Влияние тепловых и электромагнитных полей на токовые и критические состояния сверхпроводников и нормальных металлов тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

РГо ОД

НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ НАУК УКРАИНЫ ФИОЙКО-ТЕХНЙЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ НШЗКИХ ТЕМПЕРАТУР им. Б.И.ВЕРКИНА

На правах рукописи

БАНДОС Татьяна Владимировна

ВЛИЯНИЕ ТЕПЛОВЫХ Н ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ НА ТОКОВЫЕ И КРИТИЧЕСКИЕ СОСТОЯНИЯ СВЕРХПРОВОДНИКОВ И НОРМАЛЬНЫХ

МЕТАЛЛОВ

Специальность 01.04.07 - физика твердого тела

Автореферат

на соясгание ученой стеяеяя гвядядвга

фгошго-матемагитесгях nays

Хармов - 1995

Диссертация является рукописью Работа выполнена в Фиоико -техническом институте ниоких температур им. Б.й. Веркина HAH Украины

Научные руководители:

доктор физико-математических наук, Нечппоренко Иван Николаевич; доктор физию- математических наук, Звягин Андрей Анатольевич

Официальные оппоненты:

доктор фиоико- математических нау*, Шжловскнв Валерии Александрович ; доктор фиоико- математических наук, Рожавсхвн Александр Семенович

Ведущая организация — Харьковский государственный университет

Защита состоится "Л." . _1995г. в ___ часов

на оаседании Специализированного ученого совета Д.02.35.02 при Фиоико - техническом институте нгоких температур им. Б.И. Веркина HAH Украины по адресу: 310164, Харьков, просп. Ленина, 47.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФТИНТ HAH Украины.

Автореферат раоослан "

Отзывы на автореферат .^jj .коемплярах с подписью, оаверенной гербовой печатью, просим jiaupai ять по адресу: 310164, г. Харьков - 164, просп. Ленина, 47. ФТЙНТ HAH Украины, ученому секретарю Специаливированного совета Д.02.35.02

Ученый секретарь Специалиоированного ученого совета f^-У А-

доктор фиоико - математических наук У " ~' ' А.С.Ковалев

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Поучение существенно нелинейных неравновесных явлений является одним го основных направлений в современной физике твердого тела. Исследование нелинейных кинетических процессов образования и эволюции (зародышей в сверхпроводниках с токж, представляет теоретически интерес с точки ареняя изучения автоволновых структур различной физической природы [1-2] и актуально для создания условий надежной работы реальных криогенных систем [3,4]. Открытие нового класса объектов - металлооксидных сверхпроводников [5] - стимулировало интерес к исследованию влияния внешних тепловых и электро. магнитных полей на устойчивость токовых состояний сверхпроводников до и после разрушения сверхпроводимости [6,7]. По современным представлениям в высокотемпературных сверхпроводниках существенную роль играет низкая размерность [8], что делает актуальными исследования свойств низкораомерных точно решаемых моделей во внешних электромагнитных полях.

Поучение несюювого топологического воздействия электромагнитного поля в точно решаемых системах [9,10] - модели Хаббарда с притяжением {аналог сверхпроводника второго рода), модели Кондо (описывающей немагнитный металл с магнитной примесью) - представляет интерес, поскольку в их поведении проявляются существенно квантовые свойства. Теоретические, исследования, точно учитывающие нелинейность во взаимодействии квантовых возбуждений, стимулируют недавние экспериментальные работы по изучению осцилляции Ааронова-Кашера в Ю сверхпроводящем кольце и топологических ¡эффектов в меооскопитесгих системах

1И.12].

В настоящей диссертационной работе были поставлены основные цели:

• исследование кинетики перехода сверхпроводников с током в нормальное состояние под влиянием внешних тепловых и электромагнитных полей, устойчивости токовых состояний нормальных металлов;

• изучение несилового топологического воздействия электромагнитных полей на низкотемпературные электронные системы.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Теоретически предсказано существование трех типов нелинейных релаксационных температурных волн в У-Ва-Си-О сверхпроводниках с током, исследованы структура и свойства этих волн, процесс релаксации зародышей новой фазы.

