
|
|
is |
|
|
|
2 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Experiment shows that at B = 0 |
|
|
|
|
|
|
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|
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||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
|
|
|
|
|
|
|
|
order, |
|
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||||||||||||||||||
|
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|
|
|
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|
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|
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|
|
|
|
|
|
|
||
Hen e, |
|
|
|
|
|
|
|
G (T;phase) G (T; p) = a T (p) T |
|
|
2 |
: |
|
|
|
|
|
|
|
6) |
|||||||||||||||||||||||
|
thermodynami |
|
|
|
|
transition |
|
se ond |
|
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|
|
|
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|
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|||||||||||||||||||||
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B ( |
|
|
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|
|
|
|
|
|
|
(37) |
|||
where a is a onstant, and b = p2 |
|
|
|
p) = b T (p) T |
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
a=V .T; |
|
(p) is meant for B = 0. |
B (T ) |
|
normal state |
B |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
B |
|
|
B |
= 0 |
P |
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
0M |
= V Bm 0 G |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
T B (T ) |
|
|
|
b(T (p) T ) |
|
|
|
|
m = 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
e e tM issner |
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
T (p) T |
|
|
|
|
|
|
|
|
FIG. 8: The magn tization urve |
f a super ondu tor. |
|
|
|||||||||||||||||||||
|
FIG. 7: The thermodynami riti al eld. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
We onsider all thermodynami parameters T; p; B at the |
|
|
|
|
|
transition point P of Fig. 7. From |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(32), |
|
|
|
|
S |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
G |
|
|
|
|
|
|
|
|
B2 |
; 0); |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ts |
= Ss(T;ph+ase 0 |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
G |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
Vs |
(T; p; B) |
= |
|
|
|
|
|
|
= Vs(T; p + |
B |
|
|
|
; 0): |
|
|
|
|
|
(38) |
||||||||||||||||
Di erentiating (34b) with |
|
|
|
|
|
|
|
ps |
2 |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
to T yields, with (38), |
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
respeG (tT; p + |
2 |
(T; p) |
|
|
|
|
T |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
B |
; 0) = |
Gn |
(T; p; 0 or B ); |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
T |
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
Ss(T; p; B ) + |
Vs(T; p; B ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
2 0 |
|
|
T B (T; p) = Sn(T; p; B ); |
|
|
(39) |
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
S(T; p; B |
) = S |
(T; p; B |
) S |
n |
(T; p; B |
) |
= |
|
Vs(T; p; B )B |
(T; p) B ( ; p): |
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
s |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
15 |
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
T |
|
|
|
A ording to (37) this di eren e is non-zero for B |
|
|
6= 0 (T < T |
|
(p)): For B 6= 0 the phase transition |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
is rst order with a laten |
heat |
|
|
|
|
Q |
|
|
|
|
|
|
|
|
p; B ): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(40) |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= T S( |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
For T ! 0, Nernst's theorem demands S |
s |
|
= S |
= 0, and hen e |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
nB ( |
T;p) |
|
|
= 0: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(41) |
||||||||||
3.4 |
Heat |
|
|
y jump |
|
|
|
lim |
|
|
|
T |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
T !0 |
|
|
|
|
= T |
2 |
yields |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
For B 0, T T ( ) we an use (35). Applying T |
|
T V (T; p) |
2 |
2 |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
C |
apa it |
|
|
= T |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
(42) |
|||||||||||||||||||
|
|
= Cp;s Cp;n |
|
T |
2 |
|
Gs(T; p) G (T; p) |
|
|
|
|
2 |
T 2 B (T; p): |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
The thermal expansion V |
|
2 |
|
gives a small |
|
|
tribution |
|
!2 |
h has been0negle ted. With |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
B |
|
|
|
|
|
|
|
B |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
B |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= 2B |
|
on |
= 2 |
|
|
|
|
whi |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
B |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ 2B |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
we nd |
|
|
|
|
|
|
|
|
T |
|
|
|
|
|
|
T |
|
|
|
|
|
|
|
|
T |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
T |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
= T |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
! |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
# |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
TV |
|
" |
B |
|
|
|
|
|
2B |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Cp = |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(43) |
|||||||||||||||||||||
For T ! T |
(p), B |
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
T |
|
|
|
|
|
+ B |
T 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
! 0 the jump in the |
|
|
|
|
|
|
heat is |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
T V |
|
B |
|
!2 |
|
|
T |
V |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Cp |
|
spe i |
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
b2 |
: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(44) |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
0 |
|
T |
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
It is given by the slope of B (T ) at T (p). |
|
|
Cp |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
S |
|
B = 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
B = 0 |
|
|
|
|
|
|
|
Cp |
|
|
||||||||||||
|
|
|
Sn |
|
Ss |
T ( ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
T |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
T |
(p) |
|
