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

L'insegnamento 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 .

PREREQUISITI

Non ci sono presequisiti. Si consiglia l'aver seguito Fisica della materia 2

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)

DANIELE MARRÉ

ILARIA PALLECCHI

VALERIA BRACCINI (Presidente Supplente)

GIANRICO LAMURA (Presidente Supplente)

LEZIONI

INIZIO LEZIONI

Febbraio

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.

Le date di esame non sono fissate a calendario, ma vengono richieste dallo studente e concordate con i docenti.

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.

Calendario appelli