Изучено влияние температурной зависимости проводимости нормальной фаоы и джоуяевого раоогрева границ сверхпроводящего образца на характеристики реди-стивного домена.

2. Исследовано воздействие нелинейности конвективного теплопереносана устойчивость температурно-токового состояния нормальных металлов и определено, tas она оависит от параметров системы. Предложена, методика расчета критерия существования стационарного температурного поля в многослойных цилиндрических обмотках с током.

3. Найдено, что в одномерной модели Хаббарда с притяжением электронов на уояах (аналог сверхпроводника второго рода с малой длиной когерентности) отсутствует оффегг четности для перснстентных токов. Покаоано, что в одномерном "сверхпроводящем" кольце в смешанном состоянии вооможны микроскопические осцилляции оарядовых и спиновых перснстентных токов с; дробными периодами, обусловленные разделением степеней свободы пар и несвяоанных электронов.

4. Построена точная теория эффектов Ааронова - Бома и Ааронова - Кашера в металлическом кольце с магнитной примесью (проблема Кондо). Покаоано, что в - d воаимодействие электронов с примесью произвольного спина приводит к сдвигу фаоы в периодической оависимости оарядового тока от магнитного потока и к уменьшению вдвое периода оависимости спинового тока от потока электрического поля, Предскаоано существование микроскопических осцилляции энергии основного состояния по потоку внешнего магнитного поля с дробным периодом, обратно пропорциональным числу электронов в металлическом кольце с малой концентрацией магнитных примесей.

Научна! новизна работы оаключается в последовательном исследовании влияния температурной оависимости сопротивления нормальной фаоы на релаксацию в нормальное состояние и свойства неоднородных температурных состояний длинномерных сверхпроводников с током, устойчивость ниокотемпературных токовых состоянии нормальных металлов. Поучение существенно нелинейных процессов в одномерных системах продолжено в сверхпроводящих и металлических меоосюпи-ческих кольцах во внешних электромагнитных полях.

Научная ценность диссертационной работы (заключается в том, что точная решаемость моделей нивкораомерных многочастичных электронных систем позволяет ггредскалять ноиьге явления и получить существенную информацию о свойствах квантовых сильно взаимодействующих систем.

Полученные реоультзты развивают существующие представления о тепловых автоволновых процессах рюрушеная сверхпроводимости,

Практическая ценность реоультатов работы связана с использованием сверхпроводника в раоличных системах криогенной техники и с вооможностыо использования предскаоанных свойств одномерных сильно коррелированных систем электронов в современной микроэлектронике.

Результаты работы апробированы на Всесоюоном совещании по высокотемпературной сверхпроводимости (Харьков, 1988), Советско-Западногерманском Симпооиуме по теплообмену (Харьков, 1989), Научной конференции "Высокотемпературные сверхпроводящие материалы" (Западная Германия, 1990), Международной конференции по технике ниоких температур (ЧСФР, Кошице, 1990) и опубликованы в девяти основных печатных работах, список которых приведен в гонце автореферета.

Конкретный вклад автора в разработку научных реоультатов, выносимых на защиту, состоит в решении оадач, поставленных научными руководителями Й.Н.Нечипоренко и А.А.Звягнным, и заключается в следующем:

• предсказано существование трех типов температурных волн типа кинка в высокотемпературных сверхпроводниках с током, исследованы их струкура и свойства;

• получена и проанализирована оависимость длины теплового пятна от тока в сверхпроводящем мостнке, температура на краях которого оавнснт от тока;

• исследовано влияние нелинейности конвективного теплопереноса на устойчивость токового состояния электрической обмотки ио чистого металла;

е определена предельная плотность тока, ограничивающая область существования стационарного распределения температуры в многослойной цилиндрической обмотке, проанализировано влияние кризисов кипения охладителя и нелинейной температурной зависимости сопротивления;

• вычислены периоды меооскопических осцилляции онергии основного состояния, обусловленные пересечением энергетических уровней цепочки Хаббарда с притяжением, при изменении потоков электрического п магнитного полей, определены дробные периоды михросюпических осцилляции токов в отой точно решаемой модели;

« вычислены амплитуда, период, фаза мезосконических осцилляции зарядового и спинового токов, возникающих как следствие оффектов Ааронова-Бома

и Ааронова-Кашера в одномерном металлическом гольце с магнитной примесью (проблема Кондо); определены дробные периоды микроскопических осцилляции онергви основного состояния системы, обусловленных несиловым влиянием электромагнитного поля,

2. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во Введении обсуждены объегты исследования, обоснована актуальность выбранной темы, сформулированы цели и оадачи данной работы, изложено кратюе содержание основных разделов диссертации, перечислены положения, выносимые на о&щиту, приведены сведения об апробации диссертации и публикациях.

