Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Eschrig - Theory Of Superconductivity, A Primer

.pdf
Скачиваний:
14
Добавлен:
27.08.2013
Размер:
1.17 Mб
Скачать

Introdu tion of dimensionless quan

 

es

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

r=titi;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

,

 

 

 

j j

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

jtjr

2 0

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b = B.p2B ( ) = B

 

 

 

 

 

 

(66)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

= j

 

.

p2B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s

 

s

 

 

0

 

 

(t) ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a = A.p

2

B

( )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

yields the dimensionless Ginsburg-Landau equations

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i x

+ a

 

 

 

+ j j2

 

 

 

= 0;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(67)

 

 

 

 

b = is;

 

 

is

 

=

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

2

 

 

 

 

x

 

 

x

 

 

 

 

 

 

whi h ontain t

only

parameter .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.4 The phase boundary

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t T . T

 

in an homogeneous

 

 

 

 

eld B B

(T ) in

W onsider a homog

ous

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z-dire tion. W

assume

pla

 

 

phase

 

 

 

 

 

 

 

ary in the y z-plane so that forextern!al 1 the material is

ill super ondu ting, and the magnetiboundel is expelled, but for x ! 1 the material is in the normal

state with the eld penetratisuperg.

ondu tor

 

 

 

 

 

 

z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

2

 

 

 

b = 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b = 1=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

= 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

super ondu ting

is

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

phase

normal

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

boundary

 

 

 

 

 

 

 

 

 

We put

 

 

Figure 12: Geometry

 

of a plane phase boundary.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

(x);

 

 

 

 

 

 

b

z

= b(x);

 

 

b

x

= b

y

= 0;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

21

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

y

 

= a(x); a

x

= a

z

= 0; b(x) = 0(x):

 

 

 

 

 

Then, the super urrent i

 

 

ws in

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

phase of

 

 

 

 

on y. W

s

 

 

the y-dire tion, and hen e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

real. Further, by xing another gauge onstant,dependswmay hoose

onsid r y = 0 and may then ohoose

 

 

a(0) = 0:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Then, Eqs. (67) redu e to

 

1

00

+ a2

+

 

 

3 = 0; a00

 

= a

2:

 

 

 

 

 

 

 

= 1 (68)x),

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

1. We put

Let us rst onsider 1: F r large enough negative x we have a 0 and

 

and get from the rst equation (68)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

2 x

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

00

 

2

 

1 1 + 3

= 2

; e

; x .

:

 

 

 

 

On the other ha

d, for large enough positive x we have b = 1=

p

 

 

 

 

 

 

p

2;

 

1; hen e, again from

 

2; a = x

 

 

the rst equation (68),

 

 

 

 

00

22x2 ;

 

 

 

e x2

=2p2;

 

x2 1:

 

 

 

 

 

(x) where the

The se ond Eq. (68) yields a penetration depth

 

1

; where

 

 

0

denotes the value of

eld drops:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

1 ep2 x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e 0x p12 1 1=p0 > p1 e xb2=2p2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1= =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figure 13: The phase boundary of a type I super ondu tor.

 

 

 

In the opposite ase 1;

 

 

falls o for x

&

1; where b

 

1=

p

 

 

 

 

p

2; and for x 1;

 

 

 

 

2; a x=

 

00 2x2 =2 :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

22

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p12 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e bx2=12p2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1=

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

< 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.5

 

 

 

 

Figure 14: The phase boundary of a type II super ondu tor.