T |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
FIG. 9: The entropy of a super ondu tor. |
|
|
|
|
|
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|
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|
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|
|
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|
|
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|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
16 |
|
|
|
|
|
FIG. 10: The heat apa ity of a super ondu tor. |
|
4 |
|
|
HE GINSBURG-LANDA |
THEORY; |
1 |
|
2 |
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
TYPES OF SUPERCONDUCTORS |
|
|
symmetry redu tion |
there is |
|||||||||||||||||||||||||
A ording to the L dau |
|
of se ond order phase transitions wi |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
thermodynami quantity, alled an rder parameter, whi h is zero in the symmetri (high temperature) |
|||||||||||||||||||||||||||||||
4.1 |
|
The Landau theory |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
phase, and be omes ontinuously non-zero in the less symmetri phase. |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
The quantity whi h be omes non-zero in the super ondu ting state is |
|
|
|
|
(45) |
||||||||||||||||||||||||||
For |
|
|
> 0, |
ele t o hemi |
l |
|
|
|
ial |
n |
B |
= j |
j2: |
|
|
|
|
|
he glob l g |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
a ertain value whi h b eaks |
ge sym- |
|||||||||||||||||||||||
m try by xing the time-derivativpotenofthe |
|
|
|
|
|
|
|
( f. |
. A o ding to the Landau theory, |
||||||||||||||||||||||
the |
|
Free Energy is the minimum of a \FreephaseEn rgyofun tion" of the order parameter with respe t to |
|||||||||||||||||||||||||||||
variations of the latter: |
|
|
|
|
F (T; V ) = min F(T; V; j(22b))j : |
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(46) |
|||||||||||||||||||
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B |
|
F |
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T > T |
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(t > 0) |
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|||||
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T = T (t = 0) |
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T < T j |
(tj2< 0) |
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||||
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n |
B;min |
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|||||
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||||||
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Figure 11: The Free Energy fun tion. |
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|||||||||||||||||
|
Close to the transition, for |
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||||||||||||||||||||||||
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|
|
t = |
T T |
; |
jtj 1; |
|
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(47) |
||||||||||||||||
the order parameter j j |
2 |
is small, and |
|
T |
|
|
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|||||||||||||||||||
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|
may be Taylor expanded (for xed V ): |
|
(48) |
|||||||||||||||||||||||||
|
|
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|
F(t; j |
|
j2) = F |
n |
(t) + A(t)j |
j2 |
+ 1B(t)j |
j4 |
+ |
|
|
||||||||||||||
From the gure we see that |
|
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|
for |
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t T 0; |
2 |
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|||||||||||
1 |
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A(t) T 0 |
|
|
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|
|
B(t) > 0: |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
2V. L Gi sburg and L. D. Landau, Zh. Eksp |
. Teor. Fiz. (Russ.) 20, 1064 (1950). |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
L. D. Landau, Zh. Eksp. Teor. Fiz. (Russ.) 7, 627 (1937). |
|
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17 |
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Sin e jtj 1, we put |
|
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A(t) tV; |
|
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|
B(t) V: |
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49) |
|||||||||||||||||||||||||||||||
Then we have |
|
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1 |
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||||||||||||||||||||||||||||||||||
and |
|
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|
FFn |
(t) = Fn(t) for t |
0; |
|
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(50) |
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j j2 |
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V |
|
j |
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j2 |
|
|
= |
|
|
|
|
+ j |
|
|
j2 |
= 0; |
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hat is, |
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; |
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< 0: |
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(51) |
||||||||||||||||||||||||||||||||
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|
= |
t |
|
|
|
Fs( t) = F (t) |
2t2 V for |
|
|
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|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Re alling that small hanges in the Free |
|
Energy and Free Enthalpy are equal and omparing to |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(35) yields |
|
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|
|
2 |
t |
2 |
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2 |
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2 |
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r |
0 |
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|||||||||||||||
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|
|
= |
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|
=) |
|
|
|
B (t) = jtj |
: |
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(52) |
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From (43), |
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B |
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2 |
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2 0 |
T V |
|
|
B !2 |
= |
|
V |
|
2 |
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(53) |
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Cp = |
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0 |
