Смешанное состояние
В течение многих лет считали, что свойства, описывающие сверхпроводники I-рода, характеризуют все сверхпроводники. Отмечалось, конечно, что определенные сверхпроводники, особенно сплавы и грязные металлы, не проявляют ожидаемых свойств, но обычно их аномальное поведение объяснялось влиянием примесей; они не считались объектами, представляющими научный интерес, а, следовательно, и не делалось попыток их серьезного изучения. Однако в 1957 г. Абрикосов опубликовал теоретическую работу, в которой заметил, что может существовать другой класс сверхпроводников с совершенно иными свойствами, и теперь очевидно, что аномальные свойства определенных сверхпроводников являются не просто проявлением влияния примесей, а внутренне присущи этому другому типу сверхпроводников, известных теперь как сверхпроводники II рода.
Одним из характерных свойств сверхпроводников I рода является эффект Мейсснера, т. е. выталкивание магнитного потока из толщи сверхпроводника в результате наложения внешнего магнитного поля. Как упоминалось ранее, наличие идеального диамагнетизма связано с существованием поверхностной энергии на границе между нормальной и сверхпроводящей областями металла. Эта поверхностная энергия играет весьма существенную роль при определении свойств сверхпроводника; от нее, например, зависит, является данный материал сверхпроводником I или II рода.
Рассмотрим сверхпроводящее тело, помещенное в магнитное поле с напряженностью, меньшей его критического значения Нc, и предположим, что внутри вещества возникает нормальная область с границами, параллельными направлению приложенного магнитного поля. Появление такой нормальной области должно изменить свободную энергию сверхпроводника. В это изменение свободной энергии вносит вклад, как сама нормальная область, так и поверхность между фазами. Как мы видели в гл. 4, в приложенном магнитном поле с напряженностью На свободная энергия на единицу объема в нормальном состоянии больше той же энергии в сверхпроводящем, идеально диамагнитном состоянии на величину 1/2m0 
. Кроме того, имеется поверхностная энергия, связанная с наличием границы между нормальной и сверхпроводящей областями. Для сверхпроводников I рода эта поверхностная энергия положительна. Следовательно, если внутри сверхпроводника возникает нормальная область, то свободная энергия должна увеличиться как за счет нормальной области, так и за счет ее границы. По этой причине возникновение нормальной области энергетически невыгодно, и сверхпроводники I рода во внешнем магнитном поле с напряженностью, меньшей Hс, остаются полностью сверхпроводящими.
Предположим, однако, что в некоторых металлах поверхностная энергия между нормальной и сверхпроводящей областями не положительна, а отрицательна (т.е. при образовании границы происходит выделение энергии). В этом случае возникновение нормальной области будет понижать свободную энергию, если рост ее, связанный с самой нормальной областью, будет меньше, чем падение за счет поверхностной энергии. Для образца понижение его полной свободной энергии более выгодно энергетически, а потому, если отрицательная поверхностная энергия достаточно велика, можно ожидать, что в образце при наложении магнитного поля возникнет большое число нормальных областей, стремящихся свести к минимуму свободную энергию. Вещество распадется на некую смесь из мелких сверхпроводящих и нормальных областей, границы которых параллельны направлению приложенного поля, поскольку такая конфигурация обеспечивает максимальную площадь границ по отношению к объему нормального материала. Мы будем называть такое состояние смешанным состоянием. В дальнейшем будет показано, что в некоторых сверхпроводниках поверхностная энергия отрицательна. Эти металлы могут поэтому переходить в смешанное состояние и являются сверхпроводниками II рода.
Очень важно отличать смешанное состояние сверхпроводников II рода от промежуточного состояния сверхпроводников I рода. Промежуточное состояние возникает в сверхпроводниках I рода с фактором размагничивания, отличным от нуля, и зависит от формы тела. Смешанное же состояние является внутренним свойством сверхпроводников II рода и возникает даже в теле с фактором размагничивания, равным нулю (например, в длинном стержне, находящемся в параллельном поле). Кроме того, структура промежуточного состояния относительно груба, и ее можно увидеть невооруженным глазом. Структура же смешанного состояния, как мы увидим, значительно мельче с периодичностью меньше 10-5 см.