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Effetto Meissner

1933
  • Walther Meissner
  • Robert Ochsenfeld
Superconduttore in laboratorio che dimostra l'effetto Meissner nella fisica dello stato solido.

(Immagine generata a solo scopo illustrativo)

Discovered in 1933 by Walther Meissner and Robert Ochsenfeld, the Meissner effect is the expulsion of a magnetic field from a superconductor during its transition to the superconducting state. When a material is cooled below its temperatura critica ([latex]T_c[/latex]) in the presence of a weak external magnetic field, it actively cancels all magnetic flux inside it, becoming a perfect diamagnet.

The Meissner effect is a defining characteristic of superconduttività, distinguishing it from a hypothetical perfect conductor. A perfect conductor, according to Lenz’s law, would trap any existing magnetic field inside it as it cools, because changing the flux would induce currents to oppose the change. In contrast, a superconductor actively expels the field. This expulsion is achieved by the generation of screening currents on the surface of the material. These currents create a magnetic field that perfectly cancels the external field within the bulk of the superconductor. The magnetic field penetrates only a small distance into the surface, known as the London penetration depth ([latex]\lambda[/latex]). This discovery was crucial because it showed that superconductivity is a true thermodynamic phase transition, not just a case of infinite conductivity. It provided a key piece of the puzzle that any microscopic theory of superconductivity would have to explain. The effect is the basis for the dramatic levitation demonstrations where a magnet floats above a high-temperature superconductor cooled with liquid nitrogen. The expulsion of the magnet’s field by the superconductor creates a repulsive force strong enough to counteract gravity.

L'effetto Meissner si interrompe quando il campo magnetico applicato è troppo intenso. Nei superconduttori di tipo I, la superconduttività viene bruscamente distrutta al di sopra di un campo critico [latex]H_c[/latex]. Nei superconduttori di tipo II, il campo inizia a penetrare nel materiale sotto forma di vortici di flusso quantizzati al di sopra di un campo critico inferiore [latex]H_{c1}[/latex], mentre il materiale rimane superconduttore fino a un campo critico superiore [latex]H_{c2}[/latex] molto più elevato.

UNESCO Nomenclature: 2211
- Fisica dello stato solido

Tipo

Proprietà fisica

Interruzione

Fondamento

Utilizzo

Uso diffuso

Precursori

  • scoperta della superconduttività (1911)
  • Equazioni di Maxwell dell'elettromagnetismo
  • Legge di Lenz
  • comprensione del diamagnetismo

Applicazioni

  • treni a levitazione magnetica (maglev)
  • cuscinetti magnetici superconduttori
  • diagnostica dei materiali superconduttori
  • dimostrazioni di fenomeni quantistici

Brevetti:

NA

Idee e potenziali innovazioni

  • sistemi di trasporto ad alta velocità senza attrito nei tubi a vuoto
  • strutture autoassemblanti che utilizzano campi magnetici programmabili e superconduttori
  • schermatura attiva per componenti elettronici sensibili contro le interferenze elettromagnetiche
  • manipolazione senza contatto di oggetti nella produzione e nella medicina
  • hoverboards using high-temperature superconductors
  • sistemi di stabilizzazione per architettura galleggiante
  • dispositivi di feedback tattile che creano forme tattili levitanti
  • rifiuti ordinamento systems using magnetic levitation to separate materials
  • pompe silenziose e senza attrito per fluidi corrosivi o sensibili
  • giroscopi con rotori levitanti per una navigazione ultra precisa
Related to: Meissner effect, superconductivity, diamagnetism, magnetic field expulsion, London penetration depth, temperatura critica, Type I superconductor, screening currents, magnetic levitation, phase transition.

Contesto storico

Effetto Meissner

1930
1931
1932
1933
1937
1940
1947
1930
1930
1931
1932
1936-01-01
1938
1940
1950

(se la data è sconosciuta o non rilevante, ad esempio "meccanica dei fluidi", viene fornita una stima approssimativa della sua notevole comparsa)

decimo anno anniversario

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