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T |
t |
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T |
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||||||||||||||||||||||||||||||
follows. Wh e C |
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|
ase for the thermodynami riti al eld, |
||||||||||||||||||||||||
p |
an be measured, this is not always the |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
B , as we will later see. |
|
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|
as |
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2 |
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2t2 0 |
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|||||||||||||||||||
Eqs. (51) and (52) may be |
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jtj; |
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B |
(t) = |
; |
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|||||||||||||||||||||||||||||||||
hen e, |
|
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rewritten( ) = |
2 |
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2 |
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B |
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B |
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(t) |
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B |
(t) |
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||||||||||||||||
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|
= |
|
|
n2 |
(t); = |
jtjn |
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(t) |
: |
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4) |
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|
B |
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|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Sin e a ording to (37) B t, it follows0 |
|
B |
|
|
|
n |
B |
|
t: |
|
|
|
0 |
|
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(55) |
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The bosoni density tends to zero linearly in T |
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T . |
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4.2 |
The Ginsburg-Landau |
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|
tern |
l eld, whi h |
as alled B in |
||||||||||||||||||||||||||
that B ausesinsuperorporateurr |
ts j |
|
|
|
=equationsr, and hese reate an |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
If we want to |
|
|
|
a magneti eld B in |
|
the \Free E |
|
ergy fu |
tion" (48), |
|
hav |
to realize |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(26). The energy on |
|
|
of |
|
|
|
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|
must be related to (3). |
Ginsburg and Landau wrote it in the form |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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|
tribution |
s |
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||
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F(t; B; ) = F ( ) + |
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|
2 |
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|
|
Z |
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|
|
|
|
|
( |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
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|
|
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|
|
|
|
|
|
|
|
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|
|
2 |
|
|
|
|
|
) |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
Z 1 |
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
~ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2ie |
|
|
|
|
2 |
|
|
4 |
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
Bm |
+ |
|
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|
|
d |
|
|
|
|
|
|
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|
+ |
A |
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+ tj j |
+ 2 j j |
|
; |
(56a) |
|||||||||||||||||||||||||||||
|
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|
d |
r 2 |
|
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|
|
4m |
|
|
r |
|
|
|
~ |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
where also (21) was onsidered. The rst |
orre tion |
term is the eld |
|
ergy of the eld B |
|
|
reated |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
by , |
|
|
|
|
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0 |
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V |
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=6 0 inside V only. A is the ve tor |
||||||||||||||
n luding the stray eld outside of the volume V while |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
potential of the total eld a ting on |
|
|
|
: |
|
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A = B + B |
m |
: |
|
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m |
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(56b) |
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|
r |
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|
|
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|
18 |
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The Free Energy is obtained by |
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|
(56a) with respe t to |
|
(r) and |
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(r). To prepare for a |
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||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
variation of |
|
, the |
se3rond |
|
integralminimizing(56a) |
is integrated by parts: |
|
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|
|
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|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
Z |
|
|
|
+ |
2ie |
A |
|
|
|
#" |
|
|
2ie |
A |
|
|
|
# |
|
= |
|
|
|
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|
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|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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|
V |
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|
|
" |
|
|
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|
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|
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|
|
Z |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2ie |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Z r |
|
|
|
|
|
~ |
|
+ |
|
2ie r 2 |
~ |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
