Потому что сверхпроводимость — это не просто отсутствие сопротивления, а новое термодинамическое состояние с когерентным конденсатом Купер‑пар, который активно формирует поверхностные токи, компенсирующие магнитное поле внутри образца (эффект Мейснера).
Коротко по физике и математике:
- Микроскопически конденсат описывается макроскопической волновой функцией $\Psi =|\Psi |e^{i\varphi }$. Её сплочённость даёт устойчивые сверхтоки без диссипации и приводит к явлениям, невозможным для простого идеального проводника (например, квантованию потока $\Phi =n\frac{h}{2e}$).
- В лондонской теории связь между сверхтоком и полем выражается уравнениями Лондона. В стационарном случае:
$$\nabla \times {\mathbf{j}}_s=-\frac{1}{{\mu }_0{\lambda }_L^2}\mathbf{B},{\lambda }_L=\sqrt{\frac{m}{{\mu }_0{n}_s{e}^2}},$$ где $n_s$ — плотность сверхнесущих, $m,e$ — масса и заряд электрона, ${\lambda }_L$ — лондонская глубина проникновения.
- Совместно с уравнением Максвелла $\nabla \times \mathbf{B}={\mu }_0{\mathbf{j}}_s$ это даёт уравнение
$${\nabla }^2\mathbf{B}=\frac{1}{{\lambda }_L^2}\mathbf{B},$$ решение которого внутри сверхпроводника — экспоненциальное затухание поля:
$$\mathbf{B}(x)={\mathbf{B}}_0{e}^{-x/{\lambda }_L}.$$ То есть поле выталкивается из объёма, остаётся лишь на слое толщиной порядка ${\lambda }_L$.
Отличие от простого нулевого сопротивления:
- Идеальный (безсопротивный) проводник только не рассеивает энергию — магнитное поле, существовавшее в нём при охлаждении, «замораживается» внутри (индукция сохраняется). Такой проводник не создаёт механизмов для активного изгнания поля.
- Сверхпроводник в равновесии при температуре ниже $T_c$ минимизирует свободную энергию и именно поэтому изгоняет поле (Meissner). Это демонстрирует, что сверхпроводимость — фазовый переход с новым упорядочением, а не просто R=0.
Дополнение: при больших полях есть типы сверхпроводников: тип I полностью исключает поле до критического $H_c$, тип II при $H_{c1}<H<H_{c2}$ допускает проникновение квантованных вихрей (смешанное состояние), поэтому полное вытеснение не всегда имеет место.