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マイスナー効果

索引 マイスナー効果

マイスナー効果(マイスナーこうか Meissner effect, Meißner Ochsenfeld Effekt)は、超伝導体が持つ性質の1つであり、遮蔽電流(永久電流)の磁場が外部磁場に重なり合って超伝導体内部の正味の磁束密度をゼロにする現象である。マイスナー―オクセンフェルト効果 、あるいは完全反磁性とも呼ばれる。.

31 関係: 効果の一覧反磁性双対超伝導描像完全導体マックス・フォン・ラウエマイスナーロンドン方程式ヴァルター・マイスナーパラジウムリアクター (フルメタル・パニック!)ヒルヒェンバッハピン止め効果アハラノフ=ボーム効果スズ磁場侵入長磁石磁束磁気軸受磁気浮上磁気浮上式鉄道空中浮揚物理学に関する記事の一覧物質の状態誘導電流高温超伝導超反磁性超伝導重力勾配量子渦臨界磁場電磁シールドSLIDE

効果の一覧

効果の一覧(こうかのいちらん)は、固有名として使われる効果を示す。学問上の効果、社会一般で言われる効果を含む。効果の名称の後ろの注記は分野を示す。但し、特殊効果、視覚効果は除く。.

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反磁性

反磁性(はんじせい、diamagnetism)とは、磁場をかけたとき、物質が磁場の逆向きに磁化され(=負の磁化率)、磁場とその勾配の積に比例する力が、磁石に反発する方向に生ずる磁性のことである 。 反磁性体は自発磁化をもたず、磁場をかけた場合にのみ反磁性の性質が表れる。反磁性は、1778年にセバールド・ユスティヌス・ブルグマンス によって発見され、その後、1845年にファラデーがその性質を「反磁性」と名づけた。 原子中の対になった電子(内殻電子を含む)が必ず弱い反磁性を生み出すため、実はあらゆる物質が反磁性を持っている。しかし、反磁性は非常に弱いため、強磁性や常磁性といったスピンによる磁性を持つ物質では隠れて目立たない。つまり、差し引いた結果の磁性として反磁性があらわれている物質のことを反磁性体と呼ぶに過ぎない。 このように、ほとんどの物質において反磁性は非常に弱いが、超伝導体は例外的に強い反磁性を持つ(後述)。なお、標準状態において最も強い反磁性をもつ物質はビスマスである。 なお、反強磁性(antiferromagnetism)は反磁性とは全く違う現象である。.

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双対超伝導描像

双対超伝導描像(そうついちょうでんどうびょうぞう、)とは、量子色力学において、真空をカラー磁気単極子が凝縮した第二種超伝導体と見なすことでクォークの閉じ込めを説明するモデルである。1970年代に南部陽一郎、ヘーラルト・トホーフト、スタンレー・マンデルスタムらによって提唱された。.

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完全導体

完全導体(かんぜんどうたい、perfect conductor)とは電気抵抗がゼロの物質のこと。同じく電気抵抗がゼロの物質に超伝導体があるが、超伝導体は電気抵抗がゼロのほかに、マイスナー効果、磁束の量子化、ジョセフソン効果、ピン止め効果などのすべての現象を起こす。電気抵抗ゼロのみの物質が完全導体である。現在のところ、完全導体であり、超伝導体ではない物質は存在しない。超伝導として認められるには、完全導体とマイスナー効果を示す必要がある。電気抵抗がゼロであり、マイスナー効果がでないもの、あるいはただ単に電気抵抗がゼロのものを完全導体と呼ぶ。.

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マックス・フォン・ラウエ

マックス・テオドール・フェリックス・フォン・ラウエ(Max Theodor Felix von Laue、1879年10月9日 - 1960年4月24日) は、ドイツの物理学者。結晶によるX線の回折現象を発見し、X線が電磁波であることを示した。その業績により1914年のノーベル物理学賞を受賞した。光学、結晶学、量子力学、超伝導、相対性理論といった分野への科学的貢献に加え、約40年に渡ってドイツの科学的研究開発の進歩を管理する立場でも貢献した。特に第二次世界大戦後のドイツ科学界の再生に貢献した。また、国家社会主義には強く反対した。.

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マイスナー

マイスナー (Meissner, Meißner) は、ドイツ語圏の姓、地名。.

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ロンドン方程式

ンドン方程式(ロンドンほうていしき、London equation)とは、超伝導の特徴の1つであるマイスナー効果に対して現象論的な解釈を与える方程式のことである。 ロンドン兄弟(フリッツ・ロンドンとハインツ・ロンドン)によって導きだされたのでロンドン方程式という。この方程式で使うλ(ラムダ)をロンドンの侵入長(しんにゅうちょう、London penetration depth)という。.

