초전도체가 특정 임계 온도 이하에서 내부의 자기장을 밖으로 밀어내는 마이스너 효과는 어떤 원리인가요?

Question

상온 초전도체는 현대 문명을 바꿀 대단한 물질인데요. 초전도체가 특정 임계 온도 이하에서 내부의 자기장을 밖으로 밀어내는 마이스너 효과는 어떤 원리인가요?

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

마이스너 효과는 초전도체가 임계 온도 이하로 떨어질 때, 내부 자기장을 정확히 0으로 상쇄시키고 외부로 밀어내는 완전 반자성 현상을 말합니다. 좀 더 자세히 설명해 드릴게요.

전기저항이 0인 초전도 상태가 되면, 외부 자기장에 반응하여 초전도체 표면에 전기 에너지를 전혀 잃지 않는 유도 전류가 흐르기 시작하고, 표면에 발생한 전류는 외부 자기장과 크기는 같고 방향은 정확히 반대인 내부 자기장을 만들어냅니다. 두 자기장이 결합하면서 초전도체 내부의 알짜 자기장은 완벽히 0이 되며, 결과적으로 자기력선이 내부를 통과하지 못하고 밖으로 휘어져 튕겨 나가게 됩니다. 단순히 전기저항만 0인 완전 도체는 자기장이 통과하는 상태에서 냉각하면 기존 자기장을 내부에 그대로 통과시킨 채 갇히게 만듭니다. 하지만 초전도체는 이미 자기력선이 통과하고 있던 상태라 할지라도 임계온도 이하로 내려가는 순간 내부에 존재하던 자기장을 능동적으로 밖으로 밀어내는 마이스너 효과가 발생합니다.