超导世界(编辑修改稿)内容摘要:

这时整个材料是超导的,但其中嵌有许多平行于外磁场方向的正常态细丝。 它们是外磁场磁力线的通道。 而且每一条细丝中的磁通量都等于磁通量子,由于第二类超导田的上临界磁场一般比较高,同时存在晶格缺陷的非理想第二类超导体中临界电流很高,所以在实际应用中有着重要意义。 BCS 理论 1957 年,巴丁、库柏、施瑞弗提出了正确解释超导现象的量子理论,称为 BCS理论。 BCS 理论认为,超导体中的电子间除了库仑成品中以外,还存在相互引力。 我们可以定性说明产生这种引力的原因:电子的运动 引起由正离子组成的晶格形变 (极化 ),仿佛电子在运动中始终被正电荷“云”所屏蔽,电子和围绕它的“云”形成带正电的系统,从而对另外的电子产生很小的吸引力。 也就是说,电子间是通过晶格为媒介相互吸引的,如果换用量子力学语言,那就是电子的运动破坏了晶格原来的振动状态,引起晶格的畸变。 这种畸变以波的形式在晶格点阵上传播,相当于电子发出了一个 声子。 这个传播着的正电荷区又吸引邻近的运动电子,将动量和能量传递给这个电子,即让该电子吸收了声子,整个过程的净效果是两个电子通过一个声子而彼此吸引: 电子 声子 电子 在一般情况 下,电子间的这种吸引力可以超过库仑斥力,使两个电子形成电子对,称为 库柏对。 由于当两电子的动量等大反向、且自旋相反时,其总能量最低,从而最稳定,所以实际的库柏对都是牙动量等大反向、自旋相反的电子组成。 很明显,这样的结构是无法用经典理论解释的。 因为按照经典的观点,两个有等大反向动量的粒子将沿相反方向运动,彼此分离且相互作用越来越弱,而不可能永远互相关联。 然而,在量子力学中用波来描述粒子,如果两列波沿相反方向传播,它们能较长时间地连续交叠在一起,从而能够连续地相互作用,所以电子对这种结构是有可能的。 库柏对中两电子 间的空间距离 10e14cm,约为晶格常数的一万倍。 可见一个库柏对在空间延展的范围是很大的,事实上,必然存在许多库柏对互相重叠交叉地分布在同一空间范围。 所以,库柏对的概念和。
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