क्रिटिकल फील्ड

किसी दिए गए तापमान के लिए, महत्वपूर्ण क्षेत्र अधिकतम चुंबकीय क्षेत्र की ताकत को संदर्भित करता है जिसके नीचे एक सामग्री सुपरकंडक्टिंग रहती है। अतिचालकता को पूर्ण चालकता (शून्य प्रतिरोध) और चुंबकीय क्षेत्र (मीस्नर प्रभाव) के पूर्ण निष्कासन दोनों की विशेषता है। या तो तापमान या चुंबकीय प्रवाह घनत्व में परिवर्तन सामान्य और सुपरकंडक्टिंग राज्यों के बीच चरण संक्रमण का कारण बन सकता है। उच्चतम तापमान जिसके तहत अतिचालक अवस्था देखी जाती है, उसे महत्वपूर्ण तापमान के रूप में जाना जाता है। उस तापमान पर सबसे कमजोर बाहरी चुंबकीय क्षेत्र भी अतिचालक अवस्था को नष्ट कर देगा, इसलिए महत्वपूर्ण क्षेत्र की ताकत शून्य है। जैसे ही तापमान घटता है, महत्वपूर्ण क्षेत्र आम तौर पर पूर्ण शून्य पर अधिकतम हो जाता है।

टाइप-I सुपरकंडक्टर के लिए सुपरकंडक्टिंग ट्रांज़िशन में देखी जाने वाली ऊष्मा क्षमता में असंतुलन आम तौर पर महत्वपूर्ण क्षेत्र के ढलान से संबंधित होता है ($H_{\text{c}}$) महत्वपूर्ण तापमान पर ($T_{\text{c}}$):

$C_{\text{super}}-C_{\text{normal}}={T \over 4\pi }\left({\frac {dH_{\text{c}}}{dT}}\right)_{T=T_{\text{c}}}^{2}$

क्रिटिकल फील्ड और क्रिटिकल करंट के बीच एक सीधा संबंध भी है - अधिकतम विद्युत प्रवाह घनत्व जो किसी दिए गए सुपरकंडक्टिंग सामग्री को सामान्य स्थिति में बदलने से पहले ले जा सकता है।एम्पीयर के परिपथीय नियम | एम्पीयर के नियम के अनुसार कोई भी विद्युत धारा एक चुंबकीय क्षेत्र को प्रेरित करती है, लेकिन सुपरकंडक्टर्स उस क्षेत्र को बाहर कर देते हैं। सूक्ष्म पैमाने पर, किसी दिए गए नमूने के किनारों पर चुंबकीय क्षेत्र काफी शून्य नहीं है - एक प्रवेश गहराई लागू होती है। टाइप-I सुपरकंडक्टर के लिए, सुपरकंडक्टिंग सामग्री (शून्य चुंबकीय क्षेत्र के साथ संगत होने के लिए) के भीतर करंट शून्य रहना चाहिए, लेकिन फिर इस प्रवेश-गहराई लंबाई-स्केल पर सामग्री के किनारों पर गैर-शून्य मानों पर जा सकता है, जैसे चुंबकीय क्षेत्र बढ़ता है।जब तक किनारों पर प्रेरित चुंबकीय क्षेत्र महत्वपूर्ण क्षेत्र से कम होता है, सामग्री अतिचालक बनी रहती है, लेकिन उच्च धाराओं पर, क्षेत्र बहुत मजबूत हो जाता है और अतिचालक अवस्था खो जाती है। सुपरकंडक्टिंग सामग्री के अनुप्रयोगों में वर्तमान घनत्व पर इस सीमा के महत्वपूर्ण व्यावहारिक निहितार्थ हैं - शून्य प्रतिरोध के बावजूद वे असीमित मात्रा में विद्युत शक्ति नहीं ले सकते।

