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Nuclear spin-lattice relaxation in the mixed state of superconducting niobium

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Physik der kondensierten Materie

Abstract

Pulsed NMR measurements of the spin-lattice relaxation timeT 1 have been carried out in niobium metal, in order to investigate the elementary excitation spectrum in the superconducting mixed state. The dependences ofT 1 on temperature, external field, and mean free path were determined. The results below ∼5°K were in agreement with the theory of field-induced gapless superconductivity. The best fit was obtained with a scale factor 0.35±0.2, in agreement with recent ultrasonic attenuation results. Anomalously fast relaxation was observed above ∼5°K, which could not be interpreted in terms of the present theory of thermal vortex fluctuations.

Zusammenfassung

Die Spin-Gitter RelaxationszeitT 1 wurde mittels gepulster magnetischer Kernresonanz gemessen, um das elementare Anregungsspektrum des gemischten supraleitenden Zustandes zu untersuchen. Der Einfluß der Temperatur, des äußeren Feldes und der mittleren freien Weglänge aufT 1 wurden untersucht. Unterhalb ca. 5°K stimmen die Resultate mit der Theorie der feldinduzierten Supraleitung ohne Energielücke überein. Die beste Übereinstimmung ergab sich mit einem Scale factor von 0,35±0,2, wie er auch aus neuen Ultraschallabsorptionsmessungen bestimmt wurde. Oberhalb 5°K wurde eine anomal schnelle Relaxation beobachtet, die sich mit der gegenwärtigen Theorie der thermischen Vortex-Fluktuationen nicht erklären läßt.

Résumé

La RMN par impulsions est utilisée pour étudier le spectre des excitations élémentaires dans l’état supraconducteur mixte. On mesure le temps de relaxation spin-réseau du niobium en fonction de la temperature, du champ extérieur et du libre parcours moyen. PourT≳5°K, il y a bon accord avec la théorie de la supraconductivité sans bande interdite induite par un champ. L’accord quantitatif est obtenu avec le même adjustement que celui trouvé récemment pour les mesures d’atténuation ultrasonore. PourT≳5°K apparaît un mécanisme de relaxation supplémentaire, beaucoup plus important que ce que l’on peut prévoir dans l’état actuel de la théorie des fluctuations thermiques de vortex.

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Author notes

  1. D. E. MacLaughlin

    Present address: Department of Physics, University of California, 92502, Riverside, Calif., USA

Authors and Affiliations

  1. Laboratoire de Physique des Solides, Faculté des Sciences, 91-Orsay, France

    D. E. MacLaughlin & D. Rossier

Authors
  1. D. E. MacLaughlin
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  2. D. Rossier
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MacLaughlin, D.E., Rossier, D. Nuclear spin-lattice relaxation in the mixed state of superconducting niobium. Phys kondens Materie 11, 43–65 (1970). https://doi.org/10.1007/BF02422635

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