В первой главе поучается влияние тепловых полей на устойчивость токовых и критических состоянии низкотемпературных сверхпроводников и нормальных металлов. Критическим состоянием сверхпроводника навивается состояние, в котором плотность тока j однородно распределена по сечению и равна критической при данной температуре Т, j = j0(T) . Плотность тока jt , соответствующая абсолютной неустойчивости сверхпроводящей фасы, может быть и меньше j-(T). В настоящей главе определяется )ъ - граница устойчивости стационарного нормального состояния компооитных сверхпроводников после разрушения сверхпроводимости в условиях неиоотермичности и (или) нелинейности теплоотвода.

В первом разделе первой главы обсуждается переход из однородного ме-тастабильного температурно-электрического состояния в однородное стабильное, которое может реалюоваться посредством образования неоднородного промежуточного состояния с устойчивой температурой и напряженностью электрического поля - температурно-электричесих доменов (дальнейшем — ТЭД). ТЭД аналогичен критическому зародышу при фазовых переходах I рода.

Во втором разделе первой главы предложена методика расчета критерия устойчивости реоистивного токового состояния цилиндрической обмотки сверхпроводящей магнитной системы (CMC)1. Исполызуется феноменологический подход, основанный на исследовании решений одномерного уравнения теплопроводности с учетом оависимости проводимости металла от его температуры и нелинейности теплоотвода.

Стационарное распределение температуры многослойной обмотки определено из оамкнутой системы уравнений онергетического баланса в дискретной и конти-

1 Обмотка. CMC обычно гаготавяжвается ia хомшгаггжых сверхироводЕков, состоицгх жв ые-тадшчесюж иа.трщы (с высотам» онатеияи» проводамостж ж тешюкроводгостг) с вптехннк! в нее гатям кэ сверхироводнгсов П рода.

нуальной моделях (в линейном приближении для оависимости удельного сопротивления металла р от температуры Т). Покапано, что наименьшее собственое она-ченае положительно определенного раоностного (дифференциального) оператора дискретной (континуальной) модели, оаданного на массе функций, удовлетворяющих однородным граничным условиям, определяет ¡значение плотности тока., граничное для существования стационарного распределения температуры.

Определена оавислмость границы абсолютной неустойчивости стационарного температурного поля многослойной обмотки от параметров системы — эффективного кооффициента теплопроводности, толщин проводящих и шзолирующих слоев и их числа. Численно покапано, что континуальная модель обеспечивает приемлемую точность в определении граничной плотности тока, и применима в случае цилиндрической обмотки.

Получены явные формулы для граничного онячения плотности тога, при котором происходит самопрововольный переход цилиндрической многослойной обмотки, охлаждаемой ионутрн или снаружи, ш исчеоающето состояния с нимой средней температурой в состояние с высокой средней температурой. Методика расчета граничных токов в многослойных цилиндрических олектрических обмотках подтверждена сравнением с окспериментом на цилиндрических медных обмотках, погруженных в жядкяй аоот,

В результате аналиса совместного влияния нелинейного тенлоотвода и нелинейной температурной оависимости проводимости чистого алюминия на тепловую устойчивость токового состояния ¡электрически й обмотка покапано, что лавинообразное повышение ее средней температуры происходит после исчеановения абсолютно неустойчивого состояния, соответствующего пленочному кипению гелия, аоота и кризису пузырькового кипения водорода.

Третья часть первой главы посвящена поучению шдродинамического аспекта проблемы устойчивости токовых состояний чистых металлических проводников, охлаждаемых газом. В одномерной постановке полностью решена задача о свободной конвекции rana по замкнутому кошуру в поле центробежных сил под действием продольного градиента температур !м»жду иагр'Раеммм m-па шоре-вых потерь участком и охлаждаемым).

