(Image générée à titre d'illustration uniquement)
Développée en 1950 par Vitaly Ginzburg et Lev Landau, cette théorie phénoménologique décrit la supraconductivité au voisinage de la transition de phase. Elle introduit un paramètre d'ordre complexe, Ψ, pour représenter la densité d'électrons supraconducteurs. La théorie décrit avec succès des effets tels que… effet Meissner et prédit la distinction entre les supraconducteurs de type I et de type II sur la base d'un seul paramètre, [latex]kappa[/latex].
La théorie de Ginzburg-Landau est une théorie macroscopique, c'est-à-dire qu'elle n'explique pas l'origine microscopique de la supraconductivité (ce qui a été fait ultérieurement par la théorie BCS), mais elle décrit avec brio le comportement des supraconducteurs. Elle repose sur la théorie générale des transitions de phase du second ordre de Landau. L'idée centrale est d'exprimer l'énergie libre du système comme un développement en puissances du paramètre d'ordre Ψ et de son gradient. Le paramètre d'ordre est nul à l'état normal et non nul à l'état supraconducteur. La densité d'énergie libre est donnée par [latex]f = f_n + alpha|Psi|^2 + frac{beta}{2}|Psi|^4 + frac{1}{2m^*}|(-ihbarnabla – e^*mathbf{A})Psi|^2 + frac{|mathbf{B}|^2}{2mu_0}[/latex], où [latex]alpha[/latex] et [latex]beta[/latex] sont des paramètres phénoménologiques, [latex]mathbf{A}[/latex] est le potentiel vecteur magnétique, et [latex]e^*[/latex] et [latex]m^*[/latex] sont la charge et la masse effectives des porteurs de charge supraconducteurs. La minimisation de cette énergie libre conduit aux équations de Ginzburg-Landau, qui décrivent la variation spatiale de Ψ et des supercourants. La théorie définit deux longueurs caractéristiques : la longueur de cohérence ξ, sur laquelle Ψ peut varier significativement, et la profondeur de pénétration de London λ. Leur rapport, le paramètre de Ginzburg-Landau κ = λ/ξ, détermine le type de supraconducteur. Si κ ≥ 1/√2, il s'agit d'un supraconducteur de type II. Cette prédiction d'un second type de supraconducteur, permettant une pénétration partielle du champ magnétique dans un réseau de vortex, a constitué un succès majeur de la théorie, confirmé expérimentalement par Abrikosov en 1957.
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Théorie de Ginzburg-Landau
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