超導(dǎo)的量子理論

1、超導(dǎo)介紹1911年，Kamerlingh Onnes 發(fā)現(xiàn)低溫超導(dǎo)體。從此人們對(duì)超導(dǎo)理論和超導(dǎo)技術(shù)展開(kāi)了深入廣泛的研究超導(dǎo)材料專(zhuān)家馬梯阿斯曾說(shuō)：“如果在常溫下，例如在300度左右實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)現(xiàn)象，將使現(xiàn)代文明的一切技術(shù)發(fā)生變化。”超導(dǎo)性質(zhì) 完全導(dǎo)電性 超導(dǎo)體在臨界溫度和臨界磁場(chǎng)下，直流電阻呈現(xiàn)零電阻現(xiàn)象。完全抗磁性 給處于超導(dǎo)態(tài)的某一物質(zhì)加一磁場(chǎng)，磁力線(xiàn)無(wú)法穿透樣品，而保持超導(dǎo)體內(nèi)的磁通為零的特性，我們稱(chēng)之為完全抗磁性，也就是所謂的麥斯納效應(yīng)。超導(dǎo)發(fā)展史 九十多年來(lái)，超導(dǎo)的科技發(fā)展分為三個(gè)階段：第一個(gè)階段（1911-1957），BCS理論的問(wèn)世第二個(gè)階段（1958-1985），開(kāi)展超導(dǎo)技術(shù)應(yīng)用的準(zhǔn)

2、備階段第三個(gè)階段（1986年以來(lái)），超導(dǎo)技術(shù)開(kāi)發(fā)階段高溫超導(dǎo)1986年發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)變溫度高于30K的超導(dǎo)材料（La-Ba-Cu-O），人類(lèi)進(jìn)入第三階段。在這個(gè)階段人們對(duì)超導(dǎo)機(jī)制的認(rèn)識(shí)和理論上的進(jìn)步相伴而生。但對(duì)新材料高溫超導(dǎo)機(jī)制問(wèn)題仍眾說(shuō)紛紜，其超導(dǎo)理論仍未解決超導(dǎo)領(lǐng)域的理論發(fā)展1946年，化學(xué)家?jiàn)W格曾提出用電子對(duì)解釋超導(dǎo)零電阻現(xiàn)象，稱(chēng)為奧格對(duì)。1947年，海森堡根據(jù)電子間的庫(kù)侖相互作用提出了自己的超導(dǎo)理論，于1948年為波恩和我國(guó)的程開(kāi)甲先生予以發(fā)展。1948年，倫敦指出，平均動(dòng)量的長(zhǎng)程有序應(yīng)是超導(dǎo)理論的基本性質(zhì)之一，而且應(yīng)是一種平均動(dòng)量的凝聚。BCS用庫(kù)伯對(duì)證明這一點(diǎn)。，介紹的主要內(nèi)容一、低溫超

3、導(dǎo)理論，指1986年前發(fā)現(xiàn)高溫銅氧化物超導(dǎo)體以前所發(fā)展的常規(guī)超導(dǎo)理論。包括： 1950午的京汝堡朗道理論 1952年的阿布里何索夫理論 1957年的BCS理論 1958年的戈?duì)柨路蚶碚?1968年的麥克米蘭理論二、高溫超導(dǎo)理論 Ander肋n的空穴子(L010n)和自旋子(sptMn)理論 Schrieffer的自旋袋(響n(yōu) b，B)機(jī)制 鄰近反鐵磁的超導(dǎo)理論 varma的“邊緣”費(fèi)米液體理論等BCS理論20世紀(jì)中期，人們認(rèn)識(shí)到了許多重要的超導(dǎo)性質(zhì)： 零電阻效應(yīng) 邁斯納效應(yīng) 超導(dǎo)態(tài)下電子比熱的指數(shù)規(guī)律 7T c處超導(dǎo)正常相變時(shí)電子比熱躍變 微波吸收“邊”效應(yīng) 同位素效應(yīng) 正常區(qū)與超導(dǎo)區(qū)之間的界

