FISIKA ZAT PADAT-Superkonduktivitas

1.

Arief Pratama 2. Apan Fauzi

FISIKA ZAT PADAT SUPERKONDUKTIVITAS

SURVEI SUR VEI EKSPERIMEN EKSPERIMEN Daam !ea"aan #uper!$n"u!ti%ita# re#i#ti%ita# i#tri! aru# "& a"aa' n$( atau #an)at "e!at " e!at "en)an n$ *a'+a aru# i#tri! ,an) tetap tea' "iamati airan tanpa re"aman "i &in&in #uper!$n"u!t$r #eama e*i' "ari #atu ta'un( #ampai pra!ti!an ea' e!perimen tetap *eran)#un). Peuru'an #uper&urrent #uper&urrent "i S$en$i" "ipea-ari "ipea- ari $e' Fie "an Mi# men))una!an pre#i#i nu!ir met$"e re#$nan#i ma)neti! untu! men)u!ur me"an ma)net ,an) ter!ait "en)an #uper&urrent ter#e*ut. Mere!a Mere! a men,impu!an *a'+a +a!tu peuru'an #uper&urre #uper&urrent nt ti"a! !uran) "ari 1. ta'un. Kami memper!ira!an +a!tu peuru'ann,a. Daam *e*erapa *a 'an #uper!$n"u!t$r( terutama ,an) "i)una!an untu! ma)net #uper!$n"u!t$r( *ata# +a!tu peuru'an "ia mati !arena a"an,a re"i#tri*u#i ire%er#i*e /u!# ma)neti! "aam *a'an. Sifat ma)neti! "itun-u!!an $e' #uper!$n"u!t$r ,an) uar*ia#a #e*a)ai #ifat0#ifat !eee!tri! !eee!tri!an. an. Sifat ma)neti! ti"a! *i#a "i'itun) "i'i tun) $e' a#um#i *a'+a #uper!$n"u!t$r merupa!an merupa!an !$n"u!t$r ,an) n$rma "en)an ta'anan i#tri! #e*e#ar n$. Itu merupa!an fa!ta e!#perimen *a'+a #uper!$n"u!t$r ,an) ma##a "a am me"an ma)net ,an) ema' a!an *ertin"a! #e*a)ai "iama)net #empurna( "en)an in"u!#i ma)neti! #e*e#ar n$ "i "aamn,a. Keti!a Keti!a #pe#imen "itempat!an "aam me"an ma)net "a n mere!a "i"in)in!an meaui temperatur tran#i#i untu! #uper!$n"u!ti%ita#( a+an,a /u!# ma)neti! a"a ,an) tea' "i!euar!an "ari #pe#imen. Ini "i#e*ut efek Meissner Meissner.. Urutan peri#ti+a "itun-u!!an pa"a )am*ar 2. Sifat ma)neti! ,an) uni! "ari " ari #uper!$n"u!t$r ,an) men-a"i pu#at untu! !ara!teri#a#i !ea"aan #uper!$n"u!t$r. #uper!$n"u!t$r. Kea"aan Ke a"aan #uper!$n"u!t$r a"aa' !ea"aan "imana men)atur ee!tr$n pa"a meta. Pen)aturan "aam pem*entu!an ter!ait pa#an)an ee!tr$n. Ee!tr$n men)atur pa"a #u'u "i *a+a' temperatur tran#i#i "an mere!a men-a"i tertata "i ata# #u'u tran#i#i.

