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常伝導

索引 常伝導

常伝導(じょうでんどう)とは、導体が超伝導になっていない状態(常伝導状態)、または、超伝導現象を起こさない導体(常伝導体)のことである。超伝導物質の中の不純物や超伝導になりきれていない部分は常伝導相と呼ばれる。電気抵抗ゼロの物質である超伝導体が発見されてから出来た言葉であり、超伝導とは対の意味で使われる。.

15 関係: マイスナー効果レトロニム一覧ピン止め効果アルファ磁気分光器クライオトロンクーロンブロッケード空中浮揚相転移超伝導超伝導転移端センサー超伝導電磁石転移温度臨界電流臨界温度電荷密度波

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。.

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レトロニム一覧

レトロニム一覧(レトロニムいちらん)は、レトロニムの一覧である。「レトロニム」とは旧来からある「もの」や「概念」が、新たに誕生した同種の区別されるべきものの登場により、区別されるために用いられる「新たな表現や用語」のことである。 「←」の右側に、もともとは何と呼ばれていたかを示す。 なお新しいものができた際に、それまで○○とだけ呼ばれていた古い方を「旧○○」、「第一次○○」、「○○1世」と呼ぶ例はあまりに多いのでここには載せない。.

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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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アルファ磁気分光器

アルファ磁気分光器(Alpha Magnetic Spectrometer)は、国際宇宙ステーションに搭載されている素粒子物理学の実験装置である。AMS-02とも呼ばれる。宇宙線を測定し、様々な種類の未知の物質を調査することを目的に設計されている。この実験によって宇宙の構造がより明確にされ、暗黒物質や反物質の性質を解明する手がかりになることが期待されている。代表研究者はノーベル物理学者のサミュエル・ティンで、機体の最終試験はオランダにある欧州宇宙機関のヨーロッパ宇宙研究技術センターで行われ、2010年8月にフロリダのケネディ宇宙センターに搬送された。当初は同年7月のスペース・シャトルエンデバー号の最後の飛行となるSTS-134(エンデバー号)で打ち上げられる予定であったが延期され、AMS-02を載せたSTS-134は2011年5月に打ち上げられた。 AMS-02の初期観測報告は、2013年4月3日に行われ、宇宙線の中から暗黒物質(ダークマター)の証拠を検出した可能性があると発表した。しかし、他の天文現象であった可能性も残っているため、引き続き観測・分析を続けて明らかにしていくとした。.

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クライオトロン

ライオトロンは超伝導を使用したスイッチの一種。 クライオトロンは超伝導体は外部磁場が臨界磁場を超えると常伝導状態に転移するという原理に基いて動作する。これは非常に単純な構造で、臨界温度 の異なる二本の超伝導ワイヤからなる。 クライオトロンはマサチューセッツ工科大学リンカーン研究所の ダドリー・アレン・バックにより発明された。.

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クーロンブロッケード

ーロンブロッケード(くうろんふろつけえと、Coulomb blockade, CB)とは、接合容量が低いトンネル接合を一つ以上含むような電子素子において、バイアス電圧が小さい時に電気抵抗が増大する現象である。 その名はシャルル・ド・クーロン (Charles-Augustin de Coulomb) にちなむ。.

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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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相転移

転移(そうてんい、英語:phase transition)とは、ある系の相(phase)が別の相へ変わることを指す。しばしば相変態(そうへんたい、英語:phase transformation)とも呼ばれる。熱力学または統計力学において、相はある特徴を持った系の安定な状態の集合として定義される。一般には物質の三態(固体・固相、液体・液相、気体・気相)の相互変化として理解されるが、同相の物質中の物性変化(結晶構造や密度、磁性など)や基底状態の変化に対しても用いられる。相転移に現れる現象も単に「相転移」と呼ぶことがある。.

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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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超伝導転移端センサー

超伝導転移端センサー (ちょうでんどうてんいたんセンサー、Transition Edge Sensor、TES) は、超伝導物質がある温度(超伝導転移温度または臨界温度)を境として、常伝導状態から超伝導状態へ、またはこの逆方向に 数ミリケルビン 以内で急速に相転移を起こす性質を利用した、非常に高感度な熱量センサー(マイクロカロリメータ)である。 超伝導物質としては、通常はアルミニウム、チタンまたはタングステンが用いられる。センサー中では、超伝導物質は超伝導転移温度より極くわずか低温の状態に保持され、境界域の近傍で超伝導状態を保った状態に置かれる。ここに、極く少量でも外部からの熱エネルギーの流入による温度上昇があれば、超伝導物質は超伝導転移温度より高温となり、超伝導状態は壊れて常伝導状態に相転移する。これは電気的には抵抗値の急激な上昇として観測される。 外部からの熱エネルギーの流入による温度上昇は、センサー素子の熱容量がより小さければ、より大きくなるので、センサー素子を極力小さくし、測定対象以外の熱エネルギーから絶縁することにより、より高感度を達成できる。現在の半導体プロセスを応用したMEMS製造技術を用いて作成された極小のセンサー素子では、光子1個分のエネルギーの吸収に起因する温度上昇さえも測定可能となっている。 このため、多数のセンサー素子を平面に配置したセンサーアレイは、ボロメータ型撮像素子として使用可能であり、光子の持つエネルギーを熱エネルギーに変換して、その値を直接測定することから、原理的にはセンサーの閾値を超えるエネルギーを持つ任意の波長の光子を、1個ごとに観測できることになる。実際、ガンマ線、X線から赤外線、100GHz程度のマイクロ波に至るセンサーが実用化されている。マイクロ波用TESは、電波天文学の分野において、南極点望遠鏡、アタカマ宇宙望遠鏡およびプランク衛星で宇宙マイクロ波背景放射の観測用センサーとして実用化されている。.