Получены выражения для стационарного распределения температуры я плотности гзоа. В области тиснения термодинамических величин, где уравнение состояния можно лвнеаргоовать. определен расход гага ¡количество гата. проходящего в единицу времени черел поперечное сечение канала) На осеозе анплпла решения

определено гранитное значение плотности тока

-1/3

aipi

■ jb = [озРзМр']1'2, (1)

при котором стационарное распределение температуры теряет устойчивость и происходит яавинообраоное раоогревание всей системы. В этой формуле испояызу-кЛгся следующие обозначения: А - площадь сечения обмотки в плоскости, перпендикулярной оси канала, Р - периметры канала; индексы 1 и 3 относятся соответственно к охлаждаемому и нагреваемому каналам, р' - производная по температуре от удельного сопротивления обмотки в точке, соответствующей постоянной температуре стенок охлаждаемой части контура.

Было показано, что по мере приближения к границе абсолютной неустойчивости стационарного состояния системы (j jf™) циркуляция гаоа оатухает, течение гаоа становятся ламинарным; а в этом режиме течения коэффициенты теплоотдачи перестают зависеть от расхода. Тем самым доказано, что (1) непосредственно определяет границу тепловой неустойчивости системы, характеризуемую jf*', хотя в общем случае коэффициенты теплоотдачи оц, аз зависят от расхода гаса., который, в свою очередь, связан с током, и выражение (1) представляет собой уравнение относительно jf"". Сделанный вывод о том, что предельно допустимое значение тока в обмотке, охлаждаемой гаоом посредством хонвехтивного теплопе-реноса - jf"" ниже, чем в случае вынужденного течения охлаждаемого гаоа ji, (при одинаковых расходах), может иметь практическое оначение для организации системы охлаждения вращающихся устройств.

Во второй главе диссертация исследованы нелинейные кинетические процессы обраоования и эволюции зародышей нормальной фазы (НФ) в сверхпроводниках. Подробно изучены условия появления и характеристики трех устойчивых однородных температурно-токовых состояний ВТСП и нелинейных релаксационных волн типа кинка, соответсвующих переходам между ними.

Нелинейная температурная волна описывается солитонным решением типа кинка одномерного нестационарного уравнения теплопроводности (применимого если глубина проникновения теплового поля больше толщины сверхпроводника)

где С(Т) - удельная теплоемкость, G'(T,;) - мощность тепловой диссипации в единице объема образца, Н(Т) - тепловой поток в термостат с поверхности проводника единичной эффективной толщины, А(Т) - коэффициент теплопроводности.

+ С(Т,Л-Я(Т), (2)

Это решение удовлетворяет граничным условиям, которые определяются решением уравнения теплового баланса (т.е. стационарного однородного уравнения теплопроводности)

С(Т„1) = Н{Т,), « = 0,1,2. (3)

Общий вид многооначного решения (3) графически представлен на рис.1 .

Рве. 1

. Зависимость стационарной однородной температуры ВТСП обраоца от плотности тока

Ветви кривой T(j) , оботначенные на рис. 1 цифрами 0,1, 2, относятся к рао-личным устойчивым температурам ВТСП при пузырьковом (То, Ti) и пленочном (Тг) кипении охладителя с температурой Тц ; а ветви с отрицательным наклоном

- неустойчивым. Условие существования трех однородных температурных состояний ВТСП с током, охлаждаемым жидким азотом, имеет вид Тсо < Гс1, Т&

- температура сверхпроводящего перехода, Tci - температура первого криаиса пуоырькового кипения.

В первом разделе второй главы рассмотрены специфические особенности вольт^амперных характеристик (ВАК) в ВТСП системах, нроведсна их классификация. Обсуждается свяоь гистерезисов на ВАХ с мультис габалыюстью металдо-оксидных образцов.

В втором разделе второй главы изучаются структура и свойства релаксационной N - 5 волны I типа в ВТСП образцах с током.

Автоволна первого типа связана с переключениями между ресистивным (или сверхпроводящим) состоянием с Т = То < Тсо ВТСП образца и "холодным" нормальным состоянием с Т = Ц < Гс1 (рис.1).