TERJADINYA SUPERKONDUKTIVITAS

A!an!a' #etiap eemen $)am *u!an ma)neti! men-a"i #uper!$n"u!t$r pa"a #u'u ,an) &u!up ren"a' Kami ti"a! ta'u. Daam pen&arian e!#perimenta #upa,a #uper!$n"u!t$r "en)an #u'u tran#i#i #an)at ren"a'( itu #an)at pentin) untu! men)'ian)!an "ari #pe#imen *a'!an menemu!an -uma' eemen parama)neti! a#in)( !arena mere!a "apat menurun!an #u'u tran#i#i #an)at "ra#ti#. Saa' #atu *a)ian "ari Fe "i 1  a!an men)'an&ur!an #uper!$n"u!ti%ita# "ari M$( ,an) !eti!a murni memii!i T & 3 .42 K5 "an 1 "i per#en "ari )a"$inium menurun!an #u'u tran#i#i "ari antanum "ari 6(7 K men-a"i (7 K. Ta! murni *u!an ma)neti! ti"a! memii!i efe! ,an) #an)at n,ata pa"a #u'u tran#i#i. Su'u tran#i#i "ari #e-uma' #en,a+a #uper!$n"u!t$r ,an) menari! ter&antum "aam Ta*e 2. 8e*erapa #en,a+a $r)ani! menun-u!!an #uper!$n"u!ti%ita# pa"a #u'u ,an) &u!up ren"a'.

9AN:UTAN ... Tabel 2 Superkonduktivitas pada Senyawa Terpilih Senyawa N!"Sn N!"#e N!"Al N!N $%&

Tc dala K 1;(6 2<(2 1>(6 17( 14(2

Senyawa V<=a V
Tc dala K   17(6 1>(1 4( <1(< <4(

PEN#'AN$URAN SUPERKONDUKTIVITAS O(E' MEDAN MA#NETIK 

Se*ua' me"an ma)net ,an) &u!up !uat a!an men)'an&ur!an #uper!$n"u!ti%ita#. Am*an) *ata# atau niai !riti# me"an ma)net "iterap!an untu! men)'an&ur!an #uper!$n"u!ti%ita# ,an) "iam*an)!an $e' @ & TB "an merupa!an #e*ua' fun)#i "ari #u'u. Pa"a #u'u !riti# *i"an) !riti# a"aa' n$C @& T&B 3 . Varia#i me"an !riti# "en)an #u'u untu! *e*erapa eemen #uper!$n"u!t$r "itun-u!!an pa"a am*ar <. Kur%a am*an) *ata# memi#a'!an !ea"aan #uper!$n"u!t$r "i !iri *a+a' )am*ar "ari !ea"aan n$rma "i !anan ata#. =atatanC Kami 'aru# menun-u!!an niai !riti# "ari me"an ma)net ,an) "iterap!an #e*a)ai 8 a&( tapi ini *u!an pra!ti! umum "i !aan)an pe!er-a "i #uper!$n"u!ti%ita#. Daam #i#tem =S !ita a!an #eau mema'ami *a'+a @ & 3 8a&( "an "aam SI !ita memii!i @ & 3 8a&. Sim*$ 8a( menun-u!!an me"an ma)net "iterap!an.

E)EK MEISSNER

Mei##ner "an O&'#enfe" 14<
"iama)neti#me( ma)neti#a#i M( "an !erentanan ma)neti! "i"eGni#i!an "aam 8a* 1. 8e#arn,a !erentanan "iama)neti! -ea#( #uper!$n"u!t$r ma##a #an)at -au' e*i' *e#ar "ari pa"a zat "iama)neti! !'a#. Daam 1B( M a"aa' ma)neti#a#i #etara "en)an aru# #uper!$n"u!t$r "aam #pe#imen.

