மெய்சனர் விளைவு

மெய்சனர் விளைவின் படம். காந்த விசைக் கோடுகள் கதிர்களாக காட்டப்பட்டுள்ளது. மீக்கடத்திகளின் நிலைமாறு வெப்பநிலைக்குக் கீழே காந்த விசைக் கோடுகள் விலகலடைகிறது.

மீக்கடத்திகளின் வெப்பநிலையை திரவ நைட்ரசனைக் கொண்டு அதிகுளிரூட்டும் போது மெய்சனர் விளைவினால் காந்தம் மிதக்கிறது.

மெய்சனர் விளைவு (Meissner Effect) என்பது ஒரு கடத்தி மீக்கடத்தியாகும் போது, அதன் வழியே பாயும் காந்தப் புலத்தில் ஏற்படும் மாற்றங்களைக் கூறுவதாகும். மீக்கடத்திகளின் வெப்பநிலையை அதன் நிலைமாறு வெப்பநிலைக்குக் கீழே கொண்டு செல்லும் போது, காந்த விசைக் கோடுகள் மீக்கடத்திகளின் பரப்பை விட்டு விலகலடையும் என்பதை வால்த்தர் மெய்சனர், ராபர்ட் ஒசன்பெல்டு ஆகிய அறிவியல் அறிஞர்கள் 1933 ஆம் ஆண்டு கண்டறிந்தனர். மெய்சனர் நிலையில் (Meissner State) மீக்கடத்திகளின் உள்ளே, எந்த காந்தப் புலமும் செயல்படுவதில்லை. மெய்சனர் நிலை முறிவடையும் (Break down) அளவைக் கொண்டு மீக்கடத்திகள் வகைப்படுத்தப்படுகின்றன. மெய்சனர் விளைவின் அடிப்படையில் மிதக்கும் தொடர் வண்டி செயல்படுகிறது.

மெய்சனர் விளைவு விளக்கம்

திரவ நைட்ரசனால் மீக்கடத்திகளின் மீது மிதக்கும் காந்தம்

மெய்சனர் விளைவால் மிதக்கும் பளிங்கு

• மீக்கடத்திகளின் வெப்பநிலையை அதன் நிலைமாறு வெப்பநிலைக்குக் கீழே கொண்டு செல்லும் போது, காந்த விசைக் கோடுகள் மீக்கடத்திகளின் பரப்பை விட்டு விலகலடையும். இதை மெய்சனர் விளைவு என்கிறோம். இந்த நிலையை அடையும் போது மீக்கடத்திகள் டயா காந்தப் பண்புகளைப் பெறுகிறது.
• மெய்சனர் நிலையில் மீக்கடத்திகளின் உள்ளே காந்தப்புலம் சுழியாகும். காந்தப்புலமும் மீக்கடத்திகளும் இயற்கையாகவே ஒன்றையொன்று எதிர்க்கின்றன.
• மெய்சனர் கொடுத்த விளக்கத்திற்கு லண்டன் என்ற அறிவியல் அறிஞர் சமன்பாட்டை உருவாக்கினார். மீக்கடத்திகளில் காந்தப் புலம் ஊடுருவும் தூரத்தை லண்டன் ஊடுருவும் ஆழம் என்கிறோம்.
• மெய்சனர் விளைவை விளக்கும் லண்டன் சமன்பாடு:

$\nabla ^{2}\mathbf {H} =\lambda ^{-2}\mathbf {H} \,$

இங்கு, H என்பது காந்தப்புலச் செறிவு, λ என்பது லண்டன் ஊடுருவும் ஆழம்.

• மீக்கடத்திகளின் மீது பாயும் காந்த விசைக் கோடுகளுக்கு எதிரான காந்தப் புலத்தை உருவாக்க அவற்றின் பரப்பில் ஒரு நிலையான, தடுக்கும் மின்னோட்டம் பாய்கிறது.
• சுழி மின்தடையுள்ள எந்ததொரு நற்கடத்தியும் மின் காந்த தூண்டல் காரணமாகத் தன்மீது பாயும் காந்தப் புலத்தை எதிர்க்கிறது.
• மீக்கடத்திகளின் மின்தடையற்ற பண்பினால் அவற்றின் மீது பாயும் காந்த விசைக் கோடுகள் விலக்கப்படும் அளவு எவ்வளவு காலம் ஆனாலும் குறைவதில்லை.

தூய டயா காந்தப் பண்புகள்

• தூய டயா காந்தத்தின் (Perfect Diamagnetism) காந்த ஏற்புத் திறன் -1 (Magnetic Susceptibility) என்ற அளவில் இருக்கும்.

அதாவது $\chi _{v}$ = −1

• டயா காந்தப் பொருட்களின் உள்ளே எந்த காந்தப் புலமும் இருப்பதில்லை.
• நிலையான காந்தத்திற்கு எதிரான காந்தப் புலத்தை டயா காந்தப் பொருட்கள் உருவாக்குகின்றன.
• தூய டயா காந்தப் பண்பு என்பது அதிகுளிரூட்டப்பட்ட மீக்கடத்திகளில் மட்டுமே காணப்படுகிறது.
• மெய்சனர் நிலையில் உள்ள மீக்கடத்திகள் தூய டயா காந்தப் பண்புகளைப் பெற்றுள்ளன.
• மீக்கடத்திகளின் பரப்பின் மீது பாயும் நிலையான தடுக்கும் மின்னோட்டம் காந்தப் புலத்தை எதிர்க்கிறது.
• நற்கடத்தி என்பது ஒரு தூய டயா காந்தப் பொருள்

லென்ஸ் விதியின் அடிப்படையில் மெய்சனர் விளைவு விளக்கம்

லென்ஸ் விதி

ஒரு கடத்தியின் அருகேயுள்ள காந்தப் புலத்தை மாற்றும் போது தூண்டப்படும் மின்னோட்டத்தின் திசை, காந்தப் புல திசையை எதிர்க்கும் வகையிலே உருவாகும்.

