量子化磁束とは何ですか？？

質問

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！！

回答No.2

apple-man · ベストアンサー

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）Ｗｂ
Ｗｂ：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

お礼

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！！

回答No.3

siegmund

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．

お礼

僕は中学２年生なので、理解することは難しいですが、大体はわかるような気がします。知識としてとっておきたいと思います。ご協力有り難う御座いました！！

回答No.1

takomari

ずいぶんと難しいテーマを選んじゃったんですね…。
とりあえず、超伝導関連のサイトがありましたので、どうぞ。

ちなみに量子化、とはある値の整数倍の値しかとり得ない状態になることです。

補足

そうなんですよ・・・難しいテーマにしすぎました。学校の選択学習は数学をとっているのですが、ここのテーマは微積にしてます。頑張ればやれないことないんと思うんですけど、身の程知らずでした。ご協力有り難う御座いました！！