Несколько слов о сверхпроводимости

равна

clip_image004

где ню0=4пи-10-7 Гн/м — магнитная постоянная, В — индук­ция магнитного поля, а и — занятый им объем.

Рассмотрим, например, сверхпроводящий магнит, со­здающий поле 5 Тл в объеме 1 м3 (в экспериментах при­меняются и существенно большие магниты). Энергия, которая сосредоточена в магнитном поле этого магнита, равнаclip_image006

Этой энергии хватит на то, чтобы нагреть 250 кг меди на 100 градусов.

Для перевода участка сверхпроводника в нормальное состояние часто бывает достаточно ничтожных причин, например трения, возникающего при перемещении витков обмотки под действием сжатия, возникающего вследствие сокращения размеров при охлаждении. Не менее опасно выделение энергии, возникающее при потере пучка или даже небольшой его части. Сверхпроводящая техника тре­бует поэтому внимания, осторожности и строгих мер без­опасности.

В настоящее время сверхпроводящий провод обычно стабилизируют. В стабилизированном проводнике сверх­проводящие жилы NbTi плотно зажаты в медной шине, которую в этом случае называют матрицей. Медь не яв­ляется сверхпроводником, однако она хорошо проводит электрический ток, а при гелиевых температурах ее со­противление падает в 100 раз по сравнению с сопротив­лением при комнатной температуре. Каждый участок сверхпроводника шунтирован, таким образом, медной ши­ной. При внезапном нарушении сверхпроводимости ток переходит из тонких нитей сверхпроводника в массивную медную матрицу, так что сопротивление обмотки оказы­вается хотя и не равным нулю, но небольшим. Процесс спада магнитного поля при этом сильно затягивается и протекает не так катастрофически, как в нестабилизированных проводниках.

Еще одним важным источником нагрева являются вихревые токи или, как их часто называют, токи Фуко. Вихревые токи возникают в проводниках при изменении магнитного поля. Сверхпроводящие магниты проще всего применять для создания постоянных, не меняющихся во времени полей. Такие поля нужны, например, для транс­портировки пучков и широко применяются при создании экспериментальных установок, в которых импульс частиц определяется по радиусу кривизны траектории, которую описывают частицы в постоянном магнитном поле. С этих задач и началось применение сверхпроводящих магнитов в физике элементарных частиц. Однако для синхротро­нов нужны переменные, а не постоянные магнитные поля.

Страница 2 of 212