SUPER KONDUKTIVITAS Kami mempera!u!an tipe #uper!$n"u!t$r I "en)an efe! Mei##ner ,an)  #empurna( #e'in))a 8 me"anB "aam #uper!$n"u!t$r 8 3 . Kita a!an mei'at pa"a *i"an) !riti# @& a"aa' u!uran !uantitatif "ari per*e"aan ener)i *e*a# antara #uper!$n"u!t$r "an ne)ara n$rma pa"a #u'u !$n#tan. Sim*$ @ a!an #eau men)a&u pa"a #pe#imen ma##a( ti"a! perna' men))una!an Gm *a'anB tipi#. Untu! tipe #uper!$n"u!t$r II( @& a"aa' *i"an) term$"inami!a ,an) ter!ait "en)an !e#ta*ian ener)i *e*a#. Ke#ta*ian ener)i *e*a# pa"a #uatu !ea"aan #uper!$n"u!t$r *er'u*un)an "en)an !ea"aan n$rma ,an) "itentu!an $e' pen)u!uran !a$rimeter atau pen)u!uran ma)net. Daam met$"e !a$rimeter !apa#ita# !a$r ,an) "iu!ur #e*a)ai fun)#i tenperatur untu! #uper!$n"u!t$r "an untu! !$n"u!t$r n$rma( ,an) *erarti #uper!$n"u!t$r "aam me"an ma)net e*i' *e#ar "ari niai @&. Dari per*e"aan !apa#ita# !a$r !ita "apat men)'itun) per*e"aan ener)i *e*a#( ,an) merupa!an !e#ta*ian ener)i *e*a# pa"a #uatu #uper!$n"u!t$r. Daam met$"e ma)neti! !e#ta*ian ener)i *e*a#( "itemu!an "ari niai me"an ma)net terapan ,an) men)'an&ur!an #uatu #uper!$n"u!t$r( pa"a #u'u !$n#tan. Ar)umen *eri!ut pertim*an)!an !er-a ,an) "ia!u!an am*ar 11.B pa"a #uper!$n"u!t$r !eti!a "i*a+a #e&ara re%er#i*e *$a!0*ai!B pa"a #u'u !$n#tan "ari p$#i#i ,an) ta! ter'in))a "imana *i"an) terapann,a a"aa' n$B !e p$#i#i "i r "aam me"an ma)net ,an) permanenC

9AN:UTAN ...

PERSAMAAN (ONDON

Kita mei'at *a'+a efe! Mei##ner men,irat!an !erentanan ma)neti! 301T "i ==S "i !ea"aan #uper!$n"u!t$r atau "aam SI J3 01. 8i#a!a' !ita mem$"iG!a#i per#amaan !$n#titutif ee!tr$"inami!a #eperti 'u!um $'mB "aam *e*erapa &ara untu! men"apat!an efe! Mei##ner !ami ti"a! in)in mem$"iG!a#i per#amaan MaJ+e #en"iri. K$n"u!#i i#tri! "aam !ea"aan n$rma "ari #e*ua' $)am "i)am*ar!an $e' 'u!um $'m : 3 E. Kita peru men)u*a' ini #e&ara "ra#ti# untu! men))am*ar!an !$n"u!#i "an efe! Mei##ner "aam !ea"aan #uper!$n"u!t$r. Mari !ita mem*uat p$#tuat pen"apatB "an mei'at apa ,an) ter-a"i. Kami *erpen"apat *a'+a "aam !ea"aan #uper!$n"u!t$r !erapatan aru# *er*an"in) uru# "en)an %e!t$r p$ten#i A "ari me"an ma)net *ia#a( "i mana 8 3 !eritin) A. In"e!# A a!an "itentu!an. Daam unit =S !ita menui# !$n#tanta pr$p$r#i$naita# #e*a)ai untu! aa#an ,an) a!an men-a"i -ea#. 