В рамках подхода, основанного на точном решении уравнения теплопроводности при скачкообразной аппроксимации функции тепловых потерь в образце сверхпроводящем при ] < 1с(Тц), была получена зависимость скорости волны первого типа от тока с учетом линейной температурной вависмости нормального сопротивления керамики (или сопротивления стабилизирующей матрицы нормального металла). По сравнению с предыдущими исследованиями N - 5 волны в ВТСП, стабилизированных медной матрицей [6], в настоящем разделе задача рассматривается самосогласованным образом: учитывается зависимость температуры скачка тепловыделений от плотности тока Т, = Т,{}) , связанная с нелинейной зависимостью от температуры нормального сопротивления р(Т, ']) (то есть с нелинейностью В АХ).

Область существования автоволны I типа ограничена по плотности тока значениями Др, , при которых на ВАХ образца в режиме постоянного тока должны наблюдаться скачки напряжения.

Покасано, что теоретические значения }иг, , полученные с использованием модельной аппроксимации удовлетворительно согласуются с эксперимен-

том.

В третьем разделе второй главы изучается волна переключения II типа ио "холодного" нормального состояния ВТСП образца с температурой 21 в "горячее" нормальное состояние с Т = Ъ (рис.1).

В случае

За < к

получено формальное выражение для зависимости тока от скорости волны II типа; здесь ;С1, ¡а определяются решениями уравнения (3) относительно плотности тока при постоянных значениях температуры кризиса кипения охладителя Тл, Та , (¿а - пузырькового, - пленочного) (рис.1). Значение плотности тока, соответствующее исчезновению стационарного решения Т = Т% при х -+ ¿со , определяется формулой, аналогичной (1): — [а//(а/>')]!'2 , в которой а - аффективная толщина ВТСП образца, от/ - коэффициент теплообмена с охладителем в режиме пленочного кипения, />' - производная по температуре от сопротивления сверхпроводника в нормальном состоянии (ила его матрицы).

В предельных случаях - на границах области существования волны II типа по току - получено явное асимптотическое выражение для скорости этой волны и универсальная асимптотика для длины участка смешанного режима кипения на ее стационарном профиле. Показано, что длина области переходного режима кипения достигает минимального оначения при равновесии "холодной" и "горячей" нормальных фао, когда температурной оависимостью сопротивления сверхпроводника в нормальном состоянии можно пренебречь.

В случае

к > Л ,

покао&но, что скорость водны второго типа с растущим температурным уровнем Тг —оо при г —> оо остается конечной при ] —» ¡ь (рис. 1). Она ограничена значением предельной скорости распространения "горячей" нормальной фазы при

Показано, что существование теплового равновесия высокотемпературного сверхпроводника (в нормальном состоянии) с азотом до первого кризиса кипения предохраняет проводник от перегрева при пленочном режиме охлаждения.

Получена система уравнений, определяющая скорость движения границы раздела сверхпроводящей (Г = Го) а "горячей" нормальной Т = Та > Та) фао, т.е . скорость волны третьего типа.

В четвертой части второй главы подробно изучена зависимость от тока длины нормального домена в тонком высокотемпературном сверхпроводящем (7г-У-Ва-Си-О ' системы 1-2-3) "мостике", ограниченном "берегами" контактов с температурой, зависящей от тока ив-оа джоулевого самораоогрева. Решено одномерное стационарное уравнение теплопроводности в однородном сверхпроводящем обраоце, с учетом, линейной температурной ¡зависимости сопротивления нормаль-ного-состояния. В реоультате получено неоднородное распределение температуры Т(г,}) , описывающее нормальный ТЭД в сверхпроводнике. Показано, что повышение нормального сопротивления керамики с температурой приводит к уменьшению минимального тока появления нормальной фазы и является причиной неограниченного увеличения температуры образца при значении тока, которое совпадает со оначением тока распространения нормальной зоны по всей длине образца, если температура на его границах равна температуре термостата.

Третья глава диссертации посвящена изучению осцилляции энергии основного состояния цепочки Хаббарда с притяжением электронов на умах (аналог сверхпроводника И рода с малой длиной когерентности) под несиловым топологическим воздействием электромагнитного поля.