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ヴァルター・マイスナー

ヴァルター・マイスナー フリッツ・ヴァルター・マイスナー(Fritz Walther Meißner (Meissner), 1882年12月16日 - 1974年11月16日)は、ドイツの物理学者。超伝導の特性の1つであるマイスナー効果を発見した。.

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パラジウムリアクター (フルメタル・パニック!)

パラジウムリアクター(Palladium Reactor)は、賀東招二作の小説『フルメタル・パニック!』に登場するパラジウムを用いた架空の常温核融合炉である。.

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ヒルヒェンバッハ

ヒルヒェンバッハ (Hilchenbach) は、ドイツ連邦共和国ノルトライン=ヴェストファーレン州アルンスベルク行政管区のジーゲン=ヴィトゲンシュタイン郡の市である。.

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ピン止め効果

ピン止め効果(ピンどめこうか、flux pinning、磁束ピン止めともいう)とは、磁束が第二種超伝導体の内部にあるひずみや不純物などの常伝導部分に捕らえられ、ピンで止めたように動かなくなる現象。第二種超伝導体において、外部磁場が臨界磁場Hc1とHc2の間にあるときに起こる。.

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アハラノフ=ボーム効果

アハラノフ=ボーム効果(アハラノフ=ボームこうか、Aharonov–Bohm effect)は、電子のような電荷を持つ粒子が、空間の電磁場のない領域において電磁ポテンシャルの影響を受ける現象である。アハラノフ=ボーム効果の名は、1959年にその存在を指摘したヤキール・アハラノフとデヴィッド・ボームに因み、両名の頭文字を取ってAB効果(AB effect)と略記されることもある。また、ときにアハラノフの名はアハロノフとも綴られる。 アハラノフ=ボーム効果は、電荷を持つ粒子に対するハミルトニアンが電磁ポテンシャルを含むことと、シュレーディンガー方程式などの量子力学における基本方程式がゲージ変換に対して不変であることに関係している。ハミルトニアンが電磁ポテンシャルを含むことは古典論における解析力学からの結果であり、また量子力学においては、正準量子化の方法を経て量子力学が古典力学と対応するための要請である。ゲージ変換に対する不変性については、古典的な電磁気学におけるマクスウェル方程式がゲージ変換不変であることからの要請である。アハラノフ=ボーム効果はこれらの古典論からの要請を量子力学に適用した場合に現れる量子効果であると言える。.

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スズ

(錫、Tin、Zinn)とは、典型元素の中の炭素族元素に分類される金属で、原子番号50の元素である。元素記号は Sn。.

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磁場侵入長

磁場侵入長(じばしんにゅうちょう)、略して侵入長(しんにゅうちょう)とは、超伝導体において外部の磁場がどの程度内部に侵入してくるかを表す量で、通常λやλLという形で表記される。表面からλLだけ内側に入ると、磁場は表面での1/eに等しくなる。 磁場侵入長は、ロンドン方程式とアンペールの法則から導き出される(このことから、ロンドンの侵入長と呼ばれることもある)。x軸の正の側に超電導体が置いてあるとして、超伝導体のない側ではz軸の正の向きに磁場B0がかかっているとすると、超伝導体内部の磁場は次の形で表される。 上の式から、λLだけ内側に入ると磁場の大きさが1/eとなることがわかる。 λLは以下のように表される。 これらの式で、m、n、qはそれぞれ粒子の質量、濃度、電荷である。 磁場侵入長は超流動密度によって決まるが、この超流動密度は高温超伝導体の転移温度を決める重要な量である。エネルギーギャップに節のある超伝導体では、磁場と超流動密度が相互に影響するため、絶対零度での侵入長は磁場に依存する。すなわち、絶対零度での侵入長の厳密な測定が高温超伝導の理解のために重要となってくる。超伝導体に固有の磁気構造がない場合、ミュオンスピン分光で侵入長を測定することができる。ミュオンスピンの緩和率σ(T)はλ²(T)に比例するため、侵入長を直接求めることができる。温度によって変化する超伝導体のエネルギーギャップの形に合わせてσ(T)も変化するので、エネルギーギャップの形だけでなく、高温超伝導の起源に迫る鍵ともなりうる。.

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磁石

磁石(じしゃく、、マグネット)は、二つの極(磁極)を持ち、双極性の磁場を発生させる源となる物体のこと。鉄などの強磁性体を引き寄せる性質を持つ。磁石同士を近づけると、異なる極は引き合い、同じ極は反発しあう。.

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磁束

磁束(じそく、英語:magnetic flux、磁気誘導束とも言う)とは、その場における磁界の強さと方向を、1(Wb)を1本とした線の束で表したものである。.