9AN:UTAN ... 8eri!ut = a"aa' !e&epatan &a'a,a "an L 9 a"aa' !$n#tanta "en)an "imen#i pan-an). Daam #atuan  SI !ita menui# "emi!ian =SB SIB .1B 8eri!ut a"aa' Per#amaan 9$n"$n. Kita men))una!an &ara ain "en)an men)am*i &ur #e'in))a men"apat!an =SB 5 SIB .11B Per#amaan 9$n"$n !e01B "apat "itui "en)an p$ten#ia ara' "i pen)!uran 9$n"$n "i mana "i% A 3 . "an An 3  pa"a #etiap permu!aan e!#terna "i mana ta! a"a airan !eti!a "ima#u!!an. Su*#!rip n menun-u!!ann !$mp$nen n$rma pa"a permu!aan. Se'in))a "i% - 3  "an - n 3 ( *ata# !$n"i#i G#i! ,an) #e*enarn,a. 8entu! atau per#amaan 1B *era!u untu! pa"a #e*ua' #uper!$n"u!t$r #e"er'ana ,an) ter'u*un). @u*un)an tam*a'an mun)!in a"a "aam #e*ua' &in&in atau #iin"er.( tapi 11B meman) *enar )e$metri ,an) in"epen"en *e*a#B. Pertama !ita i'at *a'+a per#amaan 9$n"$n men)ara' pa"a efe! M ei##ner( $e' per#amaan MaJ+e !ita ta'u *a'+a =SB 5 SIB 12B K$n"i#i "i*a+a' #tati#. Kita men))una!an &ur "ari !e"ua *ea' pi'a! untu! memper$e' =SB 5 SIB 5  ?an) "apat "i!$m*ina#i!an "en)an per#amaan 9$n"$n 11B untu! men"apat!an #uper!$n"u!t$r  . 1
PANJAN# KO'ERENSI Ke"aaman tem*u#an 9$n"$n ( merupa!an pan-an) men"a#ar ,an) "iperu!anB ,an)  menn&iri!an #e*ua' #uper!$n"u!t$r. Se*ua' pan-an) *e*a# merupa!an pan-an) !$'eren#i . Pan-an) !$'eren#i a"aan u!uran -ara! "i mana !$n#entra#i #uper!$n"u!t$r ee!tr$n ti"a! "apat men)u*a' #e&ara "ra#ti# "aam me"an ma)net #pa#ia *er!enaan ruan) "an tempatB *er%aria#i. Per#amaan 9$n"$n a"aa' per#amaan umumC *er!aitan "en)an !erapatan aru# pa"a titi! r untu! p$ten#i %e!t$r pa"a #aat titi! ,an) #ama. Seama - rB +a!tu ,an) "i*eri!an !$n#tan A rB( aru# "iperu!an untu! men)i!uti tiap %aria#i "aam p$ten#ia %e!t$r. Tapi pan-an) !$'eren#i  a"aa' u!uran "ari rentan) !i#aran ,an) e*i' "i mana !ita a!an men"apat!an - rata0rata A. Ini -u)a merupa!an u!uran #e-au' #pa#ia minimum "i mana api#an tran#i#i antara n$rma "an #uper!$n"u!t$r. Pan-an) !$'eren#i ter*ai! men-a"i te$ri meaui per#amaan 9an"au0inz*ur)( 9ampiran I. Se!aran) !ita mem*eri!an ar)umen ,an) ma#u! a!a untu! ener)i ,an) "i*utu'!an untu! mem$"ua#i !$n#entra#i ee!tr$n #uper!$n"u!t$r. Setiap %aria#i #pa#ia "aam !ea"aan #i#tem ee!tr$ni! mem*utu'!an e!#tra ener)i !ineti!. Se*ua' m$"ua#i "ari ei)enfun&ti$n menin)!at!an ener)i !ineti! !arena m$"ua#i a!an menin)!at!an inte)ra "ari . @a ini +a-ar untu! mem*ata#i %aria#i #pa#ia - rB #e"emi!ian rupa #e'in))a e!#tra ener)i !uran) "ari ener)i !e#ta*ii#an "ipen)aru'i #uatu !ea"aan #uper!$n"u!t$r.