விளக்கம்

• மீக்கடத்திகளில் மின்தடையற்ற நிலை இருப்பதால், காந்த புலத்தால், அதற்கு சம அளவில் துாண்டப்படும் மின்னோட்டம், காந்தப் புலத்தை எதிர்க்கும் திசையிலே உருவாகிறது.
• எதிர் திசையில் துாண்டப்படும் மின்னோட்டம் மீக்கடத்திகளிலிருந்து காந்தப் புலத்தை முழுவதுமாக விலகலடையச் செய்கிறது.

முதல் வகை மீக்கடத்திகளில் மெய்சனர் விளைவு

• இவ்வகை மீக்கடத்திகளில் வலிமை குறைந்த காந்த புலம் மெய்சனர் விளைவுக்கு உட்படுகிறது.
• ஆனால் வலிமை மிக்க காந்த புலம் மெய்சனர் விளைவுக்கு உட்படுபதில்லை.
• மெய்சனர் விளைவு முறிவுடையும் காந்த புல அளவு மாறு நிலை காந்த புலம் (Critical Magnetic Field) எனப்படுகிறது.

இரண்டாம் வகை மீக்கடத்திகளில் மெய்சனர் விளைவு

• இவ்வகை மீக்கடத்திகள் மீக்கடத்தும் நிலை மற்றும் சுழல் நிலை (Vortex State) என இரு நிலைகளைக் கொண்டுள்ளது.
• முதல் மாறு நிலை காந்த புலம் வரை இவ்வகை மீக்கடத்திகள் மெய்சனர் விளைவுக்கு உட்படுகிறது (மீக்கடத்தும் நிலையில் உள்ளது).
• முதல் மாறு நிலை காந்த புலத்திலிருந்து இரண்டாம் மாறு நிலை காந்த புலம் வரை சுழல் நிலையில் உள்ளது.
• இரண்டாம் வகை மீக்கடத்திகள் உயர் மாறு நிலை வெப்பநிலையைக் கொண்டுள்ளது.

மெய்சனர் விளைவின் பயன்கள்

மிதக்கும் தொடர் வண்டி

• மெக்லெவ் எனப்படும் மிதக்கும் தொடர் வண்டி, மெய்சனர் விளைவு தத்துவத்தின் அடிப்படையில் செயல்படுகிறது.
• மெய்சனர் விளைவுக்குப் பின் உராய்வில்லாப் போக்குவரத்து பற்றிய ஆய்வுகள் தொடங்கப்பட்டன.

மேற்கோள்கள்

1. "Meissner effect | physics" (in en). Encyclopedia Britannica. https://www.britannica.com/science/Meissner-effect. 
2. Meissner, W.; Ochsenfeld, R. (1933). "Ein neuer Effekt bei Eintritt der Supraleitfähigkeit". Naturwissenschaften 21 (44): 787–788. doi:10.1007/BF01504252. Bibcode: 1933NW.....21..787M. 
3. Landau, L. D.; Lifschitz, E. M. (1984). Electrodynamics of Continuous Media. Course of Theoretical Physics. Vol. 8 (2nd ed.). Butterworth-Heinemann. பன்னாட்டுத் தரப்புத்தக எண் 0-7506-2634-8.
4. Callaway, D. J. E. (1990). "On the remarkable structure of the superconducting intermediate state". Nuclear Physics B 344 (3): 627–645. doi:10.1016/0550-3213(90)90672-Z. Bibcode: 1990NuPhB.344..627C. 
5. CHARLES KITTEL (1990). SOLID STATE PHYSICS. NEW DELHI: WILEY EASTERN LIMITED. pp. 358, 361, 397.
6. Bardeen, J.; Cooper, L. N.; Schrieffer, J. R. (1957). "Theory of superconductivity". Physical Review 106 (1175): 162–164. doi:10.1103/physrev.106.162. Bibcode: 1957PhRv..106..162B. 
7. Hirsch, J. E. (2012). "The origin of the Meissner effect in new and old superconductors". Physica Scripta 85 (3): 035704. doi:10.1088/0031-8949/85/03/035704. Bibcode: 2012PhyS...85c5704H. 

வெளி இணைப்புகள்

• Maglev Trains பரணிடப்பட்டது 2011-10-04 at the வந்தவழி இயந்திரம் Audio slideshow from the National High Magnetic Field Laboratory discusses magnetic levitation, the Meissner Effect, magnetic flux trapping and superconductivity.
• Meissner Effect (Science from scratch) Short video from Imperial College London about the Meissner effect and levitating trains of the future.
• Introduction to superconductivity பரணிடப்பட்டது 2016-01-25 at the வந்தவழி இயந்திரம் Video about Type 1 Superconductors: R = 0/Transition temperatures/B is a state variable/Meissner effect/Energy gap (Giaever)/BCS model.
• Meissner Effect (Hyperphysics)
• Historical Background of the Meissner Effect பரணிடப்பட்டது 2014-08-28 at the வந்தவழி இயந்திரம்