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超伝導電磁石

宮崎実験線で使用されていたMLU 001の超伝導電磁石,超伝導現象を作り出す為に上部に液体ヘリウムタンクが設置されている 超伝導電磁石(ちょうでんどうでんじしゃく、superconducting magnet、SC magnet)とは、超伝導体を用いた電磁石のことである。超伝導体は電気抵抗がなく発熱の問題もないので、通常の電磁石よりも強力な磁力を発生させることができる。核磁気共鳴分光法(NMR)、核磁気共鳴画像法 (MRI) ですでに実用化されており、もっとも超伝導現象を一般的に用いているものである。今後は磁気浮上式鉄道での実用が期待されている。超伝導磁石と書かれることもあり、工学分野では超電導電磁石(超電導磁石)とも書かれる。.

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転移温度

転移温度 (てんいおんど、Transition temperature) は相転移を起こす温度のこと。転移温度をTcと書くこともあるが、異なる場合もある(例:反強磁性におけるネール温度をTNと書いたりする)。 超伝導において、常伝導から超伝導、超伝導から常伝導に相転移する温度のことを超伝導転移温度、あるいは転移温度という。または、臨界温度ともいう。記号はどちらもTc(critical temperature)を使う。 このTcは、BCS理論の中でも最も有名な次の理論式、デバイ温度ΘD、状態密度N(0)、相互作用強さVで表される。 Tc.

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臨界電流

臨界電流(りんかいでんりゅう)とは超伝導体に流せる限界の電流の値のこと。電気抵抗がゼロの超伝導体だが、どんなに大きな電流でも流せるわけではなく、ある値よりも大きな電流になると突然電気抵抗が発生して常伝導に転移してしまう。.

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臨界温度

臨界温度(りんかいおんど、critical temperature、Tc)とは、.

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電荷密度波

電荷密度波(でんかみつどは、charge density wave.、略称: CDW)とは鎖状化合物や層状結晶でみられる電子の秩序状態で、電子が濃淡を持つネバネバした液体のようにふるまうものである。CDWの中では電子は定在波様式を作っている。この波が全体として平行移動することで、CDWに参加している電子は高い相関を保ったまま集団的な電気伝導を担うことができる。これは超伝導体の集団的伝導と似ているが、CDW電流はとぎれとぎれに流れる特徴がある。その様はまるで蛇口からポタポタと滴る水滴である。以下の節で論じるように、電流が断続的になる原因は不純物によるピン止め効果、および、CDW中に生じる位相欠陥対の間の静電相互作用だと考えられている。 CDWは電子の波動性によって発生するもので、量子力学における粒子と波動の二重性の顕れの一つである。CDWが発生すると電荷密度は空間変調を生じ、周期的に電荷の濃い部分を持つようになる。これは互いに逆の運動量を持つ電子状態(波動関数)が混成することで作られた定在波である。ギターの弦に立つ定在波は互いに逆の方向に運動する二つの進行波が干渉したものだが、CDWも同じように考えることができる。 CDWは電荷密度の波であるだけでなく、結晶格子の周期ひずみ(超格子)をともなっている。CDW状態を取りうるのは擬一次元もしくは擬二次元の層状構造を持つ金属結晶で、前者は光沢のある細長いリボン状(NbSe3など)、後者は光沢のある平板状(1T-TaS2など)の物質である。 CDWの存在は1930年にパイエルスによって予言された。金属の伝導帯はフェルミ波数 の位置まで占有されており、そこでのエネルギーの値がフェルミエネルギー である。パイエルスによれば、一次元金属には にエネルギーギャップを形成することで電子系のエネルギーを低下させようとする不安定性がある。このようなギャップが開く上限の温度をパイエルス転移温度 という。 電荷密度ではなく、電子のスピンが空間的な変調を受けて定在波を形成した場合スピン密度波(spin density wave、SDW)と呼ばれる。SDWは上向きスピンと下向きスピンの二つのサブバンドそれぞれに生じたCDWが逆相で重ね合わされたものとみなすことができる。.

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