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title: "磁场中的超导体互动实验｜Sandbox Physics"
description: "为什么有的超导体让磁场进来后，还能保持超导？第二类超导体允许磁通集中在涡旋里进入，涡旋核心之间仍保持超导。磁场达到下临界场时开始进涡旋，接近上临界场才使体超导消失；第一类材料则只有一个体临界场。"
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last_modified: "2026-10-24"
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C-X5 · 排磁、涡旋与超导消失

# 磁场中的超导体

**为什么有的超导体让磁场进来后，还能保持超导？** 第二类超导体允许磁通集中在涡旋里进入，涡旋核心之间仍保持超导。磁场达到下临界场时开始进涡旋，接近上临界场才使体超导消失；第一类材料则只有一个体临界场。

在接近转变温度时比较两种合成材料。逐渐升高磁场，看排磁态如何变成涡旋态或正常态，再对照临界场曲线。

> 交互仿真：在浏览器中打开本页，即可调整参数并运行模型。

这是接近转变温度的 Ginzburg–Landau 教学模型，穿透深度和相干长度的幅度参数均为合成设定。第二类样品的两者之比为六，下临界场采用大比值 London 近似；第一类样品的比值为四分之一，使用热力学临界场。忽略退磁因子，用施加磁感应强度对照体材料临界场。样品、磁通标记和涡旋晶格为定性示意，涡旋密度使用已说明的插值磁感应强度，并非自洽求解 GL 方程。不含钉扎、输运电流、迟滞、有限几何、热涨落及铜氧化物配对机制。

从实验中读出

## 观察后，再作比较

曲线采用合成 GL 幅度参数；屏蔽剖面是半无限样品的 Meissner 参考。标记对应当前设置。

转变温度附近的临界场

磁场屏蔽剖面

诺奖 · 凝聚态与电子器件

## 原来的实验究竟证明了什么？

沿着装置、观测和解释去读历史证据。每篇文章都会说明这个教学模型能解释哪一步。

[阅读证据 1](https://sandboxphysics.com/zh/stories/condensed-matter/ginzburg-landau-order/) [阅读证据 2](https://sandboxphysics.com/zh/stories/condensed-matter/abrikosov-vortex-lattice/) [查看六条阅读路径](https://sandboxphysics.com/zh/stories/condensed-matter/)

物理教程

## 两个长度决定磁场怎样进入

**背景** 穿透深度描述磁场屏蔽，相干长度描述超导序受到扰动后怎样恢复。

**为什么值得理解** Ginzburg–Landau 理论用它们之比区分两种体材料磁响应。

先抓重点

- **核心问题**: 为什么有的超导体让磁场进来后，还能保持超导？
- **一句话直觉**: 涡旋让磁通穿过第二类样品，核心以外仍能保持超导。

### 核心数学模型

#### 转变温度附近的特征长度

$$
\lambda=\lambda_* (1-T/T_c)^{-1/2},\quad\xi=\xi_* (1-T/T_c)^{-1/2}
$$

带星号的是合成 GL 幅度参数，不是零温测量的外推值。

#### 上临界磁感应强度

$$
B_{c2}=\frac{\Phi_0}{2\pi\xi^2}
$$

在这个近似里，它随温度接近转变点而线性降为零。

#### 大长度比样品的下临界场

$$
B_{c1}\simeq\frac{\Phi_0}{4\pi\lambda^2}(\ln\kappa+0.5),\quad\kappa=\lambda/\xi
$$

这个 London 近似只用于长度比为六的合成第二类样品。

### 常见难点

#### 怎样理解这个模型

**容易误解** 图上的临界场曲线可以预言任意真实超导材料。

**正确理解** 这里的幅度参数是教学设定。真实几何、钉扎和微观材料特性，都需要额外模型和测量。

### 动手实验

1. 01

   #### 让第一批涡旋进入

   比较“磁场绕过样品”和“涡旋进入样品”。

   **你会看到：** 理想体材料的图景里，下临界场标记磁通开始能够进入。

2. 02

   #### 让剩余超导消失

   选“超导消失”。

   **你会看到：** 超过上临界场后，整个样品成为正常态。

3. 03

   #### 换一种材料

   选“换成第一类样品”，再升高施加磁感应强度。

   **你会看到：** 体材料模型在热力学临界场处，从排磁态直接转到正常态。

物理结论

这些合成的近转变温度曲线解释体材料相区，不提供真实材料参数，也不解释高温配对机制。

量子与场 · 入门路径

## 从一次测量开始

先预测结果，再数一数实际测到了什么。从一个量子比特出发，一路走到波包、束缚态和双光子干涉。

[从这里开始 → **量子态与 Born 测量** 先预测一个概率，转动分析器，再拿预测和多次测量得到的频率比一比。 观察 · 15 分钟](https://sandboxphysics.com/zh/labs/qubit-state/)

1. [1 量子态与 Born 测量](https://sandboxphysics.com/zh/labs/qubit-state/)
2. [2 Stern–Gerlach 顺序测量台](https://sandboxphysics.com/zh/labs/stern-gerlach-sequence/)
3. [3 波包传播与不确定性](https://sandboxphysics.com/zh/labs/wave-packet-uncertainty/)
4. [4 量子谐振子态工作台](https://sandboxphysics.com/zh/labs/quantum-harmonic-oscillator/)
5. [5 路径标记与量子擦除](https://sandboxphysics.com/zh/labs/quantum-eraser/)
6. [6 Hong–Ou–Mandel 两光子干涉](https://sandboxphysics.com/zh/labs/hong-ou-mandel/)

[查看完整路径 →](https://sandboxphysics.com/zh/topics/quantum/#starter-path)