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磁気軸受

磁気軸受(じきじくうけ、magnetic bearing)とは、回転体を磁気浮上によって支持する軸受である。 磁気軸受は、特殊環境下における回転機(例えば、ターボ分子ポンプ、遠心圧縮機、電力貯蔵用フライホイールなど)に利用されている。 磁気軸受は磁気浮上による非接触支持を行うため、摩耗がない。 そのため、潤滑油が不要であり、軸受の寿命は半永久的である。 潤滑油を必要としないため、従来の軸受では困難であった真空環境や超低温環境での運転が可能となる。 しかし、高コストで従来の軸受に比べ大型であるため、実用化されている分野は限られている。 また、磁気軸受は宇宙環境での使用に有利であると考えられるが、信頼性の点から実用化が妨げられているようである。.

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磁気浮上

磁気浮上(じきふじょう、magnetic suspension)は、磁力のみによって物体を空中浮揚させる方法を指す。マグレブとも。重力に抗する力として電磁気力が用いられる。 いくつかの場合には、浮上のための力としては磁気浮上を用いるものの安定化のために微小な力を加える支持機構が用いられる。これは擬似磁気浮上(pseudo-levitation)と呼ばれる。 磁気浮上式鉄道、磁気軸受、商品展示などに用いられる。.

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磁気浮上式鉄道

超電導リニア L0系。2015年4月に山梨実験線にて世界最高速度603km/hを記録。 トランスラピッド(上海トランスラピッド) リニモ) 磁気浮上式鉄道(じきふじょうしきてつどう、Maglev)とは、磁力による反発力または吸引力を利用して車体を軌道から浮上させて推進する鉄道のこと。英語では"Maglev"(マグレブ) と呼称し、「磁気浮上」を表す"Magnetic levitation"が語源である。磁気浮上式鉄道はその近未来性からリニアモーターカーの代表格でもある。1971年、西ドイツで Prinzipfahrzeug が初めての有人走行に成功した。 世界で開発されている主な磁気浮上式鉄道には、常伝導電磁石を用いる方式(トランスラピッド、HSSTなど)、と超伝導電磁石を用いる方式(超電導リニアなど)があり、有人試験走行での世界最高速度は2015年4月21日に日本の超電導リニアL0系が記録した603km/hである。 現在、上海トランスラピッドとHSSTの愛知高速交通東部丘陵線(愛称:リニモ)および韓国の仁川空港磁気浮上鉄道、中国の長沙リニア快線が実用路線の営業運転を行っている。なお、超電導リニアによる中央新幹線は、東京 - 名古屋間で2027年の先行開業、さらに東京 - 大阪間で2045年の全線開業を目指して計画が進められている。.

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空中浮揚

中に固定された状態にある超伝導体液体窒素で摂氏-200度に冷却された状態で超伝導を起こしている。「温まって」しまうと超伝導体でなくなるため、絶えず冷却していないとこの空中浮揚は終わってしまう。 空中浮揚(くうちゅうふよう、Levitation)とは、物体(特に固体)が空中にとどまること。重力に逆らっているようにも見えるが、基本的には重力以外の他の力によって支えられている。単に浮いている場合には、空中浮遊(くうちゅうふゆう)とも呼ばれる。 また、物体が空中で移動している状態は、飛行(ひこう)と呼ばれる。.

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物理学に関する記事の一覧

物理学用語の一覧。物理学者名は含まない。;他の物理学関係の一覧.

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物質の状態

物質の状態は、相の違いにより区別される物質の状態である。 歴史的には、物質の状態は巨視的な性質により区別されていた。即ち、固体は定まった体積と形を持つ。液体は定まった体積を持つが、形は定まっていない。気体は体積も形も定まっていない。近年では、物質の状態は分子間相互作用によって区別されている。即ち、固体は分子間の相互配置が定まっており、液体では近接分子は接触しているが相互配置は定まっていないのに対し、気体では分子はかなり離れていて、分子間相互作用はそれぞれの運動にほとんど影響を及ぼしていない。また、プラズマは高度にイオン化した気体で、高温下で生じる。イオンの引力、斥力による分子間相互作用によりこのような状態を生じるため、プラズマはしばしば「第四の状態」と呼ばれる。 分子以外から構成される物質や別の力で組織される物質の状態も、ある種の「物質の状態」だと考えられる。フェルミ凝縮やクォークグルーオンプラズマ等が例として挙げられる。 また、物質の状態は相転移からも定義される。相転移は物質の性質の突然の変化から構造の変化を示すものである。この定義では、物質の状態とは他とは異なった熱力学的状態のことである。水はいくつかの異なった固体の状態を持つといえる。また、超伝導の出現は相転移と関連していて、「超伝導状態」という状態がある。液晶や強磁性が相転移により特別の性質を持つのと同様である。 相転移のダイアグラム.

