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Bemerkungen zu vorstehender Arbeit zur ДTheorie der SupraleitungФ von Max von Laue.

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Bemerkungen zu vorsfehender Arbeit
zur ,,Theorie der Supraleitung" von M a x v o n L a u e
Von F . London
Obwohl der Leser sich leicht selbst davon iiberzeugen kann, daB die kritischen
Bemerkungen in der vorstehenden Brbeit 1) samtlich auf MiBverstandnissen beruhen, will ich, einer Anregung des Herausgebers der ,,Annalen" folgend, meine
Stellungnahrne hier zur Sprache bringen. Die Xumerierung der folgenden Abschnittc cntspricht den Ziffern der Abschnit,te dcr v. L a ueschen Note.
I.
Die Diskussion (1. c. 2) S. 125-128) beschaftigt sicli mit einer Schichtenstruktur, in die der Supraleiter unter den genannten Voraussetzungen - irn
Widerspruch mit der Erfahrung - zerfallen wiirde, wenn nicht noch eine besondere
Hypothese eingefiihrt wird. d, bezeichnet die Dicke einer supraleitenden Schicht,
d, die Dicke einer normalen Schicht. Da13 ,,die Summe d, 4-d, doch unveranderlich feststeht", ist nicht gesagt und kann in der Tat auch keineswegs angenommen
merden, denn die Anzahl der Schichten ist zunachst unbekannt und wird erst
durch das Minimum der Funktion g(cZ,. d,) bestimmt. Das vielleicht etwas paradox
erscheinende Resultat, d,+O
und
starker rerschwinden muB als d,.
l=
~
d,
+ d , + 1, bedeutet natiirlich, daB d,
Weiterhin ist es nicht richtig, daB ,,eine Oberflachenenergie ein Phasengleichgewicht nur bei gekriimmter Grenzflache beeinflussen kann". Offensichtlich
kann eine Oberflachenenergie auch bei ebenen Grenzflachen von Bedeutung sein,
namlich dann, wenn sie, wie z. B. im vorliegenden Falle, auf die A n z a h l der auftretenden Grenzflachen von EinfluB ist.
Die Oberflachenenergien a, und a, a n der freien Oberflache des Supraleiters
resp. Normalleiters (1. c . S. 130) sind niclit zu verwechseln init a,,, der Oberflachenenergie a n der Grenzflache zwischen beiden Phasen. Letztere ist n i c h t
der Differenz a,-a,
gleichgesetzt.
Zur FuBnote zu
I.!
Die Abwesenheit einer Oberflachenenergie zwischen der supraleitenden und
normalen Phase kann schmerlich durch Messungen der Raumgitter belegt werden.
Die in Frage kommenden Energien sind vie1 zu klein, um einen merklichen Einflu13 auf die Atomanordnung im Gitter erwyarten zu lassen.
1)
2,
M. von Laue, Ann. Physik 10, 296 (1952).
F. London, Superfluids Vol. I. Wiley & Sons, New York 1950; irn folgenden 1. c.
F. London: Bemerkungen zur ,,Theorie der Supraleitung" con N u s con Laue
303
11.
Obwohl die Elektrodynamik der Supraleitung (1. c. Abschnitt B) den vollkommenen Diamagnetismus auf makroskopische Strome zuruckfuhrt, ist es
naheliegend anzunehmen, daB es fur die Thermodynamik groBer Supraleiter
(1. c. Abschnitt A 9 2) ausreichend sein durfte, die altere grob-makroskopische
Beschreibung mit B = 0 zugrunde zu legen, so wie dies ursprunglich G o r t e r
und Casimir (1934) taten. Wares doch gerade diese Thermodynamikvon G o r t e r
und Casi mir, welche zur Auffassung einer von der Vergangenheit unabhangigen
Stromverteilung im einfach zusanimenhangenden reinen Supraleiter und damit
zu der von der unendlichen Leitfahigkeit grundverschiedenen Interpretation
der Supraleitung gefiihrt hatte, und gewiB wird man von jeder Theorie der Supraleitung verlangen, daB sie, zumindest fur groBe Supraleiter, die G o r t e r - C a s i m i r schen Resultate ergibt. Daher durfte auch die Ubertragung der G o r t e r - C a s i m i r Theorie auf den Zwischenzustand (Abschnitt C) gerechtfertigt erscheinen, wenigstens insofern als er als ein Gemisch von g e n u g e n d d i c k e n supraleitenden und
normal leitenden Gebieten betrachtet werden kann, so daB in den supraleitenden
Gebieten die Gleichung B = 0 in genugender Annaherung gilt.
