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SUPERCONDUTTIVITA'

CODICE 61865
ANNO ACCADEMICO 2019/2020
CFU 6 cfu al 2° anno di 9012 FISICA (LM-17) GENOVA

6 cfu al 1° anno di 9017 SCIENZA E INGEGNERIA DEI MATERIALI (LM-53) GENOVA

6 cfu al 2° anno di 9017 SCIENZA E INGEGNERIA DEI MATERIALI (LM-53) GENOVA

SETTORE SCIENTIFICO DISCIPLINARE FIS/03
LINGUA Italiano
SEDE GENOVA (FISICA)
PERIODO 1° Semestre
MATERIALE DIDATTICO AULAWEB

PRESENTAZIONE

Il corso si propone di:

  • indagare e comprendere i meccanismi fisici alla base del fenomeno della superconduttività,
  • presentare i principali materiali superconduttori e le loro proprietà,
  • far conoscere i principali campi di applicazione della superconduttività.

OBIETTIVI E CONTENUTI

OBIETTIVI FORMATIVI

Il corso presenta gli aspetti fenomenologici e teorici di base per comprendere le proprietà dei materiali superconduttori. Obiettivo principale è fornire gli elementi indispensabili per interpretare il comportamento dei superconduttori e delle loro applicazioni partendo dalle teorie fenomenologiche di Ginzburg e Landau e dal quelle microscopiche BCS.

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

  • Lo studente riceverà gli strumenti necessari a comprendere le proprietà di un materiale superconduttore.
  • I meccanismi della superconduttività verranno compresi attraverso modelli teorici e fenomenologici che permettano di individuare i parametri microscopici che determinano le proprietà superconduttive in un metallo.
  • I materiali superconduttori verranno presentati anche evidenziando lo sviluppo scientifico che ha portato alla loro scoperta.
  • Le principali tecniche sperimentali per caratterizzare le proprietà superconduttive verranno descritte e comprese anche attraverso dimostrazioni in laboratorio.
  • Per meglio comprendere le principali applicazioni nel campo della superconduttività saranno organizzate visite presso le industrie genovesi che si occupano di superconduttività .

MODALITA' DIDATTICHE

Lezioni frontali alla lavagna con supporto presentazioni powerpoint; visita a laboratori di ricerca e industrie locali

PROGRAMMA/CONTENUTO

  • Fenomenologia dello stato superconduttore.
  • Modello a due fluidi: equazioni di London e lunghezza di penetrazione.
  • Teorie microscopiche:  meccanismo di Cooper; Meccanismo dell’overscreening; risultati della teoria BCS ; teoria di McMillan; meccanismi di natura non fononica.
  • Teoria di Ginzburg e Landau: parametro d'ordine; lunghezze di coerenza ; quantizzazione del flusso.
  • Superconduttività debole: Effetto Josephson e SQUID.
  • Superconduttori di II tipo: Stato misto, vortici e magnetizzazione reversibile. Proprieta' irreversibili; pinning e corrente critica.
  • Materiali superconduttori, meccanismi e proprietà: Elementi superconduttori e regole di Matthias; leghe e composti A15; Superconduttori magnetici; Superconduttori ad alta Tc; MgB2; superconduttori a base Fe. Cenni sulla misura delle grandezze caratteristiche.
  • Nastri/fili superconduttori per il trasporto di corrente: Superconduttori tecnologici (NbTi, Nb3Sn, YBCO, Bi2212/2223, MgB2); cenni sulle applicazioni di potenza della superconduttività.
  • Visita a Columbus Superconductors/ASG Superconductors.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

Le dispense del corso sono rese disponibili su aulaweb.

Testi consigliati:

  • Superconductivity, C. P. Poole Jr., H. A. Farach, R. J. Creswick, R. Prozorov, ELSEVIER Academic Press (2007).
  • Introduction to Superconductivity, Tinkham Michael, second edition, Dover Pubns, (2004).
  • Superfluidity and Superconductivity, David R. Tilley and John Tilley. J. Wiley & Sons, New York (1974).

DOCENTI E COMMISSIONI

Commissione d'esame

MARINA PUTTI (Presidente)

VALERIA BRACCINI

GIANRICO LAMURA

DANIELE MARRE'

LEZIONI

MODALITA' DIDATTICHE

Lezioni frontali alla lavagna con supporto presentazioni powerpoint; visita a laboratori di ricerca e industrie locali

INIZIO LEZIONI

Fine settembre inizio ottobre

Orari delle lezioni

L'orario di tutti gli insegnamenti è consultabile su EasyAcademy.

ESAMI

MODALITA' D'ESAME

Allo studente vengono proposti degli articoli scientifici per approfondire argomenti specifici trattati a lezione. Lo studente prepara una tesina sull’argomento scelto da presentare all’esame alla lavagna o con supporto presentazioni powerpoint. L'esame è orale e consiste nella discussione di un argomento concordato e in due o più domande sulla parte di corso non coperta dalla tesina.

 

MODALITA' DI ACCERTAMENTO

L'esame orale, condotto dai docenti responsabili del corso o da un altro esperto della materia, ha una durata di circa 30 minuti.  E’ articolato sulla presentazione e discussione dell’argomento a scelta oltre ad un numero prefissato di domande (di norma due) che vertono sul programma d’esame e consente alla commissione di giudicare, oltre che la preparazione, il grado di raggiungimento degli obiettivi di comunicazione e la capacità di sintesi dello studente.

Con queste modalità la commissione è in grado di verificare con elevata accuratezza il raggiungimento degli obiettivi formativi dell'insegnamento. Quando questi non sono raggiunti, lo studente è invitato ad approfondire lo studio e ad avvalersi di ulteriore materiale e spiegazioni da parte dei docenti titolari.