В первом разделе третьей главы описывается связь ВТСП и модели Ха-ббарда с притяжением на уолах. Модель Хаббарда - модель решеточного гааа с локальным взаимодействием электронов - может описывать свойства металлоокси-дных сверхпроводников [8]. Эта система интересна прежде всего тем, что допуская точное решение она моделирует поведение "ниокораомерного сверхпроводника". Вместе с тем параметр порядка в модели Хаббарда с притяжением равен нулю даже при нулевой температуре. Именно поэтому под действием калибровочных электромагнитных полей имеют место осцилляции зарядового тока и связанного с ним диамагнитного момента, а не квантование потоков внешних полей. Поучение отклика ниокоразмерных систем на несиловое влияние электромагнитного поля (эффекты Ааронова-Бома и Ааронова-Кашера) в рамках точно решаемых моделей — модели Хаббарда, модели Кондо — позволяют проследить са проявлением их квантовых свойств.

Во втором раоделе третьей главы приведены основные уравнения аноаца Бете, описывающие поведение модели Хаббарда при несиловом воздействии внешнего (электромагнитного поля, возникновение которого свяоано с аффектами А аронова-Бома а Ааронова-Кашера.

В третьем раоделе третьей главы покапано, что в цепочке Хаббарда с сильным притяжением N алектронов на уолах или при малых числах заполнения под несиловым воздействием магнитного и электрического полек появляются "микроскопические осцилляции анергии основного состояния, Периоды этих осцилляции дробные: Фо/Я и - 2М), (М - число пар). Эти микроскопические осцил-

ляции персистентных токов связаны с разделением степеней свободы локальных пар к несвязанных электронов и реализуются в полях, превышающих критическое паче разрыва пар.

В четвертом раоделе третьей главы исследована роль кроссовера энергетических уровней в изменении периода мезоскопачеоких осцилляции нерсистен-тных токов. Показано, что эффект четности, проявляющийся в зависимости периода осцилляции персистентных токов от общего числа олектронов и числа олек-тронов с перевернутым спином, в цепочке Хаббарда с. притяжением на узлах (в потоке электромагнитного поля) отсутствует.

В четвертой главе рассмотрено поведение одномерного немагнитного металлического кольца с. магнитной примесью (Кондо), помещенного в поток калибровочного электромагнитного поля.

Известно, что магнитное взаимодействие электронов с примесью приводит к изменению аффективного спина примеси оа. счет спиновой поляризации електрон-

ного облака, а зарядовые степени свободы остаются теми же, что и для системы свободных электронов.

В этой главе показано, каким образом примесь проявляет себя во юаимодей-стван спиновых степеней свободы олектролов при неснловом (топологическом) в содействии электромагнитного поля.

В первом разделе четвертой главы наЗдены поправки к энергии основного состояния металлического кольца с примесью Кондо и показано, что они пропорциональны квадратам дробных частей потоков электрического (эффект Ааронова -Кншера) и магнитного (пффект Ааронова - Бома) полей и скоростям Ферми варя-довых и спиновых возбуждений. Особенностью квантовых топологических (эффектов в этой системе является практическая независимость зарядовых и спиновых вдабуждегий, что проявляется в отсутствии слагаемых, пропорциональных смешанным оарядово-спиновым '"одетым" сарядам возбуждений.

Показано, что в металлическом кольце, помещенном в поток электромагнитного поля, наличие даже одной магнитной примеси приводит к эффективному взаимодействию между "объемными" електронами, которое проявляется в меооскопнче-ских поправках конечного раомера к энергии основного состояния, т.е. в эффектах Ааронова-Бома и Ааронова-Кашера. В первом эффекте взаимодействие сдвигает начальную фазу персистентного тока. Во втором случае - вваимодействие приводит г осцялляциям онергии основного состояния как с обычным металлическим периодом Ро, так и с периодом Р0/1, связанным с движением топологических спиновых вожбуждений под действием потока электрического поля. Вааимодействие перенормирует также величину фермиевской скорости спиновых вообуждений.

