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量子化磁束とは何ですか？？

2004/08/23 16:35

この前もクーロン反発について教えて頂いたのですが、また「量子化磁束」という用語が出てきました。自由研究を早く終わらせないといけないので、至急、量子化磁束とは何か教えて下さい！！

takeru2911
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物理学
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apple-man
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2004/08/23 20:41 回答No.2

磁石からは磁界と呼ばれるものが発生し、この磁界が他の磁石に影響を与えてＮ極、Ｓ極同士の反発が起こったりします。　磁界の束を磁束といいます。電磁石からもこの磁束が発生していて、電磁石に流れる電流を増やすと、磁束も大きくなります。磁石の力の変化としてこれを捕らえることができます。　電流を変化させれば、いろいろな大きさの磁束を作れます。磁束の大きさは連続的に変えられるんです。　磁束が超電導体の中に入り込むと超電導状態が壊れてしまいますが、磁束の侵入と共に、全体の超電導状態が壊れてしまう物質を第一種超電導体といい、磁束が侵入した一部分だけの超電導状態が壊れる物質を第２種超電導体といいます。　この第２種超伝導体に、全体の超電導状態を壊さずに侵入できる磁束の大きさには制限がありどんな大きさでもいいというわけではありません。　その大きさは、参考ＵＲＬにあるように２．０７×１０（－１５乗）ＷｂＷｂ：ウェーバーという単位です。　この制限された大きさの磁束を量子化磁束と言います。　参考ＵＲＬの式を見ると、２ｅという文字が分母にあるのが分かると思います。このｅは、電子の持つ電荷の量で、２ｅ、つまり２×ｅという大きさが出てきているのは、超電導体の中では、原子の結晶構造自体の持つ、格子振動（フォノン）の生み出す引力が、電子同士が反発するクーロン力（電子間クーロン反発力）より大きく働くので、本来反発しあうはずの電子が２つづつ対になって運動している現われです。　この対になって運動する電子をクーパーペアと言います。　電子２つと言っても、実は粒子の分類で言うと、フェルミ粒子という分類の電子が、クーパーペアになる事によって、ボーズ粒子という、性質の全く違う粒子として振舞うようになっている事が、超電導の特徴です。

参考URL：: http://www.super.eee.tut.ac.jp/sc/m_quantum.html

質問者

お礼 2004/08/23 21:25

とてもわかりやすい説明で、ためになりました。これで、大分見通しがたってきました。親切に教えて頂いて本当に有り難う御座いました！！

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siegmund
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2004/08/23 21:03 回答No.3

超伝導体でリングを作ります．このリングを貫く磁束はΦ_0 = h/2e ≒ 2×10^(-15) [Wb] の整数倍しかとり得ないことが知られています． e は素電荷(-e が電子の電荷)，h はプランク定数，Wb は磁束の単位．このことを磁束量子化といいます．また，第二種超伝導体に磁場をかけて磁束が超伝導体に侵入するときも Φ_0 の磁束量子の集まりになっています．つまり，一様に磁場が入るのではなくて，Φ_0 の磁束量子が適当な間隔を空けて (間隔は磁場の強さと関係している)入るのです．通常は磁束は正三角形格子を組んでいて，アブリコソフ構造と呼ばれます．アブリコソフは2003年のノーベル物理学賞受賞者です． Φ_0 = h/2e の "2" は重要で，電子が対になっている (クーパー対，電荷は当然 -2e)ことと直接関連しています．

質問者