सुपरकंडक्टिंग नमूने की ज्यामिति महत्वपूर्ण क्षेत्र के व्यावहारिक माप को जटिल बनाती है- महत्वपूर्ण क्षेत्र को रेडियल समरूपता के अक्ष के समानांतर क्षेत्र के साथ एक बेलनाकार नमूने के लिए परिभाषित किया गया है। अन्य आकृतियों (गोलाकार, उदाहरण के लिए) के साथ, चुंबकीय क्षेत्र (और इस प्रकार आंशिक सामान्य स्थिति) द्वारा बाहरी सतह के आंशिक प्रवेश के साथ एक मिश्रित स्थिति हो सकती है, जबकि नमूने का आंतरिक भाग अतिचालक रहता है।

टाइप- II सुपरकंडक्टर्स एक अलग तरह की मिश्रित अवस्था की अनुमति देते हैं, जहां चुंबकीय क्षेत्र (निचले महत्वपूर्ण क्षेत्र के ऊपर $H_{c1}$) सामग्री के माध्यम से बेलनाकार छिद्रों में प्रवेश करने की अनुमति है, जिनमें से प्रत्येक में एक चुंबकीय प्रवाह क्वांटम होता है। इन फ्लक्स सिलेंडरों के साथ, सामग्री अनिवार्य रूप से एक सामान्य, गैर-अतिचालक स्थिति में होती है, जो सुपरकंडक्टर से घिरी होती है जहां चुंबकीय क्षेत्र वापस शून्य हो जाता है। सामग्री के लिए प्रवेश गहराई के क्रम में प्रत्येक सिलेंडर की चौड़ाई है। जैसे ही चुंबकीय क्षेत्र बढ़ता है, फ्लक्स सिलेंडर एक साथ और अंततः ऊपरी महत्वपूर्ण क्षेत्र में चले जाते हैं $H_{\text{c2}}$, वे अतिचालक स्थिति के लिए कोई जगह नहीं छोड़ते हैं और शून्य-प्रतिरोधकता गुण खो जाता है।

अपर क्रिटिकल फील्ड

ऊपरी महत्वपूर्ण क्षेत्र चुंबकीय प्रवाह घनत्व है (आमतौर पर यूनिट टेस्ला (यूनिट) (टी) के साथ व्यक्त किया जाता है) जो 0 K (पूर्ण शून्य) पर टाइप- II सुपरकंडक्टर में सुपरकंडक्टिविटी को पूरी तरह से दबा देता है।

अधिक ठीक से, ऊपरी महत्वपूर्ण क्षेत्र तापमान (और दबाव) का एक कार्य है और यदि ये निर्दिष्ट नहीं हैं, तो पूर्ण शून्य और मानक दबाव निहित हैं।

वर्थमेर-हेलफैंड-होहेनबर्ग सिद्धांत ऊपरी महत्वपूर्ण क्षेत्र की भविष्यवाणी करता है (H_c2) 0 K पर से T_c और की ढलान H_c2 पर T_c.

ऊपरी महत्वपूर्ण क्षेत्र (0 K पर) का अनुमान गिंज़बर्ग-लैंडौ सिद्धांत# सुसंगतता लंबाई और प्रवेश गहराई से भी लगाया जा सकता है (ξ) गिन्ज़बर्ग-लैंडौ सिद्धांत का प्रयोग|गिन्ज़बर्ग-लैंडौ अभिव्यक्ति: H_c2 = 2.07×10⁻¹⁵ T⋅m²/(2πξ²). अतिचालकता उपयोग पर लेख H_c2 या B_c2 पर्यायवाची रूप से चूंकि सुपरकंडक्टिंग सामग्री अक्सर संवेदनशीलता के साथ पूर्ण प्रतिचुम्बकत्व प्रदर्शित करती है χ = −1, जिसके परिणामस्वरूप समान परिमाण हैं |H_c2| और |B_c2|.

निचला महत्वपूर्ण क्षेत्र

निचला महत्वपूर्ण क्षेत्र चुंबकीय प्रवाह घनत्व है जिस पर चुंबकीय प्रवाह टाइप- II सुपरकंडक्टर में प्रवेश करना शुरू कर देता है।