マイスナー効果とは?
まいすなーこうか
「効果」の用語まとめを見るマイスナー効果とは、超伝導体が臨界温度以下に冷却されると内部の磁場を完全に排除し、磁石の上で浮く現象を引き起こす物理的性質です。
マイスナー効果(Meissner effect)は、物質が超伝導状態になったときに、その内部の磁束密度がゼロになる現象です。1933年にドイツの物理学者ヴァルター・マイスナーとローベルト・オクセンフェルトによって発見され、超伝導の本質的な特徴の一つとして位置づけられています。
通常の導体では温度を下げても内部の磁場は変化しませんが、超伝導体では臨界温度(転移温度)を下回ると材料内部に侵入していた磁場が自発的に外部へ排出されます。これは単に抵抗がゼロになる「完全導体」では説明できない現象であり、超伝導が独自の量子力学的状態であることを示す証拠です。
マイスナー効果の主な特徴と意義は以下のとおりです。
- 磁場の完全排除: 超伝導体内部のB(磁束密度)が厳密にゼロになる(完全反磁性)
- 磁気浮上: 超伝導体が磁石を反発し、磁石の上に浮上させる(または超伝導体が磁石の上で浮く)現象として観察できる
- ピン留め: 第二種超伝導体では磁束が量子化されて内部に部分的に侵入し、「磁束ピン留め」による安定した浮上が実現する
応用面では、超伝導リニアモーターカー(磁気浮上式鉄道)の浮上原理や、MRI装置の強磁場発生コイル、加速器の超伝導電磁石などに活用されています。マイスナー効果を用いた実験デモンストレーションは、科学教育の場でも広く行われています。
使い方・例文
液体窒素で冷やした超伝導体の上に磁石を置くと、磁石がふわりと浮かび上がる様子がマイスナー効果の代表的なデモンストレーションです。科学館や大学の公開実験でよく見ることができます。
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