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Title: Investigação do efeito Meissner por dicroísmo de raios X.
Other Titles: Investigation of the Meissner effect by X-ray dichroism.
???metadata.dc.creator???: ANNEY, Elijah Anertey.
???metadata.dc.contributor.advisor1???: SOUZA NETO, Narcizo Marques de.
???metadata.dc.contributor.referee1???: AGRA, Kennedy Leite.
???metadata.dc.contributor.referee2???: GANDRA, Flávio César Guimarães.
Keywords: Supercondutividade;Superconductivity;Raio X;X-ray;Luz de difração;Diffraction light;Diamagnetismo;Diamagnetism;Espectroscopia de absorção de raios X;X-ray absorption spectroscopy;Dicroísmo circular magnético de raios X;X-ray magnetic circular dichroism;Placa de quarto de onda;Quarter wave plate;Fonte síncrotron;Synchrotron source;Tântalo;Tantalum;Teoria de London;London Theory;Teoria BCS;BCS theory;Teoria de Ginzburg-Landau;Ginzburg-Landau Theory
Issue Date: 2018
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: ABBEY, Elijah Anertey. Investigação do efeito Meissner por dicroísmo de raios X. 2018. 74f. (Dissertação de Mestrado) Programa de Pós-Graduação em Física, Centro de Ciências e Tecnologia, Universidade Federal de Campina Grande - Paraíba - Brasil, 2018. Disponível em: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/28296
???metadata.dc.description.resumo???: A supercondutividade é definida como a capacidade de certos materiais de conduzir corrente elétrica sem resistência. Essa capacidade produz efeitos interessantes e potencialmente úteis. Um dos efeitos mais notáveis da supercondutividade (SC) é o efeito Meissner. Ele ocorre devido a correntes de blindagem próximas da superfície que produzem um campo magnético que cancela o campo interno do material quando este é resfriado abaixo da temperatura crítica Tc. Nesse caso, um campo magnético aplicado abaixo do campo crítico Hc não seria capaz de penetrar no interior do supercondutor. Embora o efeito Meissner seja conhecido desde 1933, seu mecanismo físico ainda não é totalmente compreendido. Uma possível explicação foi postulada recentemente por Jorge Eduardo Hirsch [1], segundo a qual na ausência de um campo magnético aplicado, a expansão orbital para o momento angular na presença de um campo elétrico iônico geraria, por meio da interação spin-órbita, uma corrente de spin próxima à superfície do supercondutor. Este efeito spin-Meissner existiria, portanto, em todos os supercondutores e seria a raiz do efeito Meissner. Também foi recentemente postulado [2] que os feixes de raios-x que transportam o momento angular orbital (OAM – Orbital Angular Moment) poderiam induzir fortes efeitos dicroicos. No entanto, a produção de tal polarização orbital de raios X requer um feixe nanofocalizado, o que frustrou as tentativas de analisar experimentalmente esse efeito. Propomos aqui um método dinâmico para investigar os efeitos spin-Meissner e Meissner convencional em supercondutores tipo I e tipo II usando as interações spin-órbita e a possibilidade de analisar os momentos orbital e angular em um experimento análogo ao dicroísmo circular magnético de raios X (XMCD - X-ray magnetic circular dichroism). Neste trabalho foram utilizadas amostras de tântalo (Ta) (supercondutor tipo I) e IrZr2 (supercondutor tipo II) como protótipos para validar essa metodologia. Espectros XMCD coletados no estado supercondutor do Ta metálico e do IrZr2 indicam um pequeno, mas claro, sinal proveniente do acoplamento entre o momento orbital das correntes de blindagem e o momento orbital do fotoelétron. Foram utilizadas amostras de tântalo metálico com diferentes granularidades e morfologias. O sinal máximo correlacionado ao efeito Meissner foi observado considerando-se os comprimentos de coerência e as profundidades de penetração de todas as amostras [3-5].
Abstract: Superconductivity is defined by the ability of certain materials to conduct electric current with no resistance. This capacity produces interesting and potential useful effects. One of the most notable effects of superconductivity (SC) is the Meissner effect. It occurs due to screening currents near the surface that produce a magnetic field to cancel the field inside the material when this is cooled to lower than the critical temperature Tc. In that case an applied magnetic field lower than the critical field Hc would not be able to penetrate the interior of the superconductor. Although the Meissner effect is known since 1933, its physical mechanism is still not fully understood today. One possible explanation was recently postulated by Jorge Eduardo Hirsch [1], which in the absence of an applied magnetic field the orbital expansion for the angular momentum in the presence of an ionic electric field would generate through spin-orbit interaction a spin current near the surface of the superconductor. This spin-Meissner effect would therefore exist in all superconductors and be at the root of the Meissner effect. It was also recently postulated [2] that x-ray beams carrying orbital angular momentum (OAM) could induce strong dichroic effects. However, the production of such x-ray orbital polarization requires nanofocalized beam, which has thwarted attempts to experimentally probe this effect. Here we propose a dynamical method to probe the spin and the conventional Meissner effect in type I and type II superconductors using the spin-orbit interactions and the possibility to probe both orbital and angular momentum in an experiment analogous to X-ray magnetic circular dichroism (XMCD). In this work we used Ta (type I superconductor) and IrZr2 (type II superconductor) samples as prototypical compounds to validate this methodology. XMCD spectra collected in the superconducting state of Tametal and IrZr2 indicate a small but clear signal arising from the coupling between the orbital moment of the screening currents and the orbital moment of the photoelectron. Tantalum metal samples differing in their granularity and morphological shape where used. The maximum signal correlated to Meissner effect was observed considering the coherence length and the penetration depth of all the samples [3-5].
Keywords: Supercondutividade
Superconductivity
Raio X
X-ray
Luz de difração
Diffraction light
Diamagnetismo
Diamagnetism
Espectroscopia de absorção de raios X
X-ray absorption spectroscopy
Dicroísmo circular magnético de raios X
X-ray magnetic circular dichroism
Placa de quarto de onda
Quarter wave plate
Fonte síncrotron
Synchrotron source
Tântalo
Tantalum
Teoria de London
London Theory
Teoria BCS
BCS theory
Teoria de Ginzburg-Landau
Ginzburg-Landau Theory
???metadata.dc.subject.cnpq???: Física
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/28296
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