磁束量子 じそくりょうしflux quantum

ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典

磁束量子
じそくりょうし
flux quantum

超伝導体の環を磁束が貫いているとき，磁束 は ( n は整数) で量子化され，φ₀＝h/2e ( h はプランク定数，e は電子の電荷) を磁束量子という。これは 2.067851×10^-15Wb に相等する。超伝導では巨視的スケールで量子力学的状態が実現していて，巨視的な数の電子対が同一の量子状態にあり，巨視的な量である密度は波動関数の2乗，電流は波動関数の空間的勾配によって記述される。環を1周したときの位相の変化は，2π の整数倍しかとれないので，環を貫く磁束は量子化される。磁束の量子化は F.ロンドンによって指摘され，のちに実験的に観測された。これは，超伝導が巨視的スケールでの量子状態の現れであること，φ₀ の分母が e でなく 2e なのは電子が対になっていることを示し，BCS理論の重要な検証となった。第二種超伝導体に現れる渦糸も磁束量子である。高感度磁束計 (→スクイド ) は基本的には磁束の量子化を利用したものである。

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知恵蔵

磁束量子

磁力をもたらす磁束を糸状に1本、2本とばらしたときの最小単位。磁力線のイメージで思い描ける。超伝導状態の物質は弱い磁場の侵入を阻む(マイスナー効果)が、第2種超伝導体と呼ばれるものでは、磁場がほどほどに強いと、ばらばらの磁束を通す。これが量子化された磁束の一例だ。このとき、それぞれの周りに超伝導電流が渦のように流れる。

(尾関章 朝日新聞記者 ／ 2007年)

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