Londoner Moment - London moment

Das Londoner Moment (nach Fritz London ) ist ein quantenmechanisches Phänomen, bei dem ein sich drehender Supraleiter ein Magnetfeld erzeugt, dessen Achse genau mit der Drehachse ausgerichtet ist. Der Begriff kann sich auch auf das magnetische Moment einer Rotation eines Supraleiters beziehen, das durch die Elektronen verursacht wird, die hinter der Rotation des Objekts zurückbleiben, obwohl die Feldstärke unabhängig von der Ladungsträgerdichte im Supraleiter ist.

Schwerkraftsonde B.

Ein Magnetometer bestimmt die Ausrichtung des erzeugten Feldes, das zur Bestimmung der Drehachse interpoliert wird . Gyroskope dieses Typs können äußerst genau und stabil sein. Zum Beispiel haben diejenigen, die im Schwerkraftsonden-B- Experiment verwendet wurden, Änderungen der Ausrichtung der Gyroskop-Spinachse über einen Zeitraum von einem Jahr auf besser als 0,5 Millisekunden (1,4 × 10 –7 Grad) gemessen . Dies entspricht einem Winkelabstand von der Breite eines menschlichen Haares aus einer Entfernung von 32 Kilometern.

Der GP-B- Kreisel besteht aus einer nahezu perfekten kugelförmigen rotierenden Masse aus Quarzglas , die einen dielektrischen Träger für eine dünne Schicht aus supraleitendem Niobmaterial bietet . Um die bei herkömmlichen Lagern auftretende Reibung zu beseitigen, wird die Rotoranordnung durch das elektrische Feld von sechs Elektroden zentriert. Nach dem anfänglichen Hochdrehen durch einen Heliumstrahl, der den Rotor auf 4.000 U / min bringt , wird das polierte Gyroskopgehäuse in ein Ultrahochvakuum evakuiert, um den Luftwiderstand am Rotor weiter zu verringern. Vorausgesetzt, die Aufhängungselektronik bleibt mit Strom versorgt, ermöglicht die extreme Rotationssymmetrie , mangelnde Reibung und geringer Luftwiderstand, dass der Drehimpuls des Rotors ihn etwa 15.000 Jahre lang dreht.

Ein empfindliches DC- SQUID- Magnetometer, das Änderungen von nur einem Quantum oder etwa 2 × 10 –15 Wb unterscheiden kann , wird zur Überwachung des Gyroskops verwendet. Eine Präzession oder Neigung in der Ausrichtung des Rotors bewirkt, dass sich das Magnetfeld des Londoner Moments relativ zum Gehäuse verschiebt. Das sich bewegende Feld durchläuft eine am Gehäuse befestigte supraleitende Aufnahmeschleife , die einen kleinen elektrischen Strom induziert. Der Strom erzeugt eine Spannung über einem Nebenschlusswiderstand , die von einem Mikroprozessor in sphärische Koordinaten aufgelöst wird . Das System ist so ausgelegt, dass das Lorentz- Drehmoment am Rotor minimiert wird .

Magnetische Feldstärke

Die mit einem rotierenden Supraleiter verbundene Magnetfeldstärke ist gegeben durch:

wobei M und Q die Masse bzw. die Ladung der supraleitenden Ladungsträger sind. Für den Fall von Cooper- Elektronenpaaren ist M = 2 m e und Q = 2e . Trotz der Elektronen, die in einer stark wechselwirkenden Umgebung existieren, bezeichnet m e hier die Masse der bloßen Elektronen (wie im Vakuum) und nicht z. B. die effektive Masse der leitenden Elektronen der normalen Phase.

Etymologie

Benannt nach dem Physiker Fritz London und Moment wie im magnetischen Moment .

Siehe auch

Verweise