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誘導電流

誘導電流(ゆうどうでんりゅう、)とは、閉回路に電磁誘導が生じる際に発生する電流である。 金属板に渦状に生じるものを渦電流という。.

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高温超伝導

温超伝導(こうおんちょうでんどう、high-temperature superconductivity)とは、高い転移温度 で起こる超伝導である。.

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超反磁性

超伝導体は磁場中に置かれたとき本質的に完全反磁性材料として振る舞い、磁場を排除するため、磁束線が完全がその領域を避ける 超反磁性もしくは完全反磁性は特定の材料を低温下にしたときに起きる現象であり、透磁率が完全になく(すなわち磁化率 \chi_.

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超伝導

超伝導(ちょうでんどう、superconductivity)とは、特定の金属や化合物などの物質を非常に低い温度へ冷却したときに、電気抵抗が急激にゼロになる現象。「超電導」と表記されることもある。1911年、オランダの物理学者ヘイケ・カメルリング・オンネスにより発見された。この現象と同時に、マイスナー効果により外部からの磁力線が遮断されることから、電気抵抗の測定によらなくとも、超伝導状態が判別できる。この現象が現れるときの温度は超伝導転移温度と呼ばれ、この温度を室温程度に上昇させること(室温超伝導)は、現代物理学の重要な研究目標の一つ。.

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重力勾配

重力勾配(じゅうりょくこうばい、)は、重力加速度が空間的に変化する割合である。重力傾斜ともいう。 重力勾配の測定は、石油、ガス、鉱業関連企業が、地下の密度から効果的に岩石の分布を知るのに使用されている。重力勾配の情報から、石油、ガス及び鉱物に正確に到達するための地下の重力異常の図を作成することができるのである。また、水中の物体の検知や水深の測定(測深)にも用いられる。.

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量子渦

量子渦(りょうしうず、quantum vortex)とは、超流動や超伝導において現れる位相欠陥である。 量子渦の存在は、1940年代後半、超流動ヘリウムに関してラルス・オンサーガーによって初めて予言された。オンサーガーは量子渦の存在が超流動の循環を記述することを指摘し、超流動相転移が渦の励起を引き起こすことを予想した。オンサーガーによるこれらの考えは、1955年にリチャード・P・ファインマンによってさらに拡張され、1957年にはアレクセイ・アブリコソフによって、第二種超伝導体の相転移を説明するため用いられた。 1950年代後半には、が超流動ヘリウム4中に振動するワイヤを張ることで、量子渦を実験的に観測することに成功し、後に、第二種超伝導体や冷却原子気体のボース=アインシュタイン凝縮においても観測されている。 超流動における量子渦は、循環の量子化に対応し、超伝導における量子渦は、磁束の量子化に対応する。.

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臨界磁場

臨界磁場(りんかいじば、Hc)とは、超伝導状態を破壊してしまう磁場の値のこと。外部からの磁場が臨界磁場より強くなければ、超伝導体はマイスナー効果により磁場を排除するが、磁場が臨界磁場を超えると超伝導状態ではなくなってしまう。磁場の反応の違いから超伝導体には第一種超伝導体と第二種超伝導体の二種類がある。第二種超伝導体はHc1とHc2の2つの臨界磁場を持つ。これからは以下の項目で述べる。.

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電磁シールド

電磁シールド(でんじシールド)とは、導体製の障壁で二つの場所を仕切って、二つの場所の間を電磁場が流れるのを制限するための処理である。 代表的な例としては、電気装置を外界から隔てるために囲いを設けたり、ケーブルが通る場所の環境から電線を隔てるために、ケーブルにシールドを施したりといったことが挙げられる。 無線周波数の電磁波を遮断するために電磁シールドを用いることは、RF 遮蔽(アールエフしゃへい)としても知られている。 電磁シールドは、電波、電磁場、静電場の結合を低減させることができるが、しかしながら、静磁場や低い周波数の磁場を低減させることはできない(静電場を遮断させるために用いられる導体の囲いはファラデー・ケージとして知られている)。 電磁シールドで低減される量は、シールドに使用する物質、その厚さ、遮蔽する容積と対象とする場の周波数、大きさ、形、遮蔽板の中の入射する電磁場に対する開口部の向きに非常に依存する。.

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SLIDE

SLIDEはレクサスによって開発されたホバーボードである。ボードは断熱構造の内部に液体窒素で冷却される2個の大型高温超伝導体を備え、マイスナー効果によって永久磁石が敷設された道路上で浮上する。.

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