+ |
A |
: |
|
(56 ) |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
d3 |
|
|
|
|
|
|
|
r |
|
|
~ |
A |
|
|
+ |
|
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|
|
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|
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|
~ |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
From the rst integral on the right w |
|
|
see that (56a) indeed orresponds to (3). The |
|
of the |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
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V |
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V |
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||||||
wri ng in (56a) derives from that kineti energy expression being manifestly positivpreferendeniteein any |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
partial volume. |
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|
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|
|
|
|
! |
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|
|
|
|
+ Æ |
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yields |
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Now, the variation |
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Z |
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2ie |
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2 |
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|
) |
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||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
! |
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
d3rÆ |
|
|
|
|
( |
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|
|
~2 |
|
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|
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+ t + j j2 |
|
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|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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0 = ÆF = |
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4m |
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|
r |
+ |
|
|
~ |
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A |
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|
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|
+ |
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||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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|
V Z |
V d2nÆ |
|
|
|
~2 |
|
+ |
|
2ie |
A |
|
|
: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
4m |
|
r |
|
|
|
~ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
|
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|
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|
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|
|
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|
||||||||||||||||||||||||||||
F is stationary for any variation Æ |
|
|
|
(r), if |
|
|
|
|
|
|
|
jtj |
|
|
|
|
+ j |
|
j2 |
|
|
= 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
~ |
|
|
|
|
|
+ 2eA 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(57) |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
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|
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|
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|
|
|
|
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|
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|
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|
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|
|
|
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|
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|
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|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
and |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4m |
|
|
|
i rn ~ |
|
+ 2 |
|
|
|
|
|
|
|
= 0: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
|
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|
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|
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|
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|
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|
|
|
|
|
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|
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|
(58) |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
with B |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= j |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
The onne tion of |
|
|
|
|
|
|
|
|
ust be that of Ampere's law: ( = r) B |
|
|
with j given |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
by (6). Sin e in |
|
|
mody |
|
|
ami |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
there are no urrents besides j |
s |
|
|
in the super ondu tor, |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
( = r) B = 0 there. |
|
Hen e, weequilialso brhavium |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
m |
|
0 |
s |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
m |
|
|
|
= 0js; |
|
|
|
|
|
Btot = B + Bm = |
|
|
|
A; |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Btot |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
r |
|
|
|
|
ie~ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2e2 |
|
|
|
|
|
r |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(59) |
|||||||||||||||||||||||
It is interesting to see t |
js |
= |
2m |
|
|
|
|
|
r |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
m |
|
|
A : |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
hat (59) is also obtained from (56a), if |
|
|
, and A are varied independently: |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
The variation of A on the left hand side of (56 ) yields |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
2ie Z |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2ie |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
With ÆB = ( = r) ÆA the variation of the rst integral of (56a) yields |
|
|
|
|
|
|
: |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
m |
|
|
|
|
|
~ |
|
|
V |
|
|
d3rÆA |
|
|
|
|
|
|
|
|
r |
|
~ A |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
r |
+ |
|
~ A |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
Z 1 |
3 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
Z |
|
1 |
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Z |
|
|
1 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
Æ |
|
|
|
|
d |
rBm = 2 |
