Ich habe mich gefragt, ob die Durchschlagsfeldstärke für den Meissner-Effekt dem Zeeman-Effekt zugeschrieben werden kann? Ich kann letzteres (zusammen mit dem Stark-Effekt) als analoger zum Elektronenscreening ansehen, aber würde die Auswirkung auf die Zustandsdichte aufgrund der Verringerung der Entartung in irgendeiner Korrelation zu der kritischen Feldstärke stehen, die einen Supraleiter vom Typ II in den Phase mit quantisierten Wirbeln?
Die Wirbelphase kann auf zwei verschiedene Arten verstanden werden (natürlich streng gleichwertig): Energie der Oberfläche (schirmt der Supraleiter (SC) das Magnetfeld ab) vs. Energie des Volumens (ist die supraleitende Phase robust) oder Londoner Eindringlänge vs. Ginzburg-Landau Kohärenzlänge. Der Wirbel durchdringt den SC, wenn die Oberflächenenergie kleiner als die Volumenenergie wird (kurz gesagt, die Oberfläche wird für Magnetfelder durchlässig). Im Bild der Längenskala beginnt der Wirbel ins Spiel zu kommen, wenn die Londoner Penetrationslänge größer als die Kohärenzlänge wird. Dann müssen sich die Cooper-Paare – die eine Kohärenzlängengröße haben – mit einem Teil der magnetischen Energie im Volumen an die neue Situation anpassen. Sie beginnen also, Wirbelgitter zu bilden, da dies für die SC-Phase energetisch günstig ist.
Sowohl die London- als auch die Kohärenzlänge können tatsächlich vom Zeeman-Effekt abhängig sein, aber hier das Hauptproblem: Der Zeeman-Effekt ist wirklich klein im Vergleich zum sogenannten Orbitaleffekt (verantwortlich für die Lorentz-Kraft, wenn Sie so wollen). Eine Möglichkeit, den Orbitaleffekt zu beseitigen, besteht darin, ein quasi-2D-System zu erstellen und das externe Magnetfeld in der Ebene des Systems anzulegen. Ein anderer Weg ist die Verwendung sogenannter Schwerfermionen-Verbindungen. Beide Systeme killen den Orbitaleffekt: das erste, weil die Lorentzkraft senkrecht zum Magnetfeld steht und somit außerhalb des 2D-Systems gerichtet ist, das zweite, weil die Elektronen so schwer sind, dass das Magnetfeld sie nur schwer bewegen kann. Im Gegensatz dazu ist der Zeeman-Effekt in einfachen Modellen orientierungs- und massenunabhängig.
Abschließend können Sie den Meißner-Effekt modifizieren, wenn der Zeeman-Effekt wichtig wird, aber Sie müssen zuerst eine gute Situation finden, um den Orbitaleffekt zu ignorieren.
Wenn ich mich richtig erinnere, wird der Meißner-Effekt in Quasi-2D-Systemen durch einen starken Zeeman-Effekt teilweise aus dem von Ihnen genannten Grund (Aufspaltung des Elektronenniveaus) gelöscht. NB: Der Zeeman-Effekt wird in Studien mit kondensierter Materie normalerweise als paramagnetischer Effekt bezeichnet. Dennoch gibt es darüber noch einige Debatten. Es scheint von vielen Effekten abzuhängen (Verunreinigungen, Geometrie der Verbindung, Bandstruktur, Symmetrie des Ordnungsparameters, ...) Ich gebe Ihnen daher lieber keine Referenzen.
PS: Diese Antwort könnte vervollständigen, was Chris Gerig gesagt hat. Ich darf kurz sagen: Wenn der Zeeman-Effekt die Bühne der Supraleitung betritt, ist alles ein totales Durcheinander ! Aber das freut auch alle Physiker: Wie man diesen unordentlichen Raum sauber macht, ist dann eine Herausforderung :-) !
Ich denke nicht; der Zeeman-Effekt spielt hier keine Rolle, da dieser nur Energieniveaus von Atomen spaltet. Aber hier (in der Ginzburg-Landau-Theorie des Meissner-Effekts) werden nur Phasenübergänge und Oberflächenströme erzeugt. Insbesondere die Supraleitung passt natürlich in eine Eichtheorie, unabhängig von der Energieaufspaltung eines Atoms.
wsc
Colin McFaul