Фазовый градиент, векторный потенциал и ток в сверхпроводнике

Для сверхпроводника мы можем написать волновую функцию ψ как функция плотности р ( р ) частиц как

ψ ( р ) "=" р 1 / 2 ( р ) е я θ .

Это приводит к току плотности вероятности

Дж "=" м ( θ д А ) р ,

который, как я понял из чтения Vol.3, гл. 24 Фейнмановских лекций, можно рассматривать как волновую функцию всех куперовских пар и фактический ток заряда в материале.

Я изо всех сил пытался понять, как одно и то же выражение для тока приводит к различным результатам:

  • Если мы хотим вывести квантование потока, уравнение тока должно быть интегрировано в виде замкнутой кривой вокруг магнитного потока, в котором нет тока, приравнивая изменение фазы по замкнутой кривой и сам магнитный поток интегралом от А .
  • Чтобы вывести второе уравнение Лондона, мы должны принять θ "=" 0 . Как мы можем обосновать это, учитывая, что фазовый градиент является фундаментальным для объяснения квантования потока? Нам нужно θ раньше и сейчас это "=" 0 . Чем отличается эта ситуация?
  • Если предположить, что уравнение Лондона верно в случае квантования потока, то вокруг каждого вихря (для всего объема) должен быть ток, где есть ненулевой векторный потенциал. Почему это рассуждение неверно?
  • В джозефсоновском переходе ток связан с разностью фаз между двумя сверхпроводниками, опять же нам нужно θ , однако уравнения Лондона говорят нам, что ток должен быть связан только с векторным потенциалом А . Как мы можем понять это?

Ответы (1)

Суть здесь в том, что уравнение Лондона в виде Дж ( р ) "=" м р ( р ) А ( р ) не является калибровочно-инвариантным, поэтому он действителен только в конкретном калибре, где можно задать однородный электрический потенциал ф ( р ) "=" 0 . Это возможно, когда вы рассматриваете односвязный домен сверхпроводника в магнитном поле, но неуместно, когда вы описываете многосвязные домены, такие как сверхпроводящие кольца. В последнем случае вы действительно должны использовать более общее выражение Дж ( р ) "=" м ( θ ( р ) А ( р ) ) р ( р ) , который калибровочно инвариантен. Точно так же я предполагаю, что вы не можете описать эффект Джозефсона в этой калибровке, потому что вы не можете взять однородное поле ф ( р ) , из-за фазового градиента на переходе. Если вам нужна более подробная и унифицированная презентация, вы можете посмотреть эту ссылку https://www.wmi.badw.de/teaching/Lecturenotes/SLTTP%20I/SL_Chapter%203_2014.pdf . Если вы хотите получить более подробную информацию о конкретных вопросах, мы можем обсудить это. Однако я думаю, что причина вашей путаницы в основном связана с этим креплением датчика.