TEORI *$S SUPERKONDUKTIVITAS Daam *a* ini !ita mem*utu'!an te$ri 8=S "en)an #e*ua' fun)#i )e$m*an) 8=S( ,an)  meiputiC 1. Intera!#i ,an) menari! antara ee!tr$n "apat men,e*a*!an !ea"aan "a#ar "ipi#a'!an "ari !ea"aan tere!#ita#i $e' &ea' ener)i. 8i"an) !riti#( #ifat terma( "an #e*a)ian *e#ar #ifat ee!tr$ma)neti! merupa!an !$n#e!uen#i "ari &ea' ener)i. 2. Intera!#i ee!tr$n0!i#i0ee!tr$n men)ara' !e &ea' ener)i "ari u!urann,a "iamati. @a#i intera!#i ti"a! an)#un) !eti!a #atu ee!tr$n *erintera!#i "en)an !i#i0!i#i "an "ef$rma#i itu5 ee!tr$n !e"ua ter"apat !i#i ,an) &a&at "an men,e#uai!an "iri "en)an men)am*i !euntun)an "ef$rma#i untu! menurun!an ener)in,a. :a"i( ee!tr$n !e"ua *erintera!#i "en)an ee!tr$n pertama meaui "ef$rma#i !i#i. <. Ke"aaman penetra#i "an pan-an) !$'eren#i mun&u #e*a)ai !$n#e!uen#i aami "ari te$ri 8=S. Per#amaan 9$n"$n "iper$e' !arena me"an ma)net ,an) pera'an *er%ari a#i "i ruan) an)!a#a. Den)an "emi!ian fen$mena utama "aam #uper!$n"u!ti%ita#( efe! Mei##ner( "iper$e' "en)an &ara aami. . Kriteria untu! #u'u tran#i#i "ari un#ur atau pa"uan a$,B mei*at!an !erapatan ee!tr$n "ari $r*ita D  FB "ari #atu putaran pa"a tin)!at Fermi "an intera!# !i#i0ee!tr$n U( ,an) "apat "iper!ira!an "ari ta'anan i#tri! !arena re#i#ti%ita# pa"a #u'u !amar merupa!an #e*ua' u!uran "ari intera!#i ee!tr$n0p'$m$n. Untu! UD  FB  1 pre"i!#i te$ri 8=S  ( 1;B Dimana  temperatur De*,e "an U merupa!an intera!#i ,an) menari!. @a#i untu! T & a"aa' &u!up pua# #eti"a!n,a #e&ara !uaitatif *er"a#ar!an "ata e!#perimen. A"a para"$!# ,an) menari!C #ema!in tin))i re#i#ti%ita# pa"a #u'u ruan)an ,an) e*i' tin))i a"aa' U "an "en)an "emi!ian #ema!in *e#ar !emun)!inan *a'+a $)am a!an #uper!$n"u!t$r !eti!a "i"in)in!an.

KEADAAN DASAR *$S Fermi ,an) teri#i "aam -uma' *an,a! merupa!an !ea"aan "a#ar "aam #e*ua' )a# Fermi ,an) ee!tr$n0ee!tr$nn,a ti"a! *erintera!#i. Kea"aan ini memun)!in!an ran)#an)an !e&i ,an) *eru*a'0u*a'0 !ita "apat *entu! #e*ua' am*ar 16. aB Pr$*a*iia# P *a'+a $r*ita ener)i !ineti! e "itempat!an "i !ea"aan "a#ar )a# Fermi ,an) ti"a! *erintera!#i5 *B Kea"aan "a#ar 8=S *er*e"a "ari !ea"aan Fermi "aam +ia,a' e*ar #u#unan &ea' ener)i E ). Ke"ua !ur%a Fermi n$ muta!. Kea"aan tere!#ita#i $e' pen)am*ian ee!tr$n "ari permu!aan Fermi "an menin)!at!ann,a 'an,a "i ata# permu!aan Fermi. Te$ri 8=S menun-u!!an *a'+a "en)an intera!#i ,an) menari! ,an) #e#uai antara ee!tr$n !ea"aan "a#ar #uper!$n"u!t$r ,an) *aru "an "ipi#a'!an $e' ener)i E ) ,an) ter*ata#( "ari !ea"aan tere!#ita#i teren"a'. Pem*entu!an !ea"aan "a#ar 8=S "i#aran!an $e' am*ar. 16. Kea"aan 8=S "i *B men)an"un) pen&uran $r*ita #atu0ee!tr$n "ari ata# ener)i Fermi  F. Pa"a pan"an)an pertama !ea"aan 8=S tampa!n,a memii!i ener)i ,an) e*i' tin))i "aripa"a !ea"aan FermiC per*an"in)an *B "en)an aB menun-u!!an *a'+a ener)i !ineti! "ari !ea"aan 8=S a"aa' e*i' tin))i "ari !ea"aan Fermi. Tetapi ener)i p$ten#ia ,an) menari! "ari !ea"aan 8=S( me#!ipun ti"a! ter+a!ii "aam )am*ar( tin"a!an untu! menurun!an ener)i t$ta "ari !ea"aan 8=S *er'u*un)an "en)an !ea"aan Fermi.

