ロンドンの瞬間

ロンドンモーメント（フリッツ・ロンドンにちなんで）は、回転する超伝導体がスピン軸と正確に一直線になる磁場を生成する量子力学的 現象である。 ^[1] この用語は、物体の回転より遅れる電子によって引き起こされる、あらゆる超伝導体のあらゆる回転の磁気モーメントを指すこともあるが、磁場の強さは超伝導体の 電荷キャリア密度とは無関係である。

磁力計は生成された磁場の方向を決定し、それを補間して回転軸を決定します。このタイプのジャイロスコープは極めて正確で安定しています。たとえば、重力探査機 B実験で使用されたジャイロスコープは、1 年間でジャイロスコープの回転軸の方向の変化を 0.5ミリ秒角(1.4 × 10 ^{−7度) 以上測定しました。 [2]}これは、32 キロメートル (20 マイル) 離れたところから見た人間の髪の毛の幅の角度分離に相当します。 ^[3]

GP -Bジャイロは、溶融石英製のほぼ完璧な球形回転体で構成されており、ニオブ超伝導材料の薄い層を誘電支持します。従来のベアリングに見られる摩擦を排除するために、ローターアセンブリは 6 つの電極からの電界によって中心に配置されます。ヘリウムのジェットによる最初のスピンアップでローターが 4,000 RPMまで回転した後、研磨されたジャイロスコープハウジングは超高真空まで排気され、ローターの抗力がさらに低減されます。サスペンション電子機器に電力が供給されていれば、極端な回転対称性、摩擦の欠如、低抗力により、ローターの角運動量により約 15,000 年間回転し続けることができます。^[4]

1量子、つまり約100万分の1の小さな変化を識別できる高感度DC SQUID磁力計2 × 10 ⁻¹⁵  Wb の磁場がジャイロスコープの監視に使用されています。ローターの向きが歳差運動または傾くと、ロンドンモーメント磁場がハウジングに対してシフトします。移動する磁場はハウジングに固定された超伝導ピックアップループを通過し、小さな電流を誘導します。電流はシャント抵抗に電圧を生成し、マイクロプロセッサによって球面座標に分解されます。このシステムは、ローターのローレンツ トルクを最小限に抑えるように設計されています。 ^[5]

回転する超伝導体に関連する磁場の強さは次のように表されます。

${\displaystyle B=-{\frac {2M}{Q}}\ \omega ,}$

ここで、MとQはそれぞれ超伝導電荷キャリアの質量と電荷である。^[6]クーパー対電子の場合、 M = 2 m _e、Q = 2 eである。電子は強く相互作用する環境に存在するが、ここでm _eは裸の電子の質量^[7]（真空中など）を表し、例えば通常相の伝導電子の 有効質量を表すわけではない。

物理学者のフリッツ・ロンドンにちなんで名付けられ、モーメントは磁気モーメントに由来しています。

• バーネット効果

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