Во втором разделе четвертой главы показано, что в металлическом кольце с малой концентрацией примесей имеют место микроскопические осцилляции пер-систентных токов с. дробным периодом Ф0/М , которые проявляются при любых константах « - й-воалмодеиствия электронов с примесью . Характер взаимодействуя с примесям« обеспечивает полное разделение спиновых и сарядовых в~з-" буждений в системе, что приводит к независимости микроскопических осцилляции от обменной константы.

Микроскопические колебания генерируются виртуальным рождением спинонов в системе (или иоменением быстрот сяинонов) г связаны с движением объемных электронов как целого в отличие от мезоскопичесхих осцилляции (с периодом Ф„), связанных с движением одного олектроиа (возбуждения). Эти колебания являются проявлением эффективного взаимодействия между электронами в системе, вызванного их етаямодепствгем с примесями, даже пря очень малой концентрации после-

дних.

В Заключения сформулированы основные реоуяьтаты, полученные в диссертационной работе.

Основные реоультаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Zhitomirsky I.S., Bandos T.V., Necbiporenko.I.N., Critical currents in hyper-conducting windings // Cryogenics. - 1985.-- V.25, N.3. P.3S7-392.

2. Bandos Т. V., Non - linear thermal relaxation wares // Crj'ogonics. - 1991. -V.31, N.ll. - P.962-968.

3. ЕЗвягин А.Л., БандосТ.В. Микроскопические осцилляции нерсистеитшх токов в металлическом кольце с магнитной примесью (Коидо) // Письма, в ЖЭТФ. - 1995. -Т.61, вып.8. -С.662 -665.

4. Овягин А.А., Бандос Т.В., Квантовые топологические эффекты в металлах с Кондо примесью // ФНТ. - 1994. - Т.20, вып.З. -C.2R0 -282.

5. Бандос Т.В., Критические тохи в олектрических обмотках, охлаждаемых термосифонным способом // йов.АН СССР, серия Энергетика, и транспорт,-1986 - Т.5.- С.68-76.

6. Бандос Т.В., Батрак А.Г., Банько В.Ю., Нечипоренко И.Н., Тихснхо Э.В.. Stability of the high - temperature superconductor colled by liquid Nitrogen, jj ФНТ. - 1990 - T. 16. - C. 484 - 488.

7. Бандос Г.В., Батрак А.Г., Банько В.Ю., Нечипоренко Й.Н., Тихенко Э.В., Стабилизация сверхпроводящего состояия длинномерных токонесущих ВТСП. элементов.//' ВГСП. МНТС. Мосжва.-ШО.-T.l - С.19-24.

8. Бандос Т.В.; Житомирский Й.С., Левченко Н.М., Нечипоренко И.Н. и др., Исследование критических токов в гиперпроводящей обмотке, охлаждаемой жидким аоотом.//В сб.: Криогенное машиностроение. - Киев: Наукова Думка, 1987, - С. 61-66.

9. Bandos T.V., BatrakA.G., NechiporenkoLN., Tikhenko E.V., Current carrying capacity of Zr-Y-Ba-0u-0 conductors produced by oriented crystallization. // Cryogenic Engineering Conference, International Cryogenic Materials Conference. Abstracts. - Kiev. - 1992. - P. 75.

ЛИТЕРАТУРА

1. Гуревич А.В., Минц Р.Г., Тепловые автовояны в нормальных металлах в сверхпроводниках,- М.: ИВТАН - 1987. - 167С.

2. Зельдович Я.Б., Баренблатт Г.И., Либрович В.Б., Махвиладзе Г.М., Математическая теория торены я взрыва,- М.: Наука 1980.

Хеири Д. Геометрятескаи теория пояуяннейкых параболических уравнения. - М.: Мир. 1985. - 376 с.

3. Альтов В. А,, Зенкевич В. Б., Кремлев М. Г., Сычев В.В. Стабилизации сверхпроводящих магнитных систем. - М.: Энергия. - 1975. -328С.

4. Nechiporenko I.N., Normal zone propagation within a superconducting system and cryostabilization of superconductivity // Cryogenics - J983.-V.23, N.3.-P.387-392.

5. Bednors J.G., Mullet K.A., Possible high - T snpercondactivity in the, Ba - La - Cu -О system // Z. Phys. B. - 1986. - V.64, N 2. - P.189 -193.