I n Abschnitt D wird jedoch gezeigt, daB die Elektrodynamik den vollstandigen
Diamagnetismus keineswegs sicherstellt, selbst nicht fur groBe Supraleiter, wenn
nicht noch eine zusatzliche besondere Hypothese gemacht wird, um die Bildung
der Schichtenstruktur (I) auszuschliefien. Eine solche Hypothese ware z. B. die
Annahme einer Oberflachenenergie zwischen den beiden Phasen. Das mag nicht
das letzte Wort in dieser Angelegenheit sein; aber wenn man gar keine Hypothese macht, wie es in v. L a u e s Buch uber Supraleitungs) geschieht, so ist
man dem 1. c. S. 125-128 besprochenen Widerspruche ausgesetzt.
111.
Ob M e s h k o v s k i s und S h a l n i k o v s Nessungen Gebiete von der GroBenordnung 10-1 oder 10-8 cm ergeben haben, ist gewil3 noch strittig. Einige der von
ihnen abgebildeten Kurven zeigen klar, daB der Mittelwert des Feldes im Gebiet
der Wismutsonde null, beziehungsweise genau H , gewesen ist, und zwar in Gebieten ~70nder GroBenordnung 10-1 cm. Andere Kurven sehen so aus, als ob das
Auflosungsvermiigen der Sonde (10-3 em) nicht ausgereicht hat. Ich mochte aber
eher glauben, daB in diesen Schlitzen von 0,3-1 mm Weite infolge des ,,Tonnencffektes" die UnregelmaBigkeiten des Feldes sich aus dem Innern des Metalls
nicht konturengetreu in den Schlitz hinein fortgesetzt haben durften. Jedenfalls
wurden supraleitende Schichten selbst von 10-3 cm Dicke noch als groB gegen die
Eindringtiefe (lo-5-10-6 cm) zu bezeichnen sein, und dies ist die Annahme, die
der Theorie des Zwischenzustandes zugrunde gelegt ist. Wenn diese Annahme
nicht zutrifft, erscheint es sehr schwer, eine brauchbare Theorie abzuleiten. Das
Resultat der Versuche von D e H a a s und G u i n a u spricht dafur, daB die vorliegende Theorie der Wahrheit nahe kommt. Aber die Sache ist durchaus
noch nicht restlos befriedigend, und ich gebe gern ZLI, da13 heutzutage noch
kein abschlieBendes Urteil uber die Theorie des Zwischenzustandes gefallt
werden kann.
3,
M. v. L a u e , Theorie der Supraleitung, Berlin, Gottingen, Heidelberg.
304
Annalen der Physik. 6. Folge. Band 10. 1952
IV.
Vielleicht 1st es nicht geniigend deutlich, wenn ohne genauere Spezifizierung
gesagt wird (1. c. S. 144), daB ein Ring mit Dauerstrom sich nicht im a b s o l u t e n
thermodynamischen (beziehungsweise elektrodynamischen) Gleichgewicht befindet. Jedoch wir konnen dies dahingestellt sein lassen; denn wie aus dem Zusammenhang hervorgeht, handelt es sich an der betreffenden Stelle gar nicht
um Thermodynaniik, sondern vielmehr um eine Diskussion der Q u a n t e n z u s t a n d e des Supraleiters in Hinblick auf die Frage, ob die zukiinftige Elektronentheorie wirklich einen entarteten G r u n d z u s t a n d m i t D a u e r s t r o m zu erklaren hat, wie dies noch kurzlich von B o r n und Cheng, sowTie von H e i s e n b e r g versucht worden ist. I n dem umstrittenen Sate ist lediglich gemeint, daB
gemaB der vorliegenden Interpretation der Supraleitung ein Ring mit Dauerstrom sich, selbst a m absoluten Nullpunkt, nicht in seinem Grundzustande,
sondern in einem a n g e r e g t e n Quantenzustand von eigenartiger Metastabilitat
hefindet.
D u r h a m N. C. (USA), Duke University.
(Bei der Redaktion eiiigegangen am 23. Kovember 1951.)
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