 

 

 

 

 

 

The energy of

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

For B = B

 

T ); b = 1 in our units, the Free Energy of the normal phase is just equal to the Free

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

bwhiouhndary= 0;

 

 

 

 

= 1: If we integrate the Free Energy density

Energy of the super ondu ing phasein

 

 

 

 

variation (per unit area of they z-

 

 

 

 

 

we obtain

 

 

 

 

 

 

 

 

energy of the phase boundary per area:

 

 

 

 

 

Z

 

 

 

 

(

 

(B B

 

2

 

 

~

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

)

 

 

 

 

 

 

s=n

=

 

1

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j

 

 

0j2

 

+

the4

 

A2j

 

j2

 

 

jtjj

j2

 

+

j4

 

:

 

 

(69)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

0

 

 

+ 4m

 

 

 

 

 

 

 

 

~2

 

 

 

 

 

 

2 j

 

 

 

Sin e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, w

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= B

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

= B B

 

 

:

In our dimensionless

he external eld is B

 

havplane),used B

m

 

tot

 

ext

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

quantities this is (x is now measured in units of )

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s=n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

2

+

 

 

 

 

 

0

2

 

+

a2

1

 

2

+

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b p

2

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

2

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

00

 

+

 

a2

1

 

2

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B2

Z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 2

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

1

dx

a0

 

 

 

 

 

4

:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(70)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

2

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

w

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

and then (68) was inserted. We see that

 

 

an

First an inte ration per parts of

0

2

 

 

 

1

 

2

 

 

s=n

have both signs:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

? 0

 

for

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

or

p

 

 

7

 

 

p

 

a

 

 

:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

as performed,?

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

0

 

 

p

 

 

2

 

 

 

b m

 

 

 

 

 

s=n

2

in reases and

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

2

 

 

 

p

 

 

 

 

1=

 

 

must

 

 

de rease if

 

 

 

 

= 0 at b = 1=

 

 

 

 

 

2, (b 1=

 

 

2) = (a

 

2) and

 

Sinhav eopposiuste signs whi h leads to the last ondition. If

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

a

0

 

= p2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

would be a solution of (68), it would orrespond to

s=n

 

= 0:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

23

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

We now show that this is indeed the ase for

2

= 1=2: First we nd a rst integral of (68):

 

 

 

 

 

2

0

 

 

00

 

 

 

 

 

 

 

a2

1

 

+

 

 

3

;

 

 

 

 

3

 

0

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

0

 

2

 

 

 

2

0

 

+ 2

0

 

 

0

 

 

 

3 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

2

 

 

a

+

2

aa

0

 

 

 

 

 

a

00

2

 

+ 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

02

=

 

2

 

 

2a2

a0

|= 0 by{zt

he se }ond Eq. (67)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(71)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

2

+

 

 

4

 

+ onst.

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

= 0 for a0

2

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin e

 

 

=

 

 

=

p

 

 

 

=) onst. =

 

2

:

 

 

 

 

 

 

Now we use

 

(712)

 

1

 

 

 

 

1

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

p

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

2

 

and have from

 

p

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

2

 

 

 

0

 

 

p

 

 

 

2

=

;

 

 

 

a0

=

p

 

 

 

) a00

 

=

 

 

 

2

 

0

= a

 

2

)

 

 

 

 

= a

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

= 2

 

2

 

0

2 a02 1

 

 

 

2a0

 

 

+

 

 

p2

a0

 

+

2

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

whi h is indeed an id

ity.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

in the rst line of (70), it is lear that

 

 

is positive

Sin e

02= 2 > 0 enters the integral for

s=n

s=n

for 2 ! 0: Therefore, the nal result is

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s=n

? 0

 

for

 

 

7 p2

 

 

 

 

:

 

type

II

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

(72)

The

 

 

\type I" and \type II" for

 

 

 

 

 

r ondu tors were oined

y Abrikosov,

and it was the

existen e of ty

e II super ondu tors and a theoreti al predi tion by

Abrikosov, whi h paved the way

for te hninamesal ppli ations of super ondu tivity.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1A. A. Abrikosov, Sov. Phys.{JETP 5, 1174 (1957). 24

5 INTERMEDIATE STATE, MIXED STATE

 

 

 

, B < B ; where w

In

 

 

 

 

 

2 w

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

in a suÆ iently weak

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

the ideal diamagnetism, the Meissn

 

