Meissner প্রভাব এবং এর ব্যবহার

Meissner প্রভাব বা Meissner-Oxenfeld প্রভাব সুপারকন্ডাক্টর অবস্থার পরিবর্তনের সময় সুপারকন্ডাক্টরের বাল্ক থেকে একটি চৌম্বক ক্ষেত্রের স্থানচ্যুতিতে গঠিত। এই ঘটনাটি 1933 সালে জার্মান পদার্থবিদ ওয়াল্টার মেইসনার এবং রবার্ট অক্সেনফেল্ড দ্বারা আবিষ্কৃত হয়েছিল, যিনি টিন এবং সীসার অতিপরিবাহী নমুনার বাইরে চৌম্বক ক্ষেত্রের বিতরণ পরিমাপ করেছিলেন।

ওয়াল্টার মেইসনার

পরীক্ষায়, সুপারকন্ডাক্টর, একটি প্রয়োগকৃত চৌম্বক ক্ষেত্রের উপস্থিতিতে, প্রায় সমস্ত নমুনার অভ্যন্তরীণ চৌম্বক ক্ষেত্র পুনরায় সেট না হওয়া পর্যন্ত তাদের অতিপরিবাহী রূপান্তর তাপমাত্রার নীচে শীতল করা হয়েছিল। প্রভাবটি বিজ্ঞানীরা শুধুমাত্র পরোক্ষভাবে সনাক্ত করেছিলেন, কারণ সুপারকন্ডাক্টরের চৌম্বকীয় প্রবাহ সংরক্ষিত থাকে: যখন নমুনার ভিতরে চৌম্বকীয় ক্ষেত্র হ্রাস পায়, তখন বাহ্যিক চৌম্বক ক্ষেত্র বৃদ্ধি পায়।

এইভাবে, পরীক্ষাটি স্পষ্টভাবে প্রথমবারের মতো দেখায় যে সুপারকন্ডাক্টরগুলি শুধুমাত্র আদর্শ পরিবাহী নয়, তবে সুপারকন্ডাক্টিং অবস্থার একটি অনন্য সংজ্ঞায়িত বৈশিষ্ট্যও প্রদর্শন করে।চৌম্বক ক্ষেত্র স্থানান্তর করার ক্ষমতা সুপারকন্ডাক্টরের ইউনিট কোষের অভ্যন্তরে নিরপেক্ষকরণের মাধ্যমে গঠিত ভারসাম্যের প্রকৃতি দ্বারা নির্ধারিত হয়।

অল্প বা কোন চৌম্বক ক্ষেত্র সহ একটি সুপারকন্ডাক্টরকে মেসনার অবস্থায় বলা হয়। কিন্তু মেসনার অবস্থা ভেঙ্গে যায় যখন প্রয়োগকৃত চৌম্বক ক্ষেত্র খুব শক্তিশালী হয়।

এখানে লক্ষণীয় যে এই লঙ্ঘন কীভাবে ঘটে তার উপর নির্ভর করে সুপারকন্ডাক্টরগুলিকে দুটি শ্রেণীতে ভাগ করা যেতে পারে। প্রথম ধরণের সুপারকন্ডাক্টরগুলিতে, যখন প্রয়োগকৃত চৌম্বক ক্ষেত্রের শক্তি সমালোচনামূলক মান Hc এর চেয়ে বেশি হয়ে যায় তখন সুপারকন্ডাক্টিভিটি হঠাৎ লঙ্ঘন হয়।

নমুনার জ্যামিতির উপর নির্ভর করে, একটি মধ্যবর্তী অবস্থা পাওয়া যেতে পারে, যেখানে চৌম্বকীয় ক্ষেত্র নেই এমন অতিপরিবাহী পদার্থের অঞ্চলগুলির সাথে মিশ্রিত একটি চৌম্বক ক্ষেত্র বহনকারী সাধারণ উপাদানের অঞ্চলগুলির সূক্ষ্ম প্যাটার্নের মতো।

টাইপ II সুপারকন্ডাক্টরগুলিতে, প্রয়োগকৃত চৌম্বক ক্ষেত্রের শক্তিকে প্রথম সমালোচনামূলক মান Hc1-এ বৃদ্ধি করা একটি মিশ্র অবস্থার দিকে নিয়ে যায় (এটি একটি ঘূর্ণি অবস্থা হিসাবেও পরিচিত), যেখানে আরও বেশি করে চৌম্বকীয় প্রবাহ উপাদানটির মধ্যে প্রবেশ করে, কিন্তু বৈদ্যুতিক প্রবাহের কোন প্রতিরোধ নেই। যদি না এই স্রোত খুব বেশি না হয়।

