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गिन्ज़बर्ग-लैंडौ सिद्धांत

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

(यह छवि केवल उदाहरण के लिए बनाई गई है)

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
ठोस अवस्था भौतिकी

Type

सैद्धांतिक मॉडल

व्यवधान

ठोस

उपयोग

व्यापक उपयोग

शगुन

  • लैंडौ का द्वितीय-क्रम चरण संक्रमण का सिद्धांत
  • लंदन समीकरण
  • की खोज Meissner effect
  • ऊष्मागतिकी और सांख्यिकीय यांत्रिकी

आवेदन

  • सुपरकंडक्टरों का वर्गीकरण (प्रकार I बनाम प्रकार II)
  • क्रांतिक क्षेत्रों और धाराओं की गणना
  • modeling of vortices in type ii superconductors
  • theoretical framework for phase transitions in other fields (e.g., कण भौतिकी, cosmology)

पेटेंट:

NA

संभावित नवाचार विचार

  • उच्च क्रांतिक क्षेत्रों वाले अतिचालक पदार्थों का कम्प्यूटेशनल डिज़ाइन
  • modeling of domain walls in ferroelectric and ferromagnetic सामग्री
  • प्रारंभिक ब्रह्मांड में कॉस्मिक स्ट्रिंग्स के निर्माण का अनुकरण करना
  • टोपोलॉजिकल क्वांटम कंप्यूटेशन के लिए सिद्धांतों का विकास करना
  • बोस-आइंस्टीन संघनन के व्यवहार की भविष्यवाणी करना
  • फ्लक्स पिनिंग के लिए विशिष्ट ज्यामिति वाले सुपरकंडक्टिंग उपकरणों का डिजाइन तैयार करना
  • जैविक पैटर्न निर्माण का मॉडलिंग
  • द्रव गतिकी में अस्थिरताओं का विश्लेषण करना
  • पदार्थ विज्ञान में चरण-क्षेत्र मॉडलिंग के लिए उन्नत एल्गोरिदम का निर्माण
  • कण भौतिकी में हिग्स तंत्र को समझना (एक सापेक्षतावादी अनुरूप)
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.

ऐतिहासिक संदर्भ

गिन्ज़बर्ग-लैंडौ सिद्धांत

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

(यदि तिथि अज्ञात है या प्रासंगिक नहीं है, उदाहरण के लिए "द्रव यांत्रिकी", तो इसके उल्लेखनीय उद्भव का एक अनुमानित आंकड़ा प्रदान किया गया है)

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