 

 

e t, and

ux quantization.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ChapterIn

ter 3

wonsifoundderedthat the di er n e between the thermodynami potentials in the normal

foundthe super ondu ting homogensuper onduphasestor

per volume without

 

 

 

 

 

 

elds may be

expressed

as ( f. (35))

 

 

 

 

V

h

n

 

 

ous

 

 

 

 

i

 

 

 

V

h

 

 

 

 

 

 

magneti 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

by

 

thermo

 

 

 

 

 

1

 

 

G (p; T ) G (p; T )

 

=

 

1

 

F (V; T ) F (V; T )

=

B

(T )

 

 

 

 

 

 

 

(73)

 

 

 

 

 

 

 

riti al eld B (T ): (W

 

 

negle t

here ag in the e e ts of pressure or of orre-

additional

 

energy eld rB

 

 

=2 0 for the

 

sup

 

 

 

 

 

 

 

 

phase

 

( f. (56a)) and

f makineti energy

spondi

g volume

 

 

hanges on B :)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j

 

 

in the

 

 

 

 

 

 

where the super urrents ow.

If

B

 

> B ;

density

~e=dynami4e t)j( = + 2ieA=~)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(Meissnerthe F Energy of

 

 

 

 

sup r ondu ti

 

 

g state

 

 

 

 

 

 

larger than that of the no

 

l state inan

 

If

 

mag eti

b

 

 

 

 

 

 

is appl ed to some v

 

 

 

 

part of

 

 

 

 

 

 

 

tor, it

y be expelled

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

eating an

ternal

 

eld

B

 

 

= B throughsuper ond

rrents, on the ost of

 

orrespond

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lume

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

thermodynami stabl

states. The external eld B at whi h the phase transition appolumernsar

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

3

 

 

2

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

and orresponding domain patt

 

 

long range

 

tera tions lik in ferro le tri s andrsurfaonduerromagnets,ting

 

 

 

homogeneous situati

 

. However, B itself may

 

 

 

 

tain

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

part re ted by urrents in another v

 

 

 

of the

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

and phase boundary energibe omesust also be onsidered.

There are

therefor

dependssupertheonduometrytor,

and on the phase boundary energy.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

the

super ondu termediateting state b omes instable there.

On ould think of a normal-state on athev island

5.1

 

The

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

of a type I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

depends

 

 

 

 

sh pe

Apply a hom geneous external eld B

 

 

 

 

to a super o super. ondu= B tor+ B

 

 

 

 

 

 

of the

 

 

 

 

ndu tor. There isstateertain point, at whi h B = B

 

 

> B

 

 

(Fig. 15). If B

 

 

 

> B ;

forming (Fig. 16).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ext

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

max

ext

ext

 

 

 

 

 

 

 

max

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Bext

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

Bext + Bm

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SC max

 

 

BmagnetimaxFIG. 15: Totaleld around(externalSCtypeplus indIsupered)-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

FIG. 16.

 

n

 

 

 

 

 

 

ondu tor.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

This, however, nnot be

either: the point of B

 

= B has now moved

to the super-

means that in the shaded norm

area B < B ; this area ust be ome super ondu tingagain (Fig. 16).

Forming of a onvex island woustabled ause the same problem

(Fig. 17).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

max

 

 

phases, whi h

ondu or to a point of the ph se boundary between the normal and

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Bmax

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

SC

 

 

 

 

 

 

 

 

SC

 

 

 

 

 

 

 

What

 

FIG. 17.

is

 

 

 

 

 

 

FIG. 18.