দ্বিতীয় সমালোচনামূলক শক্তি Hc2 এর মানে সুপারকন্ডাক্টিং স্টেটটি ধ্বংস হয়ে যায়। মিশ্র অবস্থা একটি সুপারফ্লুইড ইলেকট্রন তরলে ঘূর্ণি দ্বারা সৃষ্ট হয়, যাকে কখনও কখনও ফ্লক্সন (চৌম্বকীয় প্রবাহের ফ্লাক্সন-কোয়ান্টাম) বলা হয় কারণ এই ঘূর্ণিগুলি দ্বারা বাহিত প্রবাহের পরিমাণ পরিমাপ করা হয়।

নিওবিয়াম এবং কার্বন ন্যানোটিউব ব্যতীত বিশুদ্ধতম মৌলিক সুপারকন্ডাক্টরগুলি প্রথম ধরণের, যখন প্রায় সমস্ত অমেধ্য এবং জটিল সুপারকন্ডাক্টরগুলি দ্বিতীয় ধরণের।

ঘটনাগতভাবে, মিসনার প্রভাবটি ফ্রিটজ এবং হেইঞ্জ লন্ডন ভাইদের দ্বারা ব্যাখ্যা করা হয়েছিল, যারা দেখিয়েছিলেন যে একটি সুপারকন্ডাক্টরের ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক মুক্ত শক্তি এই শর্তে ন্যূনতম করা হয়:

এই অবস্থাকে লন্ডনের সমীকরণ বলা হয়। তিনি ভবিষ্যদ্বাণী করেছিলেন যে একটি সুপারকন্ডাক্টরের চৌম্বক ক্ষেত্রটি পৃষ্ঠের যে মানই হোক না কেন তা দ্রুতগতিতে ক্ষয়প্রাপ্ত হয়।

যদি একটি দুর্বল চৌম্বক ক্ষেত্র প্রয়োগ করা হয়, তাহলে সুপারকন্ডাক্টর প্রায় সমস্ত চৌম্বকীয় প্রবাহকে স্থানচ্যুত করে। এটি তার পৃষ্ঠের কাছাকাছি বৈদ্যুতিক স্রোতের উপস্থিতির কারণে হয়।পৃষ্ঠের স্রোতের চৌম্বক ক্ষেত্র সুপারকন্ডাক্টরের আয়তনের ভিতরে প্রয়োগকৃত চৌম্বক ক্ষেত্রকে নিরপেক্ষ করে। যেহেতু ক্ষেত্রের স্থানচ্যুতি বা দমন সময়ের সাথে পরিবর্তিত হয় না, এর মানে হল এই প্রভাব সৃষ্টিকারী স্রোত (সরাসরি স্রোত) সময়ের সাথে সাথে ক্ষয় হয় না।

নমুনার পৃষ্ঠের কাছাকাছি, লন্ডনের গভীরতার মধ্যে, চৌম্বক ক্ষেত্র সম্পূর্ণরূপে অনুপস্থিত। প্রতিটি সুপারকন্ডাক্টিং উপাদানের নিজস্ব চৌম্বকীয় অনুপ্রবেশ গভীরতা রয়েছে।

যেকোন নিখুঁত পরিবাহী শূন্য রোধে স্বাভাবিক ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক আবেশের কারণে তার পৃষ্ঠের মধ্য দিয়ে যাওয়া চৌম্বকীয় প্রবাহের কোনো পরিবর্তন রোধ করবে। কিন্তু Meissner প্রভাব এই ঘটনা থেকে ভিন্ন.

যখন একটি প্রচলিত কন্ডাক্টরকে একটি স্থায়ীভাবে প্রয়োগ করা চৌম্বক ক্ষেত্রের উপস্থিতিতে একটি সুপারকন্ডাক্টিং অবস্থায় ঠান্ডা করা হয়, তখন এই পরিবর্তনের সময় চৌম্বকীয় প্রবাহটি নিক্ষিপ্ত হয়। এই প্রভাব অসীম পরিবাহিতা দ্বারা ব্যাখ্যা করা যাবে না.

ইতিমধ্যেই সুপারকন্ডাক্টিং উপাদানে চুম্বকের স্থাপন এবং পরবর্তী উত্তোলন মিসনার প্রভাব প্রদর্শন করে না, যেখানে প্রাথমিকভাবে স্থির চুম্বকটিকে পরবর্তীতে একটি গুরুতর তাপমাত্রায় ঠাণ্ডা করা সুপারকন্ডাক্টর দ্বারা বিতাড়িত করা হলে মিসনার প্রভাব প্রদর্শিত হয়।

মেইসনার রাজ্যে, সুপারকন্ডাক্টরগুলি নিখুঁত ডায়ম্যাগনেটিজম বা সুপারডায়াম্যাগনেটিজম প্রদর্শন করে। এর মানে হল যে মোট চৌম্বক ক্ষেত্রটি তাদের অভ্যন্তরে শূন্যের খুব কাছাকাছি, পৃষ্ঠ থেকে ভিতরের দিকে একটি দুর্দান্ত দূরত্ব। চৌম্বক সংবেদনশীলতা -1.

