J. Phys. France 47, 1939-1949 (1986)
DOI: 10.1051/jphys:0198600470110193900

Destruction of the metastable state of a type I superconducting granule by an external irradiation

N. Perrin

Groupe de Physique des Solides de l'Ecole Normale Supérieure , 24 rue Lhomond, 75231 Paris Cedex 05, France

Abstract
We present a dynamic study of the normal state thermal nucleation of a 2 μ-radius In granule, initially in an equilibrium metastable state in the presence of a magnetic field. The driving mechanism is the neutrino-indium collision which is assumed to provide a local energy deposition. An analytic expression for the quasiparticle and phonon temperatures Te ( r, t ) and Tp ( r, t ) characterizing the electron-phonon system is obtained for a central energy deposition. It is shown that both Te and Tp undergo large deviations everywhere in the grain for times up to 10-10 s; Tp remains non-uniform in the grain for a larger time than Te. At the grain surface, the quasiparticle temperature is seen to be a nonmonotonic function of time, even under the assumption of no energy loss towards the embedding paraffin. The superheating critical field is determined from the calculations of the surface energy barrier and the thermal nucleation is discussed.

Résumé
Nous présentons une étude dynamique de la nucléation thermique de l'état normal dans un grain d'indium de rayon 2 μ, initialement dans un état d'équilibre métastable en présence d'un champ magnétique. Le mécanisme d'excitation est la collision neutrino-indium: nous supposons qu'elle correspond à un dépôt local d'énergie. Une expression analytique des températures de quasi-particules et de phonons Te ( r, t ) et Tp ( r, t ) caractérisant le système électron-phonon est obtenue pour un dépôt d'énergie au centre du grain. Nous montrons que les deux températures Te et Tp subissent des variations importantes en tous les points du grain jusqu'à des temps de l'ordre de 10-10 s; Tp reste non uniforme dans le grain pendant un temps plus long que Te. Nous voyons qu'à la surface du grain, la température des quasi-particules est une fonction non monotone du temps, même lorsque l'on suppose qu'il n'y a pas de perte d'énergie vers la paraffine qui entoure le grain. Le champ critique de surchauffe est déterminé à partir du calcul de la barrière d' énergie de surface et nous discutons la nucléation thermique.

PACS
6180 - Physical radiation effects, radiation damage.
7425 - Properties of type I and type II superconductors.
7470 - Superconducting materials.

Key words
electron phonon interactions -- indium -- quasi particles -- radiation effects -- type I superconductors