Vortex Physics And Flux Pinning pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Nova Science Pub Inc

作者:Narlikar, Anant V. (EDT)

出品人:

页数:270

译者:

出版时间:

价格:210

装帧:HRD

isbn号码:9781594543043

丛书系列:

图书标签:

• Vortex Physics
• Flux Pinning
• Superconductivity
• Condensed Matter Physics
• Materials Science
• Magnetism
• Topological Defects
• Phase Transitions
• Applied Physics
• Nanomaterials

好的，这是一份关于一本名为《磁通线动力学与钉扎效应：超导体的核心物理学》的图书简介，该书深入探讨了超导态下磁通线的复杂行为及其在材料中的固定机制，旨在为读者提供一个全面且深入的理解框架。 --- 图书名称：《磁通线动力学与钉扎效应：超导体的核心物理学》 内容简介 本书旨在全面而深入地剖析超导材料中磁通线动力学与钉扎效应的物理机制。超导现象，尤其是当磁场介入时，其行为的复杂性远超传统导体。理解如何控制和利用这些磁通线——它们是量子化的磁通量在超导体内部的体现——是实现高效超导应用的关键所在。本书将从基础理论出发，层层递进，直至探讨前沿的研究课题，为物理学家、材料科学家、工程师以及高年级本科生提供一个坚实的理论基础和实践指导。 第一部分：超导基础与磁通线的量子化起源 本书的开篇将为读者构建理解磁通线现象的理论基石。首先，我们将回顾经典的伦敦方程与吉恩斯-朗道（Ginzburg-Landau, GL）理论，阐述超导序参量$Psi(mathbf{r})$的物理意义及其在空间上的变化。重点将放在第二伦敦方程上，它揭示了磁场在超导体内部的穿透深度$lambda$的概念，这是后续讨论所有磁场相关现象的基础。 接着，我们将深入探讨磁通线的量子化。通过分析环绕超导体的磁通量，并结合量子力学中的单值性条件，本书将严谨地推导出磁通量量子$Phi_0 = h/(2e)$的精确值。我们阐述了伦敦规范下，单根磁通线（称为磁通涡旋或Abrikosov涡旋）的精确数学描述，包括其核心的正常态区域半径 $xi$（相干长度）和外围的磁场衰减。 第二部分：阿布里科索夫涡旋晶格与磁通流变学 在远低于临界磁场$H_{c2}$的条件下，当磁场穿透 II 类超导体时，磁通线会以规则的阵列形式排列，形成涡旋晶格。本书详细分析了两种最常见的晶格结构：三角晶格（Lattice）和方形晶格。我们将运用能量最小化原理，计算涡旋之间的相互作用能，特别是它们之间长程的排斥力和短程的吸引力，并推导出使得晶格结构稳定的条件。 核心章节集中于磁通线的动力学。在存在驱动电流或温度梯度时，涡旋会发生运动，这种运动导致了能量耗散，从而破坏了零电阻态。我们引入了德鲁德-伦敦模型的扩展形式，用以描述涡旋在材料中的运动。详细分析了两种主要的运动模式： 1. 涡旋蠕变（Flux Creep）：在较低温度和较弱驱动力下，涡旋通过势垒的量子或热激活跳跃过程。我们将引入阿累尼乌斯模型和更精确的安德森-金模型（Anderson-Kim Model），解释零电阻状态的有限温度依赖性。 2. 涡旋滑动（Flux Flow）：在高驱动电流下，涡旋被驱动着沿着材料横向移动，产生可测量的电压（涡旋流电压）。我们详细分析了光咬合效应（Flux Pumping）和涡旋的线性响应理论，精确预测了电输运$V-I$曲线的形态和相关电阻。 第三部分：磁通钉扎效应：从缺陷到性能提升 磁通钉扎效应是II类超导体的应用精髓所在。如果涡旋可以自由移动，超导体的零电阻特性便会丧失。钉扎中心（Pinning Centers）是材料中存在的各种微结构缺陷，如第二相粒子、位错、晶界或空位，它们能够提供局部的能量势阱，从而“固定”住磁通线。 本书系统地分类和描述了钉扎中心的物理特性： 点缺陷钉扎：如空位或点状杂质，主要通过改变局域的相干长度$xi$来影响钉扎能。 线缺陷钉扎：如位错线，其对磁通线的钉扎强度通常较高。 面缺陷钉扎：如晶界或第二相颗粒，它们提供了最强的钉扎势阱。 我们基于卢梅尔（Lomer-Gor'kov）理论的现代扩展，详细推导了单个钉扎中心提供的最大钉扎力$F_p$的计算方法，重点分析了钉扎力与磁场强度$B$之间的依赖关系，特别是针对最大钉扎力密度 $J_c^{max}$的预测。 第四部分：钉扎景观与优化策略 理解如何优化钉扎效应是实现高临界电流$J_c$和高临界场$H_{c2}$的关键。本书探讨了现代高温超导（HTS）材料，特别是第二类熔融-束缚（Melt-Textured）或涂层（Coated Conductors）材料中的钉扎优化策略。 我们引入了多尺度钉扎理论，分析了复合材料中不同尺寸和密度的钉扎中心共同作用下的总钉扎效应。重点研究了协同钉扎（Collective Pinning）现象，即当磁通线间距小于或接近钉扎中心的平均间距时，钉扎力不再是简单叠加，而是表现出更复杂的集体行为。 此外，本书还专门开辟章节讨论了磁通雪崩（Flux Avalanches）这一非线性现象。在某些钉扎强度条件下，驱动力超过平均钉扎力时，磁通线会以爆发性的方式快速移动，这对于需要稳定运行的超导磁体（如MRI或聚变反应堆磁体）是极其危险的。我们将利用耗散模型来模拟和预测雪崩的起始条件和传播特性。 结论与展望 本书最后总结了当前磁通动力学研究的前沿问题，包括在极端高场下的量子磁通态、非均匀超导体中的钉扎复杂性，以及超导量子比特中磁通噪声的抑制技术。通过严谨的数学推导、清晰的物理图像和对实验现象的深入对照，《磁通线动力学与钉扎效应：超导体的核心物理学》为读者提供了从微观量子现象到宏观电输运特性的完整知识体系，是超导物理领域不可或缺的参考著作。 ---

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