 

 

ally

forms

Bm

 

 

3 B

 

B

 

Bext

ternating

 

super ondu ting

 

 

 

 

ompli at d lamellous or

 

 

 

2

 

 

 

 

lamentous stru ture of al-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

the

eld

penetrates

 

 

 

 

 

 

 

 

and normal phases through

 

 

 

 

 

 

long rod

 

whiTherv oftruea ype I super on

 

 

 

sphere

 

 

 

(Fig. 18).

s

magnetizationthe geome

 

 

 

 

transition

 

It

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

du tor

 

 

 

di ren

 

 

-

 

 

 

 

 

 

 

 

thedepenshi lding super urreated

ts

 

 

 

 

 

 

rst order

ries

is

s

 

wn

 

Fig.

19.

 

 

 

 

 

 

be ause the eld

 

3.C,

tryb

 

 

 

 

 

 

 

 

oes.

 

 

In

Se tion

 

 

 

 

0

f

of the stray eld +

 

B =6 0

 

he phase tran ition

 

 

 

der.

 

 

 

 

 

the mov

-

 

 

+ energyof phase boundariesg

 

hinderedobtaineddefe ts, hen e

 

 

 

was

 

 

 

 

to be

rst for

 

 

 

there Generallyis h steresis

around

 

 

 

 

Figure 19:

 

 

men

of p

 

boundaries is

 

 

 

 

 

 

 

 

B .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

26

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.2

 

Mixed state of

type II super ondu tor

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

; at the lower

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

If the phase boundary

 

is

egative, germs of

 

 

 

 

phase may form well below B

riti al eld B

 

 

; and germs of super ondu ting phasenormaly form well above B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

; at the upper riti al

eld B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

energy.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

; in both asesenergyb gaining phase

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

small germs

1 andboundaryonst. The dimensionless Ginsburg-Landau equations

 

At B / B

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

+

2

 

=

 

:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(74)

(67) may be linearized:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i x

 

 

 

 

the external B- eld in z-dire tion (Fig. 20),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

We

= b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

 

= 0;

 

 

 

b

z

 

= b;

 

 

 

 

x

= by;

 

a

y

= a

z

= 0;

 

 

 

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

xapply

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

a

 

and assume germ laments along the eld lines:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Then, (74) is" ast into

 

 

=

 

 

 

(x; y):

 

 

 

#

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

by

 

 

2

 

 

 

 

 

 

=

 

:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

With

 

 

(x; y

 

 

 

i x

 

 

 

 

 

 

2

y

2

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= eipx

(y); p=(b ) = y0 this equation simpli es

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

to [ (1= 2)(

2

 

 

 

2)+b(y y0)2

= ; or, after multiplying

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

with =2 and b=dy

 

 

 

 

 

 

 

u2

(y y

0

)2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figure 20:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

"

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

1

 

 

 

#

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

de1ning

+

 

 

b2u2

 

 

=

:

 

 

 

 

(75)

This is the S hr•odinger equation for the ground state of a

 

2 du

2

 

 

2

 

 

2

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 B :

 

os illator with

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

! = b = =) =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Hen e,

 

 

 

 

 

 

 

 

B

(T ) = p2 B

 

 

harmoni

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(76)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(T ):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

If a g rm lose to

surfa e of a super2ondu tor at

 

= onst. is onsidered, then the u-

 

 

must be ut at some nite value. There, the boundary

ondition

(58) yields d =du = 0 (sin e oordinate= 0).

Theref

 

 

e, instead of the

boundary problem, the

symmetri ground state in a double os illator

with

a mirror plane may be onsidered (Fig. 21).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

(0) = 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

min E

0

= 0:59

~!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u

 

 

 

 

 

 

u

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

FIG. 21: The ground state of a double os illator.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A. A. Abrikosov, unpublished 1955; Sov. Phys.{JETP 5, 1174 (1957).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

27

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Hen e, at

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

3

=

 

B 2

 

= 1:7B 2

 

= 2:4 B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(77)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y may set in in a

 

 

 

 

 

0:59

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

In a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

layer of thi kness .

 

 

 

 

 

 

germs with

 

 

 

small

 

 

 

 

 

I super ondu tor, B

 

< B .