KUANTISASI )(UKS DA(AM SE*UA' $IN$IN Kita mem*u!ti!an *a'+a -uma' /u!# ma)neti! ,an) mee+ati &in&in #uper!$n"u!t$r "apat  men)an))ap 'an,a niai0niai ter!uanti#a#i( !eipatan inte)ra fu!# !uantum 2Q'&( "imana e!#perimen 3 2e( muatan "ari ee!tr$n ,an) *erpa#an)an. Fu!# !uanti#a#i merupa!an &$nt$' ,an) in"a' "ari #e*ua' efe! !uantum -ara!0-au' "i mana !$'eren#i !ea"aan #uper!$n"u!t$r men)em*an) "i ata# &in&in atau #$en$i". Mari !ita pertama mempertim*an)!an me"an ee!tr$ma)neti! #e*a)ai &$nt$' *i"an) *$#$n ,an) #ama. Inten#ita# me"an i#tri! ErB tin"a!an #e&ara !uaitatif #e*a)ai ampitu"$ *i"an) pr$*a*iita#. Keti!a -uma' f$t$n *e#ar( !erapatan ener)i "apat "itui# #e*a)ai pr$*a*iita# me"an ampitu"$. Keti!a -uma' f$t$n meua#( !erapatan ener)i "apat "itui# #eperti  ( "i mana nrB a"aa' "en#ita# -uma' f$t$n fre!uen#i +. Kemu"ian !ami menui# me"an i#tri! "aam pen"e!atan #emi!a#i! #eperti ( "i mana rB a"aa' fa#e me"an. Se*ua' pr$*a*iita# ampitu"$ men-ea#!an pa#an)an0 pa#an)an =$$per. Ar)umen *eri!ut *era!u untu! )a# *$#$n "en)an #e-uma' *$#$n ,an) *e#ar "i $r*ita ,an) #ama. Kami !emu"ian "apat men))una!an pr$*a*iita# ampitu"$ *$#$n #e*a)ai !uantita# un))u( #eperti me"an ee!tr$ma)neti! "i)una!an untu! f$t$n. Ke"ua ampitu"$ "an fa#e ,an) "apat "ipa'ami "an "apat "iamati. Ar)umen ti"a! *era!u untu! $)am "aam !ea"aan n$rma !arena ee!tr$n "aam !ea"aan n$rma *ertin"a! #e*a)ai fermi$n tun))a ta! *erpa#an)an ,an) ti"a! "apat "ipera!u!an "en)an *ai! un))uB.

TIPE II SUPERKONDUKTOR  Ti"a! a"a per*e"aan "aam me!ani#me #uper!$n"u!ti%ita# "i tipe I "an tipe II #uper!$n"u!t$r. Ke"ua -eni# memii!i #ifat terma ,an) #ama pa"a tran#i#i #uper!$n"u!t$r n$rma "aam me"an ma)net n$. Tapi efe! Mei##ner #ama #e!ai *er*e"a am*ar. 6B. 8ai! tipe I #uper!$n"u!t$r ti"a! terma#u! me"an ma)net #ampai #uper!$n"u!ti%ita# 'an&ur ti*a0ti*a( "an !emu"ian me"an menem*u# #epenu'n,a. Se*ua' #uper!$n"u!t$r tipe II ,an) *a)u# ti"a! terma#u! me"an *enar0*enar #ampai !e me"an @ &( i. Di ata# @ &1. Me"ann,a 'an,a #e*a)ian "i!e&uai!an( tetapi #pe#imen tetap ee!tri! #uper!$n"u!t$r. Pa"a me"an ,an)  -au' e*i' tin))i( @ &2( /u!# menem*u# #epenu'n,a "an #uper!$n"u!ti%ita# en,ap. Se*ua' api#an permu!aan uar "ari #pe#imen mun)!in tetap #uper!$n"u!t$r 'in))a @ &< me"an ma#i' e*i' tin))i.B Per*e"aan ,an) pentin) "aam tipe I "an #uper!$n"u!t$r tipe II a"aa' "i  -aur *e*a# rata0rata "ari ee&tr$m# !$n"u!#i "aam !ea"aan n$rma. :i!a pan-an) !$'eren#i  e*i' pan-an) "ari !e"aaman penetra#i L( #uper!$n"u!t$r a!an men-a"i tipe I. Ke*an,a!an $)am murni tipe I( "en)an L   1 i'at  Ta*e 6 "i 'aaman 2>6B.