4、面能 皮帕爾德非局域效應(yīng)建立超導(dǎo)微觀(guān)理論的時(shí)機(jī)已經(jīng)逐漸成熟庫(kù)伯對(duì)庫(kù)伯模型：設(shè)想在絕對(duì)零度下把兩個(gè)額外的電子加到金屬中，假定金屬小原有的電子在動(dòng)量空間中的費(fèi)米球并未因這兩個(gè)額外電子的引入而發(fā)生變化，它們只是形成廠(chǎng)安穩(wěn)的“費(fèi)米?！北尘埃⑼ㄟ^(guò)泡利原理對(duì)這兩個(gè)電子起作用于是這兩個(gè) 電子只能去占據(jù)AAF的那些態(tài)；這樣庫(kù)珀就把多體問(wèn)題化為二體問(wèn)題了設(shè)在這兩個(gè)額外電子之間存在著吸引作用，再根據(jù)電子服從費(fèi)米統(tǒng)計(jì)建立雙電子波函數(shù)，并由量子力學(xué)波動(dòng)方程求解其能譜庫(kù)伯對(duì)的擴(kuò)廣在庫(kù)伯問(wèn)題中，于Fermi海之外只有兩個(gè)相互有凈吸引的電子，由此庫(kù)伯指出，正常金屬Fermi海將表現(xiàn)不穩(wěn)定性，并預(yù)期這種不穩(wěn)定性和超導(dǎo)相的形

5、成有關(guān)。然而，金屬中參與相變的電子數(shù)日是大量的，所以：一個(gè)步驟就是要把庫(kù)珀簡(jiǎn)單結(jié)果推廣到多電子系統(tǒng)巴丁、庫(kù)伯、施瑞弗(J.Bardeen，L.N.cooper， J .R .Schriffer)共同完成這工作，他們的理論稱(chēng)為BCS 理論.BCS超導(dǎo)電性理論的基本假設(shè)超導(dǎo)電性的基本特征是由庫(kù)伯二體關(guān)聯(lián)(對(duì)關(guān)聯(lián))所引起的，而取總動(dòng)員為零及單一態(tài)自旋波函數(shù)的對(duì)來(lái)處理這種二體關(guān)聯(lián)這是很自然的，因?yàn)榧热皇箖蓚€(gè)電于進(jìn)入庫(kù)珀對(duì)態(tài)可以降低系統(tǒng)的能量，那么在Fermi面附近的金屬中的電子都可能參與這種二體關(guān)聯(lián)過(guò)程，直到達(dá)到一種新的平衡相。超導(dǎo)相與正常相能星之差，就來(lái)源于哈密頓量中只對(duì)二體關(guān)聯(lián)態(tài)有貢獻(xiàn)的那些項(xiàng)上上

6、 T0的BCS理論以上就是BCS理論具體推導(dǎo)過(guò)程，由于公式很復(fù)雜，我們只能照搬下來(lái)，請(qǐng)?jiān)?！此外，低溫超?dǎo)理論還有強(qiáng)耦合超導(dǎo)理論，阿布里科索夫理論，戈?duì)柨品虺瑢?dǎo)理論，由于時(shí)間有限，我們就不一一介紹！高溫超導(dǎo)理論到現(xiàn)在，高溫超導(dǎo)機(jī)制還不完善，現(xiàn)有的高溫超導(dǎo)理論包括：Anden非費(fèi)米液體高溫超導(dǎo)理論Schrifer自旋袋理論P(yáng)ines等人的近反鐵磁費(fèi)米液體理論varnln等人的邊緣費(fèi)米液體理論雙極化子超導(dǎo)理論胰腺癌止痛藥會(huì)產(chǎn)生依賴(lài)性嗎 超導(dǎo)的應(yīng)用 超導(dǎo)線(xiàn)的載流能力強(qiáng)，比普通導(dǎo)線(xiàn)高出成百上千倍。超導(dǎo)磁體發(fā)熱量小，同時(shí)體積和質(zhì)量也較小，因此有很大的優(yōu)勢(shì)。超導(dǎo)磁體的完全抗磁性還被應(yīng)用于磁懸浮列車(chē)中，使列車(chē)通過(guò)抗磁作用懸浮空中，從而減小阻力增加運(yùn)行時(shí)速?？傊?，超