 

 

 

However, only below B

2

 

 

 

- alu

 

 

ould

 

 

 

where the

 

 

surfa2

e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

phase

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

stable in

ype I super-

ondu tor. Here,form

 

B

2

< B <superB germsondu tian only form with

 

non-zero minimal

 

-value, whi h is

superinhibitedonduypb etivitpositiv

 

 

 

 

 

energy. In this

 

region

theisuper ooled normal phase is arbitrarilyme astable. For

> 0:59=

2; B

3

> B ; and surfa e super ondu tivity maalreadyexist absolutelyabov B :

 

 

 

 

 

 

 

 

5.3

 

 

The

 

 

 

 

surfa e

 

 

 

ype II

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

line

in

 

 

 

 

is onsidered. In the h mogeneous

 

 

 

 

 

st te

To determine B

 

 

 

 

opposite

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ith

 

 

 

 

 

ux1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

eld is tuned

 

 

 

until the

 

 

 

 

 

 

rmal state g rm is forming. Ag in

w

 

= 1; the external

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ay suppose that

 

 

germ is forming along a eld line in z-

 

 

 

 

 

 

 

. Sin superthe phaseondu ting

 

energy is

 

egative, theremagnetiust besituatendention

y

 

 

 

 

form many fa e boundaries. However, the

 

 

 

 

 

 

s

 

 

 

ot form arbit arily small sin e w

 

 

k

 

w from (17)rst direthetionux onne ted withboundarynormal

germ inansuper ondu tor is quantized and anno

be smaller than

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

=

2 ~

super ondu tor

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(78)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 2

 

 

2B

 

= 2

 

2B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

We onsider a ux line of total ux

2e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

along the z-dire tion (Fig. 22):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Bz

 

 

 

 

 

 

 

j j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= j jei ; B = ezB( ); 2 = x2 + y2

 

 

O

 

 

 

 

FIG. 22: An isolated ux line.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e ould try to solv

the G nsburg-L n

 

 

au equations for that ase. However, there is no general

analyti solution, and the equat

 

 

are valid

lose to T

 

 

only, where

 

 

 

j is small. I

stead w

assume

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j j

 

 

 

 

. Then, from Ampere's

1; that is, ; and onsider only the region ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

law and

(6),

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

0js =

 

 

0

e~

j

 

j2

 

 

 

 

2 wh2ere

j2A

= onst

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

0

 

 

j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

~

 

 

 

 

 

 

 

m

 

1

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

2 0e2j j2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

A

;

 

 

 

 

hen e,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

2e

r A

 

2

 

 

2

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A + 2

 

 

 

B =

 

0

 

:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

W

 

integrate this

 

 

 

 

 

 

along a ir le

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

the ux line with radius and use Stokes'

theorem,

H

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

A) :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dsA = equationd (

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z

d

2

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

B

=

 

 

:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(79)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n B +arounds

 

r

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

28

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

The phase must in rease by 2 on a ir le around one uxoid.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Now, we take : Then, the rst term in (79) may be negle ted. We nd

0)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 2 dB

=

0

 

 

0

 

:

 

 

 

 

 

 

 

 

or

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B( ) = 2 2

ln

 

 

 

d

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(81)

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

The integration onstan

was hosen su h that (81) vanishes for & ; where a more a urate

 

By applying Stokes' theorem also to the se ond integral of (79), w

 

hav

for all

 

analysis of (79) is

 

 

 

 

 

to get the orre t asymptoti s.