ডায়াম্যাগনেটিজম একটি উপাদানের স্বতঃস্ফূর্ত চুম্বকীয়করণের জেনারেশন দ্বারা সংজ্ঞায়িত করা হয় যা একটি বাহ্যিকভাবে প্রয়োগ করা চৌম্বকীয় ক্ষেত্রের দিক থেকে ঠিক বিপরীত। কিন্তু সুপারকন্ডাক্টর এবং সাধারণ পদার্থে ডায়াম্যাগনেটিজমের মৌলিক উৎপত্তি খুব আলাদা।

সাধারণ পদার্থে, ডায়াম্যাগনেটিজম ঘটে যখন একটি বাহ্যিক চৌম্বক ক্ষেত্র প্রয়োগ করা হয় তখন পারমাণবিক নিউক্লিয়াসের চারপাশে ইলেকট্রনগুলির ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিকভাবে প্ররোচিত কক্ষপথ ঘূর্ণনের সরাসরি ফলাফল হিসাবে ঘটে। সুপারকন্ডাক্টরগুলিতে, নিখুঁত ডায়াম্যাগনেটিজমের বিভ্রম দেখা দেয় ধ্রুবক রক্ষাকারী স্রোতের কারণে যা প্রয়োগকৃত ক্ষেত্রের বিরুদ্ধে প্রবাহিত হয় (মেইসনার প্রভাব নিজেই), কেবল অরবিটাল ঘূর্ণনের কারণে নয়।

Meissner প্রভাব আবিষ্কার 1935 সালে Fritz এবং Heinz লন্ডনের সুপারকন্ডাক্টিভিটির অভূতপূর্ব তত্ত্বের দিকে পরিচালিত করে। এই তত্ত্বটি প্রতিরোধের অন্তর্ধান এবং মেইসনার প্রভাবকে ব্যাখ্যা করে। এটি আমাদেরকে সুপারকন্ডাক্টিভিটি সম্পর্কে প্রথম তাত্ত্বিক ভবিষ্যদ্বাণী করতে দেয়।

যাইহোক, এই তত্ত্ব শুধুমাত্র পরীক্ষামূলক পর্যবেক্ষণ ব্যাখ্যা করে, কিন্তু অতিপরিবাহী বৈশিষ্ট্যগুলির ম্যাক্রোস্কোপিক উত্স সনাক্তকরণের অনুমতি দেয় না।এটি সফলভাবে পরবর্তীতে 1957 সালে বারডিন-কুপার-শ্রিফার তত্ত্ব দ্বারা করা হয়েছিল, যেখান থেকে অনুপ্রবেশের গভীরতা এবং মেইসনার প্রভাব উভয়ই অনুসরণ করে। যাইহোক, কিছু পদার্থবিজ্ঞানী যুক্তি দেন যে বার্ডিন-কুপার-শ্রেফার তত্ত্ব মেসনার প্রভাব ব্যাখ্যা করে না।

Meissner প্রভাব নিম্নলিখিত নীতি অনুযায়ী প্রয়োগ করা হয়. যখন একটি সুপারকন্ডাক্টিং উপাদানের তাপমাত্রা একটি সমালোচনামূলক মানের মধ্য দিয়ে যায়, তখন এর চারপাশের চৌম্বক ক্ষেত্র হঠাৎ পরিবর্তিত হয়, যার ফলে এই জাতীয় উপাদানের চারপাশে কুণ্ডলীর ক্ষতটিতে একটি EMF পালস তৈরি হয়। এবং যখন কন্ট্রোল কয়েলের কারেন্ট পরিবর্তিত হয়, তখন উপাদানটির চৌম্বকীয় অবস্থা নিয়ন্ত্রণ করা যায়। এই ঘটনাটি বিশেষ সেন্সর ব্যবহার করে অতি-দুর্বল চৌম্বক ক্ষেত্র পরিমাপ করতে ব্যবহৃত হয়।

একটি ক্রিওট্রন হল মেইসনার প্রভাবের উপর ভিত্তি করে একটি সুইচিং ডিভাইস। কাঠামোগতভাবে, এটি দুটি সুপারকন্ডাক্টর নিয়ে গঠিত। একটি নিওবিয়াম কুণ্ডলী একটি ট্যানটালাম রডের চারপাশে ক্ষতবিক্ষত হয় যার মাধ্যমে একটি নিয়ন্ত্রণ কারেন্ট প্রবাহিত হয়।

কন্ট্রোল কারেন্ট বাড়ার সাথে সাথে চৌম্বক ক্ষেত্রের শক্তি বৃদ্ধি পায় এবং ট্যানটালাম সুপারকন্ডাক্টিং অবস্থা থেকে সাধারণ অবস্থায় চলে যায়।এক্ষেত্রে, ট্যান্টালাম তারের পরিবাহিতা এবং কন্ট্রোল সার্কিটে অপারেটিং কারেন্ট একটি নন-লিনিয়ারে পরিবর্তিত হয়। পদ্ধতি ক্রায়োট্রনের ভিত্তিতে, উদাহরণস্বরূপ, নিয়ন্ত্রিত ভালভ তৈরি করা হয়।