6. Львовский Ю.М., Распространение нормальной фазы с растущим температурным уровнем в высокотемпературных сверхпроводниках // Письма в ЖТФ - 1989. - Т. 15, вып. 15 - С.148-151.

7. Skokov V.N. and Koverda V.P., Thermal miiltistability of YBCO films // Cryogenics - 1S93. - V.33, N 11. - P.1072 -1077.

8. Anderson P.W., The resonating valence baud state in La Си О and superconductivity // Science. - 1987. - V.236 - P. 4793.

9. Изюмов Ю.А., Скркбкн Ю.Н., Статнстачесхал механика магннтоупоркдоченлых систем. - М.:Наука, 1987 - 264 С,

10. Змгнн А.А., Несняовое топояогячестое влияние электромагнитного полз иа цепочку Хаббарда с применяем // ЖЭТФ - 1993, -Т.103, В.1. - С.307 -315.

11. Elion W.J., Wachters J.J., Sohs L.L. and Mooij E.J., Observation of the Ahaionov -Casher effect for vortices in Josephson - junction arrays // Phys. Hev. Lett. - 1993. -V.71, N14 - P. 2311 - 2315,

12. Mailly D., Chapelier C, and Benoit A., Experimental observation of persistent cnrrents in a Ga As - A1 Ga As single loop// Phys.Rev.Lett. -1993. V.70, N 13, - P. 2020 - 2024.

Bandos T,V. The influence of the heat and electromagnetic fields on the critical states of supercondnctors and normal inetals.

The thesis for obtaining the Candidate degree of Sciences (in physics and mathematics), speciality 01.04.07. - physics of solid state, В. I. Verkin Institute for Low Temperature Physics and Engineering, Kharkov, Ukraine, 199Б.

Defended are the 9 scientific works containing the results of theoretical investigations of the kinetics of the transition of the current carrying superconductors into the normal state, stability of the current states of the normal metals as well as the nonlinear response of the low - dimensional systems to the nonpower influence of the electromagnetic field.

Three types of the nonlinear thermal autowaves are supposed to occur in the high-Tc superconductors Y-Ba-Cu-0 and their structure and properties are investigated. Within the scope of one- dimensional exactly solvable models, i.e., the Hubbard model with attraction and in Kondo model, persistent currents in microscopic and mesoscopic rings threaded with magnetic and electric flux« have been studied ав functions of the fluxes.

Бандое T.B. Вплив тепловвх та елеиромагютних no.iia на струмотм та хрвтвчш стани надпров1днэк1в та нормалышх метал!в.

Дисертацк наодобуття вченого ступеня кандидата фюико - математичних наук оа фахом 01,04.07. - фишка твердого тша. Фюмо - техничная шститут штьхвх температур iM. Б.1. Верина НАН Украши, Харкш, 1995.

Захищаються 9 наукових прадь, що мктять результата дослщжень пяепт переходу надпров1дних)в oi струмом до нормального стану, стшюст1 струмових стан1в нормалышх металЬ та вивчення нелшшного ввдгуку нтоьковим1рних систем на несиловий вплив електромагттного поля. Передбачеш три типа нелишних температурних автохвиль в Y-Ba-Cu-О високотемпературних надпроввдниках, дооцджеш i'x структура та властивоси. В рамках одновим1рних точнордав'я-оувальних систем: модащ Хаббарда о притягненням та ыодея! Кондо - дошджеш осциляцп персистентних струм1в в меооскотчних та м1кроскотчних кшыда в потоках електричного та магштного ПОЛ1В.

Ключом слова; надпровздник, температурка автохвиля, теплова .стшпсть, персистентт струми, ансац Бете, ефект парност!, ефект Ааронова - Бома, ефект Ааронова- Катера.

Ответственный оа выпуск - кандидат фиоико-математичесих наук

КЙРЮШЙН А. А.__

Подписано к печати 11.10.1995г.,

_фио. п. л. 1, учет, иод, л. 1, оакао N Цр , тираж 100 вко,_

Ротапринт ФТННТ HAH Украины, 310164, Харьков- 164, пр. Ленина, 47