기초 초전도물리학


저온 초전도성을 이해하는데 있어서 핵심적인 부분을 이룬 Pippard, London, Ginzburg-Landau, Bardeen-Cooper-Sxhrieffer 등의

이론을 근거로 하여 초전도에 관한 지식이 전혀 없고 단지 일반 물리학 정도의 지식을 갖춘 독자들을 위하여 폭 넓고 알기 쉽게

쓰여졌다. 이 책의 첫 부분은 제1종 초전도체에 관하여 기술하였고, 두 번째 부분은 제2종 초전도체에 관하여 기술하였다. 

제Ⅰ편. 제1종 초전도체

제1장. 무저항
제2장. 완전 반자성
제3장. 전기 역학
제4장. 임계 자기장
제5장. 전이의 열역학
제6장. 중간 상태(intermediate state)
제7장. 초전도체의 수송전류
제8장. 작은 시료의 초전도 특성
제9장. 초전도 미시 이론
제10장. 터널링(tunnelling)과 에너지 간격
제11장. 전자쌍 파동의 간섭성 : 양자 간섭(interference)

제Ⅱ편. 제2종 초전도체

제12장. 혼합상태(mixed state)
제13장. 제2종 초전도체의 임계전류

부 록

A : 자속밀도 B와 자기장 세기 H의 중요성
B : 자성체의 자유에너지 · 251

찾아보기 · 253

초전도란 어떤 금속에서 그들이 극저온으로 냉각될 때 나타나는 전기적, 자기적(磁氣的) 특성에 대하여 
복합적으로 주어진 이름이다. 극저온은 1908년 Leiden 대학의 Kamerlingh Onnes가 헬륨을 액화시키는데
성공한 이후로 얻을 수 있었는데 그 액체 헬륨을 이용하여 약 1K까지의 온도를 얻을 수 있었다.
Onnes가 새롭게 얻은 저온 영역을 이용하여 최초에 수행한 실험 중의 하나는 온도에 따른 금속의 전기
저항에 관한 연구였다. 몇 년 동안 금속을 상온으로부터 냉각시킬 때 그 저항이 떨어진다는 것은 알려져
있었지만, 만약 온도가 0K에 접근한다면 저항이 접근하는 극한값은 알려져 있지 않았다. 백금에서의 
실험으로 Onnes는 그 저항이 시편의 순도에 의존하여 낮은 값으로 떨어진다는 것을 발견하였다. 
그 당시 순도가 가장 높고 쉽게 구할 수 있는 금속은 수은이었다. 매우 순수한 금속에 대한 현상을 얻기
위한 시도로서 Onnes는 순수한 수은의 저항을 측정하였다. 그는 매우 낮은 온도에서 저항이 측정하기
힘들 정도로 작게 되는 것을 알았는데 이것은 놀랄 만한 일은 아니었지만 1911년에 그는 곧 저항이 
없어져 버리는 완전히 예상하지 못했던 사실을 발견하였다. 온도가 0K로 감소함에 따라 저항이 서서히
떨어지는 대신에 약 4K에서 저항이 급속하게 떨어지고 그 이하의 온도에서는 수은의 저항이 사라져 
버렸다. 더구나 이러한 저항이 없는 상태로의 갑작스러운 전이(transition)는 순수한 금속에만 한정된
것이 아니라 불순물을 아주 많이 함유한 수은에서도 나타났다. Onnes는 4K 이하에서 수은이 이전에 알려
져 있었던 것과는 아주 다른 전기적 특성을 가진 새로운 상태로 변하였다는 것을 인식 하였는데, 이러한
새로운 상태를 “초전도 상태”라고 불렀다. 그 이후 초전도성은 강한 자기장이 가해질 경우 파괴된다
(즉 전기저항이 다시 나타난다)는것이 발견되고, 계속하여 초전도 상태에 있는 금속이 일반적인 온도에서
알려진 것과는 아주 다른 특별한 자기적 성질을 가지고 있다는 것이 알려졌다. 현재까지 약 반 정도의 
금속성 원소와 많은 합금들이 낮은 온도에서 초전도상태로 된다고 알려져 있다. 충분히 냉각시켰을 때 
초전 도성이 나타나는 이러한 금속들을 초전도체라 불렀다. 여러 해 동안 모든 초전도체는 근본적으로 
비슷한 양상으로 나타난다고 생각 되었지만 지금은 두 가지 종류의 초전도체 즉 제1종과 제2종의 초전
도체가 존재한다는 것이 알려져 있다. 현재까지 약 반 정도의 금속성 원소와 많은 합금들이 낮은 온도
에서 초전도상태로 된다고 알려져 있다. 충분히 냉각시켰을 때 초전 도성이 나타나는 이러한 금속들을
초전도체라 불렀다. 여러 해 동안 모든 초전도체는 근본적으로 비슷한 양상으로 나타난다고 생각되었
지만 지금은 두 가지 종류의 초전도체 즉 제1종과 제2종의 초전도체가 존재한다는 것이 알려져 있다.