PENERO+ON#AN PARTIKE( TUN##A(

Dua meta ,an) terpi#a' $e' in#uat$r( #eperti )am*ar 2. In#uat$r *ia#an,a *ertin"a! Se*a)ai pen)'aan) untu! airan ee!tr$n !$n"u!#i "ari #atu $)am untu! urutann,a. :i!a pen)'aan)n,a ,an) &u!up tipi# !uran) "ari 1 atau 2 AB !emun)!inan *e#ar *a'+a ee!tr$n ,an) *er)e#eran pa"a pen)'aan) a!an *erau "ari #atu $)am !e $)am ,an) ain5 ini "i#e*ut tunnein). Daam *an,a! per&$*aan api#an i#$a#i a"aa' 'an,a api#an tipi# $!#i"a ,an) ter*entu! pa"a #aa' #atu "ari "ua Gm $)am men)uap Keti!a $)am !e"ua n$rma !$n"u!t$r( 'u*un)an aru#0te)an)an "ari pen,eipan atau tunnein) $'mi! pa"a te)an)an ren"a'( "en)an aru# *er*an"in) uru# "en)an te)an)an ,an) "i!ena!ann,a. iae%er 147B menemu!an *a'+a -i!a #aa' #atu $)am ,an) men-a"i #uper!$n"u!#i "en)an &iri0&iri aru#0te)an)an *eru*a' "ari )ari# uru# pa"a )am*ar 22a( menu-u !ur%a ,an) "itun-u!!an pa"a )am*ar 22*.

9AN:UTAN ...

PENERO+ON#AN SUPERKONDUKTOR JOSEP'SON Di*a+a' !$n"i#i #ta*i !ita amati pen))a*un)an efe! uar*ia#a "en)an tunnein) pa#an)an ee!tr$n #uper!$n"u!t$r "ari #e*ua' #uper!$n"u!t$r mee+ati #e*ua' api#an in#uat$r !e"aam #uper!$n"u!t$r ,an) ain. Se*ua' per#impana)n !ita #e*ut 'u*un)an ,an) ema'. Efe! "ari pen))a*un)an tunnein). Efe! D= :$#ep'#$n. Airan aru# D= ,an) men)air meinta#i per#impan)na "aam !etia"aan "ari *e*erapa i#tri! atau me"an ma)net. Efe! A= :$#ep'#$n. Te)an)an D= ,an) "iterap!an meinta#i per#impan)an "i#e*a*!an $#ia#i aru# rf meinta#i per#impan)an. Efe!n,a #etea' "i)unaan pa"a penentuan pre#i#i "ari niai   e. 9e*i' an-ut( penerapan te)an)an rf "en)an te)an)an D= "apat men,e*a*!an#e*ua' aru# "& meinta#i per#impan)an. Interfern#i !uantum -an)!a pan-an) ma!r$#!$pi!. Se*ua' me"an ma)neti! D= "iterap!an meaui ran)!aian #uper!$n"u!t$r ,an) men)an"un) "ua per#impan)an ,an) men,e*a*!an aru# #uper ma!#imum menun-u!an efe! interferen#i #e*a)ai #e*ua' fun)#i "ari inten#ita# me"an ma)net. Efe! ini "apat "i)una!an pa"a ma)net$meter #en#itif. Efe! D= :$#ep'#$n. Di#!u"i tentan) fen$mena per#impan)an :$#ep'#$n *eri!ut "i#!u#i tentan) !uanti#a#i fu!#. 8iar!an 1 men-a"i pr$*a*iita# ampitu"$ "ari pen))a*un)an ee!tr$n pa"a #atu #i#i "ari per#impan)an( "an 2 men-a"i ampitu"$ pa"a #i#i ,an) ain. Se"e'anan,a( *iar!an !e"ua #uper!$n"u!t$r *& i"enti!. Kita #epa!at *a'+a ,an) !e"uan,a itu pa"a p$ten#ia n$ .

