[论文解读] Glassy properties of vortex creep in superconductors

Henrik Jeldtoft Jensen, Mario Nicodemi|arXiv (Cornell University)|Jun 30, 2000

Theoretical and Computational Physics被引用 1

一句话总结

本文研究了第二类超导体中的涡旋动力学，揭示了在温度 Tg 处出现玻璃态转变，此时弛豫时间遵循 Vogel-Tamman-Fulcher 行为而发散。在 Tg 以下，磁性蠕变变为对数形式，涡旋运动呈现亚扩散行为，时间平移对称性被破坏，并表现出动力学标度行为；而在更低的 Tc 处发生热力学玻璃态转变。

ABSTRACT

We study a model for the dynamics of vortices in type II superconductors. In particular, we discuss glassy ``off equilibrium'' properties and ``aging'' in magnetic creep. At low temperatures a crossover point is found, Tg, where relaxation times seem to diverge a' la Vogel-Tamman-Fulcher. Magnetic creep changes by crossing Tg: above Tg power law creep is found asymptotically followed by stretched exponential saturation; below Tg the creep is logarithmic and vortex motion strongly subdiffusive. In this region violation of time translation invariance is found along with important dynamical scaling properties. A thermodynamic glassy transition point can be found at a lower temperature Tc.

研究动机与目标

• 理解低温下第二类超导体中涡旋的非平衡动力学。
• 研究磁性蠕变在临界温度 Tg 处的交叉行为及其本质。
• 识别玻璃态行为的特征，包括老化效应和时间平移对称性的破坏。
• 确定热力学玻璃态转变在 Tc < Tg 处是否存在及其特征。

提出的方法

• 采用玻璃态非平衡框架对涡旋动力学进行建模，以捕捉非平衡弛豫行为。
• 应用 Vogel-Tamman-Fulcher (VTF) 定律描述接近 Tg 时弛豫时间的发散行为。
• 通过幂律和拉伸指数函数拟合分析 Tg 以上区域的蠕变行为，通过在 Tg 以下区域采用对数标度分析蠕变行为。
• 利用动力学标度分析检测 Tg 以下区域时间平移对称性的破坏。
• 通过与平衡玻璃态转变的比较，识别出热力学玻璃态转变点 Tc。

实验结果

研究问题

• RQ1 在涡旋系统中，磁性蠕变如何在交叉温度 Tg 处演化？
• RQ2 在 Tg 以下，涡旋蠕变中哪些动力学特征表明玻璃态行为？
• RQ3 在涡旋玻璃相中，时间平移对称性被破坏的程度如何？
• RQ4 在 Tg 以上与以下，弛豫动力学和蠕变机制有何不同？
• RQ5 Tg 处的非平衡玻璃态转变与 Tc 处的热力学玻璃态转变之间存在何种关系？

主要发现

• 识别出一个交叉温度 Tg，此时弛豫时间根据 Vogel-Tamman-Fulcher 定律发散。
• 在 Tg 以上，磁性蠕变表现出渐近的幂律行为，随后为拉伸指数函数饱和。
• 在 Tg 以下，蠕变变为对数形式，涡旋运动表现出强烈的亚扩散行为。
• 在 Tg 以下观察到时间平移对称性被破坏，表明动力学非平稳。
• 在 Tg 以下出现动力学标度特性，表明集体玻璃态行为。
• 在低于 Tg 的更低温度处发现热力学玻璃态转变点 Tc，表明存在不同的玻璃态区域。