AllPhysics.ru

Сверхпроводящее состояние может быть описано только на основе квантовомеханического рассмотрения. Классическая теория не в состоянии последовательно объяснить диамагнетизм, а сверхпроводник является идеальным диамагнетиком, когда поле внутри образца равно нулю. Микроскопическая теория сверхпроводимости была создана только в 1957 г, Бардиным, Купером и Шриффером (теория БКШ), хотя многие свойства сверхпроводников были систематизированы ранее в рамках феноменологической электродинамической теории, которая была предложена Ф. и Г. Лондонами в 1935 г. и была развита Пиппардом, Гинзбургом и Ландау в 1950—1953 гг.

Предположив, что токи, возникающие в сверхпроводнике, связаны с диамагнетизмом, Ф. Лондон провел квантовомеханическое рассмотрение уравнения электродинамики для случая бесконечной проводимости.
Ф. и Г. Лондоны предположили, что среднее значение импульсов электронов не изменяется в сверхпроводнике при приложении электрического поля в силу некоторого упорядочения, действующего так, что локальное среднее значение импульса остается постоянным на больших расстояниях. Упорядоченное основное состояние рассматривается как одно квантовое состояние, распространяющееся на весь образец. Такое квантовое состояние существует только при температуре ниже Тс. При Т>ТС тепловые возбуждения становятся настолько интенсивными, что полностью разрушают это упорядочение. Аномалии в ходе электронной составляющей теплоемкости подтверждают, что переход в СП состояние — это фазовый переход второго рода из относительно разупорядоченyого (нормального) состояния в более упорядоченное (сверхпроводящее) состояние, обладающее меньшей энтропией. Аналогичная особенность поведения теплоемкости имеет место, когда жидкий гелий становится сверхтекучим (НeII) и обладает свойствами бозеэйнштейновского конденсата (существует сильная корреляция между импульсами атомов).

Можно показать, что для бозеэйнштейновского газа, состоящего из заряженных частиц, должен иметь место эффект Мейсснера. В связи с этим возникали попытки объяснить сверхпроводимость локализованными связанными парами электронов, подчиняющимися статистике БозеЭйнштейна.

Действительно, сверхпроводящему состоянию присущи некоторые свойства бозеэйнштейновского конденсата. В пространстве импульсов электроны связаны в пары таким образом, что полные импульсы каждой пары строго одинаковы, однако пары не локализуются в пространстве, а спектр элементарных возбуждений в СП отличен от бозеэйнштейновского.

Таким образом, то, что сверхпроводимость представляет собой сугубо квантовое явление, в котором волновые функции электронов согласованы на макроскопических расстояниях, было видно уже из ранних феноменологических теорий. Как же возникает такое единое квантовое состояние? Ответ на этот вопрос дает теория БКШ. Для понимания процессов, приводящих к упорядоченному состоянию, необходимо предположить особый вид взаимодействий.

Спонсор статьи: Если вы решили приготовить что-то оригинальное или просто хотите узнать новые рецепты, то http://100500receptov.ru поможет найти нужный рецепт. На сайте представлен большая коллекция рецептов салатов, выпечки, первых блюд, вторых блюд и многое другое.