|
|
|
|
}| |
d |
|
rÆBm Bm = 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
d |
|
r |
|
|
r |
|
ÆA |
|
|
|
|
Bm = |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
z |
|
|
|
|
|
|
{ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 d3rÆA r Bm = |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
= |
|
|
2 Z |
|
|
1 d3r |
r |
|
|
ÆA Bm = 2 Z |
|
|
(60) |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
V |
|
|
d3rÆA |
|
r |
Btot |
+ : |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
gration per parts was performed, and |
|
(b ) = b (a ) was used. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
In the fourth equality an in |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(The over bra e indi ates the range of the di erential operator.) |
Finally, the integral over the in nite |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
19 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
is split into |
|
|
|
|
egral |
ver the sup r |
|
|
|
|
|
|
|
(v |
|
|
|
|
V ), where ( = ) B |
|
= ( = |
) B , |
|||||||||||||||||||||||||
need it. Now, |
fter adding the |
|
|
|
|
|
|
|
fr |
|
(56a) wolumesee that stationarity of (56a) with respe t to |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
variation |
ÆA |
|
de the volume V |
again leedsndu tor(59). |
|
|
|
of view the Ginsburg-Landau fun tion l |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
spahe e |
is si |
uatio |
no |
|
|
|
|
prefa. Fromtors more ge |
eral poin |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ase transition. |
|
|
This is pre isely the |
meaning |
|
|
f |
relating (56a) to (3). |
|
m |
|
tot |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
nd the integr |
l |
ver |
|
|
|
|
v |
|
|
outside of the |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
indi ated |
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y dots, sin e w |
do not |
|||||||||||||||||||||||||||
(56a) ma |
be onsidereda asiden e e tiv |
|
|
Ha |
|
iltoniansuper onduthe tor,u tu |
tions of the elds |
A near |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Eqs. (57) and (59) |
|
|
|
m the |
|
plete |
|
|
|
|
|
|
of |
|
|
|
|
|
|
Ginsburg-L ndau eq |
ions. |
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
The |
|
|
|
ondition (58) omes aboutsystemb the sp ial writi |
|
|
of (56a) with ut additional surfa e |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
terms. This |
rre t for a boundary super ondu tor/va uum or super ondu tor/semi ondu tor. A |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
areful analysisboundaryn a mi ros opi theory level yields the more general boundary |
ondition |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
~ |
|
+ 2eA |
|
= i |
|
; |
|
|
|
|
|
|
|
(61) |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
b |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
where b depends on the outside materi |
|
|
|
|
|
i r |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
: b = 1 for va uum or a |
non-metal, b = 0 for a ferromagnet, |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
b nite and non-zero for a normal metal. |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
In all ases, multiplying (61) by |
|
and |
takingj |
the real part yields |
|
|
|
|
(62) |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
as it must: |
|
|
is |
|
|
|
|
super urren |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
s |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
into the non- |
||||||||
|
|
|
|
|
|
passing through the surfa e of a |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
super ondu ting volume. |
|
|
|
the boundary be ause, a ording to superB =ondu=tor0 and (59), its |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
B |
tot |
musthereb |
ontinuous on |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
tot |
|
|
|
|
|
derivatives are all nite. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
4.3 The Ginsburg-Landau parameter |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
Taking the url of (59) yields, like in (13), |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
m |
|
|
|
|
|
|
|
m |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2Btot |
|
Btot |
; |
|
|
2 |
= 2 |
|
j2 |
= |
2 |
|
|
|
|
(63) |
|||||||||||||||||||||
where (51) was tak |
|
|
|
|
|
|
r2 |
= 2 |
|
|
|
|
|
2j |
|
2 j j; |
|
au |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
into a oun |
in the l |
|
st expression. |
|
is the Ginsburg-Lan |
|
netration depth; |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
it diverges at T |
liken jtj 1: if T |
approa hed from below, the external |
eld pen |
trates more and |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
more, and eventu |
lly, at T , the diamagnetis |
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
m vanishes. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Eq. (57) on |
|
|
a se ond length parameter: |
In the absen e of an external eld, A = 0, and for |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
small |
|
, j |
j2 tainsj j= , one is left with2 |
|
2 |
|
= |
2 |
; |
|
2 |
|
= |
|
~2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(64) |
||||||||||||||||||||||
This equation |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4m j j: |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
spatial modulations of the order parameter j |
j2 lose to T . is the Ginsburg- |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Landau oherendes |
lengthribes |
of su h order parameter |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. It has the same temperature dependen e |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
as , and their ratio, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
u tuations |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
= |
|
|
|
|
2m2 |
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(65) |
||||||||||||||||||
is the elebrated Ginsburg- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
andau parameter. |
|
|
|
|
|
~2 |
0e2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
2L |
D Landau and E. M. |
Lifshits, Statisti |
|
|
|
Physi s, Part I, x147, Pergamon, London, 1980. |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
P. G. De Gennes, Super ondu tivity in metals and alloys, New York 1966, p. 225 . |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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