 

 

 

 

 

B

 

 

 

2 B

 

= 0:

 

 

 

 

 

ne essaryB +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

d n

 

 

 

 

 

 

 

Sin e the right hand side does not hange if we v

 

 

 

 

 

 

 

the area of integration,

 

 

 

 

 

 

 

Z

2

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

 

 

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B 2

 

 

 

B = 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

must hold. In ylindri oordinates,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ary

1

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r2

=

 

 

 

 

+

 

 

 

2

2

 

+

 

z2

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

hen e,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B + 2

 

 

B = 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

or

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B00

 

+

 

B0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(82)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 B = 0:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

This equation is of the Bessel type. Its for large de aying solution is

 

 

 

 

 

 

 

(83)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B( ) =

 

 

 

 

0

 

K

 

 

 

 

! p

0

 

2

e =;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 2

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

!1

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

where K is M D nald's fun tion (Hankel's fun tion with ima inary argument), and the oeÆ ient

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

j =energy2

 

 

v;

kineti= j

j ;

 

has be n hosen to meet (80) for :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

of eld

 

 

 

 

 

 

 

 

 

and

 

 

 

 

 

energy of the super ur-

 

The energy per length of the ux line

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

rent:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

4e onsists

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B2

 

 

 

mB

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

 

 

 

+

 

2m

 

Bj2

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d2r

 

 

2

 

 

 

 

+

2

 

 

 

2

r

 

B

 

 

 

 

 

 

r

B =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

j

 

 

 

j

2

 

 

 

 

r

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z

 

 

 

 

B2

 

 

 

 

 

 

 

e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

Z

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

2 0

 

 

 

d2rB

 

B + 2

r

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

I

 

 

 

I

 

 

 

 

 

 

 

!ds

B

 

 

 

 

B :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

!1

 

29

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

rst integrand was shown to vanish for ; and the last ontour integral vanishes for ! 1.

TheW negle t the ontribution from . ; and nd with

 

 

 

 

 

 

)

 

0B

 

 

:

 

 

 

 

(84)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

2 B dB

 

 

 

0B

 

 

)

 

(0)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

0

 

 

 

 

 

 

d

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(80

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

With (81), the nal result with logarithmi a ura y (ln(=) 1) is

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

2

ln

 

 

 

=

 

 

 

 

2

2

 

ln :

 

 

 

 

 

 

(85)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

0

 

 

 

 

 

 

 

4

0

 

 

 

 

 

 

 

This result also proves that the total en

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

g one xoid ea h:

 

 

 

 

 

is minimum for ux lines ontaini

For a ux

line on

 

uxoids the

 

 

 

 

 

 

 

wo

 

ld be

 

 

 

2

while for

ux lines it would only be

n ( > 0).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

the super urren

 

 

around the vertex line. Its intera tion

 

In this analysis, B was the eld

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

energy per length withtaininghomogeneous exte nal eld in the same dire tion is

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z

 

 

2

 

BBext

 

=

0Bext

:

 

 

 

 

 

 

 

(86)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

reatedenergy

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(85) and (86) are equal at the low

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

= B

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

riti al eld B

ext

1

:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

1

=

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

ln

 

 

1:

 

 

 

 

 

 

(87)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 2

 

ln = B p

2

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

The phase diagr m of

t

II super ondu tor

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ig. 23. (There migh be a

phase with

 

 

shown in

 

 

 

 

 

modulated order

 

ameter under ertain onditions, theoreti ally

predi ted independently

spatiallyb Fulde and Ferell and bypeLarkin and Ovshinnikov; this

FFLO phase has not yet beenotherlea ly observed

experimentally.)

 

 

B

surfa e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B 2

B 3

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

FFLO?

 

 

 

 

 

 

 

mixed

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

phase

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s B 1 B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T

 

T

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figure 23: The phase diagram of a type II super ondu tor.

 

nergy is minim

 

A more d ailed numeri al al ulation shows that in

 

 

 

 

 

 

isotro

 

material

 

for a regular tria

gular latti e of the ux

 

 

 

 

 

in the

 

plane

perpendi ular to them.

From (87), at

B = B

1

the

de

sity of ux lines is ln

 

 

 

4 2

;

that is,

 

the

 

latti e

onstanthea

1

is obtained froum

2p

 

 

2

= ln :

 

 

 

 

 

 

 

a1 =linesp8

 

 

& :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(88)

a1

 

3=2 = 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 ln

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

30