Ciao

Max

Per quel che riguarda l'anisotropia, i cristalli di HTCSC (High Critical Temperature SuperConductors) sono strutturalmente anisotropi: quelli "storici" sono formati da strati di ossidi di rame ed altre strutture connettive (per esempio il YBCO). Per quel che ne so, tutti gli HTCSC sono caratterizzati da questo tipo di anisotropia strutturale. Anzi, una volta ho anche visto ad un seminario un SC organico che aveva la stessa struttura.

Hai in effetti ragione, purtroppo non esiste ancora una teoria soddisfacente per i HTCSC (che sono stati scoperti negli anni 80 se non vado errato).

I SC di secondo tipo, tra cui gli HTCSC, sono caratterizzati da 3 campi critici: Hc1 < Hc2 < Hc3.
Hc1 e' il campo massimo fino al quale si ha diamagnetismo puro (in sostanza si comportano come SC di primo tipo)
Hc1 < H < Hc2: in questa fase e' permessa la formazione di vortici, ovvero tubi di flusso di campo magnetico "quantizzato" (a rigore non e' il flusso del campo ad essere quantizzato ma il flussoide, che e' la somma del flusso e dell'integrale sul cammino che delimita la superficie su cui si calcola il flusso della super-corrente, per cui e' improprio dire che i vortici siano quantizzati).
Hc3 si riferisce al campo critico per la che distrugge la superconduttivita' superficiale.

Bisogna fare attenzione che il campo critico non e' in generale indipendente dalla corrente critica. Per esempio, i superconduttori di primo tipo per espellere il campo magnetico dal proprio interno (effetto Meissner) generano delle correnti non dissipative (di coppie di Cooper) che annullano il campo magnetico al proprio interno. Quando il campo magnetico da espellere eccede il campo critico si eccede la corrente critica.

Viceversa se forzi una corrente in un SC questa, IV legge di Maxwell, genera un campo magnetico; quando questo campo eccede il campo critico si distrugge lo stato SC. I SC di primo tipo hanno campi critici di poche decine di milli Tesla: sono inutili.

Per quel che riguarda i SC di secondo tipo, la possibilita' di "pinnare" i vortici ci permette di utilizzarli fino ai campi piu' elevati: per esempio i succitati NbTi e NbSn3 possono generare campi fino a 10-12 e 20 Tesla rispettivamente. A LHC sono stati usati magneti in NbTi perche' ne serviva una quantita' enorme ed il NbTi e' disponibile a livello industriale, e' malleabile e duttile.

Per concludere, non e' che voglio fare il sapientino --come ho fatto-- ma ho pensato che questo blog avesse un livello di discussione piu' elevato, che ho voluto conservare.

Il discorso dei problemi di collegamento mi giunge nuovo.... a cosa e' dovuto ?

Max

80 tonnellate di He4 gassoso significano (a pressione e temperatura ambiente) circa 450 mila m^3, se non vado errato. Se liquefatto, si ottiene un fattore di compressione di circa 800 che farebbe 560 m^3.

Mi pare sia un volume eccessivo per mantenere l'He liquido. Piu' plausibimente si comprimera' a 300 Atm e si mettera' in delle bombole.

L'He e' superfluido a temperature inferiori a 2.17 K e pressioni attorno al mbar. E' pertanto impensabile di mantenere l'He liquido e superfluido per la mera conservazione.

Il problema dei superconduttori ad alta temperatura e' che e' molto difficile fare connessioni elettriche. Invece il fatto che siano superconduttori di secondo tipo non c'entra nulla.

I superconduttori di primo tipo espellono il campo magnetico totalmente dall'interno; il campo massimo che sono in grado di espellere e' molto basso, sicuramente minore di 1 T. Le correnti superconduttive che questi superconduttori sono in grado di trasportare sono pertanto molto basse.

I superconduttori di primo tipo accettano il campo al loro interno sotto forma di linee di campo (grosso modo quantizzate e chiamate vortici). La corrente superconduttrice che fluisca all'interno di questi superconduttori esercita una forza di Lorentz sui vortici e tende a farli muovere; il moto dei vortici e' dissipativo. Quindi seppur il superconduttore sia nello stato superconduttivo, la sua resistenza e' non nulla. Fortunatamente imperfezioni reticolari ed altre cose tendono a essere dei buoni appigli (pin centers) per i vortici che quindi non si muovono.

Tutti i superconduttori usati per fabbricare magneti superconduttori (NbTi o NbSn3) sono superconduttori del secondo tipo con strong pinning. I magneti di LHC sono fabbricati con NbTi che e' facilmente disponibile sul mercato.

Mi stupisce di leggere che le teorie sui superconduttori siano giovani: la superconduttivita' e' stata scoperta nel 1911 ed e' il campo della fisica dello stato solido moderna (quantistica) piu' vecchio. La BCS sui superconduttori di primo tipo, come la teoria di Abrikosov che ha elucidato i meccanismi dei vortici nei superconduttori di secondo tipo sono del 1957. Prima di allora si puo' citare la teoria di Ginzburg-Landau (1950) che si basava sulla teoria di Landau delle transizioni di fase di secondo tipo (1940) oppure teorie fenomenologiche come quella dei London (1935).

Max

@QL:
Ad ulteriore complemento, da "strutturista meccanico" puro-e-duro, posso anche dire che non è perché un materiale è fragile (come i ceramici) che non è resistente. Dipende da come lo usi. E dipende anche dal "ceramico". Ci sono dei ceramici superconduttori che sono anche strutturalmente molto più resistenti delle leghe metalliche portate alla temperatura di superconduzione. Altri invece hanno una resistenza a compressione di svariati ordini di grandezza maggiore di quella a trazione, altri ancora... beh, ci siamo capiti. Tutti i ceramici, invece, hanno un tipo di rottura "a carico ultimo" che è di tipo "fragile", cioè avviene con deformazione plastica praticamente nulla e con liberazione quasi completa e immediata dell'intera energia di deformazione in energia di deflagrazione (o decoesione, come "chimicamente" più appropriato). In altri termini, ancora più appropriati, nessun ceramico è veramente "duttile", né "resiliente".
Peraltro, tanto per aggiungere un po' di confusione , moltissimi metalli e loro leghe (compresi gli acciai) hanno comportamento "fragile" pure loro, a bassissime temperature (prova a dare una martellata ad una sbarra di rame a 5K e vedrai cosa succede...). E ci sono leghe metalliche "progettate" apposta per avere comportamento "fragile" anche a temperatura ambiente (una famosissima è l'Anticorodal)...

Saluti

Max

Ciao

Max