Little-Parks-Effekt

Der Little-Parks-Effekt beschreibt bei supraleitenden Materialien ein periodisches Oszillieren der Sprungtemperatur unter Einfluss eines äußeren Magnetfelds.

Erstmals wurde er 1962 bei Experimenten mit einem supraleitenden, dünnwandigen Hohlzylinder entdeckt, der einem parallelen, langsam ansteigenden, äußeren Magnetfeld ausgesetzt war. Dabei erkannten die Forscher William A. Little und Roland D. Parks, dass der elektrische Widerstand des Zylinders mit einer Periode von

$\frac{h}{2e} = 2,07 e^{-15} \mathrm{Tm^2}$

oszillierte. Dabei ist h das Plancksche Wirkungsquantum und e die Elementarladung. Da diese Periode dabei einem Flussquant, der kleinsten Einheit des magnetischen Flusses, entspricht, wird mit jeder Periode der Gesamtfluss durch den Zylinder um ein Flussquant erhöht.

Das periodische Oszillieren des elektrischen Widerstands wird hervorgerufen durch das Oszillieren der Sprungtemperatur. Wird das äußere Magnetfeld erhöht, steigt im gleichen Maß die kinetische Energie der Elektronen im Zylinder. Gleichzeitig bilden sich jedoch Flussschläuche im Supraleiter, in denen magnetische Feldlinien durch den Supraleiter geführt werden, wodurch die kinetische Energie der Elektronen im Zylinder verringert wird. Werden diese beiden Effekte verbunden, ergibt sich ein periodisches Oszillieren der kinetischen Energie, die unter der vereinfachten Annahme

E_kin = kT

mit der Boltzmann-Konstanten k , direkt proportional zur Sprungtemperatur ist.

Quellen

• W. A. Little, R. D. Parks: Physical Review Letters. 9., 1962, S. 9.