INTISARI ,DA(AM SATUAN $#SSe*ua' *a'an #uper!$n"u!t$r menun-u!an !$n"u!ti%ita# ta! ter*ata#  =$nt$' $)am "aam !ea"aan #uper!$n"u!t$r menun-u!an "iama)neti# #empurna( "en)an in"u!#i maneti! 8 3 . Ini a"aa' efe! Mei##ner. Me"an me)net e!#terna a!an menem*u# permu!aan &$nt$' e*i'n,a( #e*ua' penentuan -ara! $e' penem*u#an !e"aaman L. A"a "ua tipe #uper!$n"u!t$r( I "an II( &$nt$' "ari tipe I #uper!$n"u!t$r !ea"aan #uper!$n"u!t$r ,an) "i'an&ur!an "an pa"a !ea"aan n$rma pui' !em*ai $e' api!a#i me"an ma)net e!#terna "aam -uma' ,an) mee*i'i niai !riti# Hc. Tipe II #uper!$n"u!t$r mempun,ai "ua me"an !riti# @ &1  @&  @&2 5 #e*ua' !ea"aan %$rte!# a"a "aam -ara! antara Hc1 "an Hc2 . #ta*ii#a#i !erapatan ener)i "ari !ea"aan #uper!$n"u!t$r murni ,a!ni H c 2  ;Q "aam !e0"ua tipe ter#e*ut. Pa"a !ea"aan #uper!$n"u!t$r -ara! ener)i( E) 3  K BT c, ee!tr$n #uper!$n"u!t$r terpi#a' "ari ee!tr$n n$rma "i ata# -ara!n,a. :ara! itu ter"ete!#i pa"a per&$*aan !apa#ita# pana#( a*#$*#i inframera'( "an tunnein). A"a ti)a ,an) 'aru# "iper'ati!an pa"a te$ri #uper!$n"u!t$r ini( ,a!ni5 penetra#i !e"aaman 9$n"$n L L 5 pan-an) !$'eren intrin#i!   5 "an ee!tr$n n$rma pertan)a'an -aan !e&i ,an) *e*a# L. Per#amaan 9$n"$n  : 3 0 A atau : 3 0 Efe! amei##ner ,an) men)aami penem*u#an per#amaann,a  2 *  ( "imana L9  ,mc2/ Qne2-12 a"aa' penem*u#an !e"aaman 9$n"$n Daam per#amaan 9$n"$n A atau 8 'aru# menim*an) rata0rata *ere*i' -ara! !$'eren .  :ara! in#trin#i! !$'eren   3 2ħv F  QE) . Per'itun)an te$ri 8=S untu! !ea"aan #uper!$n"u!tin) "if$rmua#i!an "ari )a*un)an ee!tr$n KW "an 0KX. A!ti%ita# )a*un)an eperti *$#$n.

SOA9 9ATI@AN

1. Penetrasi



kedalaman London. (a) Ambil waktu derifatif dari persamaan London (1)

tun!ukan bahwa ( c2 "#$% 2L )&. (b) !ika mdv"dt  ' q& sepert pembawa bebas q dan massa m menun!ukan bahwa  λ2 L = mc2 /4$nq2 . 2. &fek

difraksi simpanan *osephson. Anaplah bahwa simpanan rektanular yan

melintassi baian denan medan manet  B diterapkan pada bidan simpanan normal sampai u!un dari lebar w, ketebalan dari simpanan T. Asumsikan waktu yan dibutuhkan untuk fase yan berbeda pada dua konduktor $"2 ketika  B=0. Tun!ukan  bahwa arus d+ pada datannya medan manet adalah * ' * ,. &fek

-eissner pada idan. Anapan sebuah bidan tipe / superkonduktor denan

medan kritis  H c. (a) tun!ukan bahwa efek -eissner efek manetisasi  M   denan bidan itu diberikan 0$ M ", ' Be  pemakaian seraam medan manet. (b) tun!ukan bahwa medan manet pada permukaan bidan lurus , Ba"2. (ikuti bahwa penerapan medan pada  permulaan efek meissner terpisah 2 H c",). /nat medan demanetisasi dari bidan manet seraam yakni 0#$ M ",.