Product Design, Manufacturing & Innovation Resources
بيت » نظرية جينزبورغ-لانداو

نظرية جينزبورغ-لانداو

1950
  • Vitaly Ginzburg
  • Lev Landau
Laboratory experiment on superconductors illustrating Ginzburg-Landau Theory applications.

(صورة توضيحية فقط)

Developed in 1950 by Vitaly Ginzburg and Lev Landau, this is a phenomenological theory that describes superconductivity near the phase transition. It introduces a complex order parameter, [latex]\Psi[/latex], to represent the density of superconducting electrons. The theory successfully describes effects like the Meissner effect and predicts the distinction between Type I and Type II superconductors based on a single parameter, [latex]\kappa[/latex].

The Ginzburg-Landau theory is a macroscopic theory, meaning it does not explain the microscopic origin of superconductivity (which was later done by BCS theory), but it brilliantly describes the behavior of superconductors. It is based on Landau’s general theory of second-order phase transitions. The central idea is to write the free energy of the system as an expansion in powers of the order parameter [latex]\Psi[/latex] and its gradient. The order parameter is zero in the normal state and non-zero in the superconducting state. The free energy density is given by [latex]f = f_n + \alpha|\Psi|^2 + \frac{\beta}{2}|\Psi|^4 + \frac{1}{2m^*}|(-i\hbar\nabla – e^*\mathbf{A})\Psi|^2 + \frac{|\mathbf{B}|^2}{2\mu_0}[/latex], where [latex]\alpha[/latex] and [latex]\beta[/latex] are phenomenological parameters, [latex]\mathbf{A}[/latex] is the magnetic vector potential, and [latex]e^*[/latex] and [latex]m^*[/latex] are the effective charge and mass of the superconducting charge carriers. Minimizing this free energy yields the Ginzburg-Landau equations, which describe the spatial variation of [latex]\Psi[/latex] and the supercurrents. The theory defines two characteristic length scales: the coherence length [latex]\xi[/latex], over which [latex]\Psi[/latex] can vary significantly, and the London penetration depth [latex]\lambda[/latex]. Their ratio, the Ginzburg-Landau parameter [latex]\kappa = \lambda/\xi[/latex], determines the type of superconductor. If [latex]\kappa 1/\sqrt{2}[/latex], it’s Type II. This prediction of a second type of superconductor, which allows partial magnetic field penetration in a vortex lattice, was a major success of the theory, confirmed experimentally by Abrikosov in 1957.

UNESCO Nomenclature: 2211
– Solid state physics

يكتب

Theoretical Model

خلل

Substancial

الاستخدام

استخدام واسع النطاق

مقدمات

  • Landau’s theory of second-order phase transitions
  • معادلات لندن
  • discovery of the Meissner effect
  • الديناميكا الحرارية والميكانيكا الإحصائية

التطبيقات

  • تصنيف الموصلات الفائقة (النوع الأول مقابل النوع الثاني)
  • حساب المجالات والتيارات الحرجة
  • modeling of vortices in type ii superconductors
  • theoretical framework for phase transitions in other fields (e.g., فيزياء الجسيمات, cosmology)

براءات الاختراع:

NA

أفكار ابتكارية محتملة

  • التصميم الحسابي للمواد الفائقة الموصلية ذات المجالات الحرجة العالية
  • modeling of domain walls in ferroelectric and ferromagnetic مواد
  • محاكاة تكوين الأوتار الكونية في الكون المبكر
  • تطوير نظريات الحوسبة الكمومية الطوبولوجية
  • التنبؤ بسلوك مكثفات بوز-أينشتاين
  • تصميم أجهزة فائقة التوصيل ذات هندسة محددة لتثبيت التدفق
  • نمذجة تكوين الأنماط البيولوجية
  • تحليل عدم الاستقرار في ديناميكيات السوائل
  • إنشاء خوارزميات متقدمة لنمذجة مجال الطور في علم المواد
  • فهم آلية هيغز في فيزياء الجسيمات (نظير النسبية)
Related to: Ginzburg-Landau theory, order parameter, phase transition, Type I superconductor, Type II superconductor, coherence length, penetration depth, Abrikosov vortex, phenomenological theory, free energy.

السياق التاريخي

نظرية جينزبورغ-لانداو

1950
1950
1950
1950
1950
1957
1957
1950
1950
1950
1950
1950
1950
1957
1958

(إذا كان التاريخ غير معروف أو غير ذي صلة، على سبيل المثال "ميكانيكا الموائع"، يتم توفير تقدير تقريبي لظهوره الملحوظ)

أحدث الإضافات

أهم المنشورات والمقالات

أفضل الأدوات الأصلية

السنة العاشرة عيد

الصور والتنزيلات بالحجم الكامل متاحة فقط، ومجانية تمامًا، للأعضاء المسجلين.