El Efecto Meissner

Cuando un material hace la transici�n del estado normal al de superconducci�n, excluye de forma activa los campos magn�ticos en su interior, lo cual se conoce como el efecto Meissner.

Esta limitaci�n a cero del campo magn�tico dentro de un superconductor es distinta del diamagnetismo perfecto, que surge de su resistencia el�ctrica cero. La resistencia cero implica que si se trata de magnetizar un superconductor, se generar�n bucles de corriente para cancelar exactamente el campo magn�tico impuesto (ley de Lenz). Pero si cuando se enfri� el material para la transici�n a la superconducci�n, ya ten�a un campo magn�tico estable a su trav�s, se esperar�a que permaneciera ese campo magn�tico. Si no hubiera cambio en el campo magn�tico aplicado, no habr�a voltaje generado (ley de Faraday) para impulsar corriente, incluso en un conductor perfecto. De ah� que la exclusi�n activa de campo magn�tico debe ser considerada como un efecto distinto de s�lo resistencia cero. Con los materiales de Tipo II, ocurren un efecto de estado Meissner mixto.

Una de las explicaciones te�ricas del efecto Meissner proviene de la ecuaci�n de London. Muestra que el campo magn�tico decae exponencialmente en el interior del superconductor sobre una distancia de 20-40 nm. Se describe en funci�n de un par�metro llamado profundidad de penetraci�n London.

Ilustrar EfectoAlineamiento de Espin vs Emparejamiento
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Conceptos de Superconductividad

Referencia Rohlf, Cap. 15
 
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El Efecto Meissner

Diamagnetismo Perfecto
Si el conductor ya ten�a a su trav�s un campo magn�tico estable, y luego se enfri� para una transici�n a un estado de resistencia cero, se convierte en un diamagn�tico perfecto, se espera que el campo magn�tico permanezca igual.
Superconductor
Sorprendentemente, el comportamiento magn�tico de un superconductor es distinto del diamagnetismo perfecto. Cuando se hace el cambio de fase al estado de superconducci�n, excluir� activamente cualquier campo magn�tico presente.
Levitaci�n Magn�ticaMayor Estudio
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Diamagnetismo Perfecto

Un conductor se opone a cualquier cambio en el campo magn�tico aplicado externamente. Se inducen corrientes que se oponen a la acumulaci�n de campo magn�tico en el conductor (Ley de Lenz). En un material s�lido, esto se llama diamagnetismo, y un conductor perfecto ser� un diamagn�tico perfecto. Es decir, las corrientes inducidas en �l no encontrar� ninguna resistencia, por lo que se mantendr�a en cualquier magnitud necesaria para cancelar perfectamente el cambio de campo externo. Un superconductor es un diamagn�tico perfecto, pero en el efecto Meissner, hay mas implicaciones.

Ilustrar el Estado Mixto
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Efecto Meissner en el Estado Mixto

En los superconductores de Tipo II, no se excluye completamente el campo magn�tico, pero est� limitado en filamentos dentro del material. Estos filamentos est�n en el estado normal, rodeado por supercorrientes en lo que se llama un estado v�rtice. Tales materiales pueden ser sometidos a campos magn�ticos externos mucho m�s altos y permanecer superconductores.

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Alineamiento de Espin vs Pares de Electrones

Los fabricantes de imanes superconductores se enfrentan a una dificultad b�sica que Lindenfeld lo ha expuesto en pocas palabras: "el magnetismo y la superconductividad son enemigos naturales". La magnetizaci�n macrosc�pica depende de alinear paralelamente los espines de los electrones, mientras que la superconductividad depende de pares de electrones con sus espines antiparalelos. Los pares de Cooper de electrones en la teor�a BCS, tienen una energ�a de enlace muy peque�a, y los campos magn�ticos externos ejercen pares sobre los espines de los electrones, que tienden a romper estas parejas.
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