Независимое аналитическое интернет-издание "Искра" это право на информацию.

Руководить - это значит не мешать хорошим людям работать. © Сергей Капица

На главную страницу

Парольный вход для авторов.

автор: c до

Взгляд на сверхпроводимость от Артура Фролова и Станислава Кравченко
Автор: Артур Фролов      Дата: 24.10.2018 10:33


     Явление сверхпроводимости было открыто Хейке Камерлинг-Оннесом
     8 апреля 1911 года, и непосредственно с этой даты перед исследователями
     встали две естественные задачи - теоретически объяснить происходящий
     фазовый переход в проводнике с падением электрического сопротивления
     до нуля, и использовать в инженерных конструкциях и устройствах это
     явление.
     Авторы слегка коснутся первой задачи, над которой бились лучшие
     физики-теоретики прошлого века. Как этапы решения этой задачи мы отмечаем
     теорию Бардина-Куппера-Шриффера, в которой революционным образом для
     того времени было открыто образование квантово связанных пар электронов,
     складывающихся в свободные бозоновые облака носителей заряда
     внутри кристаллической решетки проводника. По своей сути, более общее
     явление бозонификации любых квантовомеханических объектов описано в
     краткой статье одного из авторов этой заметки. Бозоны, состоящие из
     пары электронов, обладают принципиально удобными свойствами для переноса
     зарядов, они могут занимать сколь угодно малый объём и занимать
     одинаковые квантовые уровни, в отличие от частиц-фермионов, их
     составляющих. Однако квантовая запутанность пар Куппера разрушается при
     любом взаимодействии его со случайной частицей проводника, особенно
     важно, что колебания кристаллической решетки металла при высоких
     температурах не оставляют физического пространства внутри проводника
     для существования необходимой для сверхпроводимости электронной
     жидкости. Иное дело, при низких температурах, появляются области
     пространства, куда колебания решетки физически не достают.
     Решить такую теоретическую задачу пытались советские физики Гинзбург и
     Ландау, но уравнения получались громоздкими, и со множеством эмпирических
     параметров.
     Авторы данной заметки шли параллельным путем. Первоначально была взята
     формула зависимости энергии частицы (ядра атома решетки) от температуры
     проводника и связи между атомами рассматривались, как механические
     пружины (уравнение 4), при этом условием образования областей
     сверхпроводимости было принято, что амплитуда колебаний атома в решетке
     L должна быть меньше половины расстояния между атомами этой же решетки
     (формула 5). Интересный момент возник в том, что теория предсказала, что
     критическая температура перехода в сверхпроводящее состояние не зависит
     от массы ядра атома. Условием лишь является одновременное существование
     в проводнике и свободных электронов, и уже спаренных электронов (то есть
     лучшими сверхпроводниками являются трех- и более валентные металлы).
     На этом классический подход зашел в тупик, и далее можно было бы
     повторить путь Гинзбурга-Ландау, если бы авторы не вспомнили, что
     кристаллическая решетка металла это то самое место, где классическая
     физика встречается с квантовой механикой, а волновая функция это
     потенциальная энергия квантовомеханического объекта, отклонившегося
     от своего классического нулевого положения в пространстве.
     Авторы сделали следующий шаг, и получили уравнение 6, где в левой
     части стоит кинетическая энергия тепловой частицы, а в правой предел
     её потенциальной энергии для соблюдения условий сверхпроводимости,
     выраженный волновой функцией для одного аргумента (координаты
     пространства), т.к. время в данном процессе нас не интересует.
     Такая статическая формула показывает критическую температуру
     сверхпроводимости выраженную через расстояние между атомами в
     решетке проводника (которое можно также выразить через плотность
     металла исследуемого образца).
     Данное уравнение хорошо согласуется с фактическими экспериментальными
     данными. Например, для трехвалентных Al, Ga, In при их решетках
     соответственно 143, 140, 160 критические температуры составляют
     1.2К, 1.05К и 3.35К.
     Т.о. следует отметить, что поиск более высоких температур для
     сверхпроводимости металлов можно свести к поиску как можно более
     удельно легких трех- и более валентных металлов и сплавов.


Автор: Артур Фролов прочтений: 169 оценки: 0 от 0
© Свидетельство о публикации № 23106
  Цена: 250 noo



Ваши комментарии

Пароль :

Комментарий :

Осталось символов

Доступна с мобильного телефона
Чат
Опросы
Музыка
Треки
НеForМат
Академия
Целит
Юрпомощь


О сервере


О проекте
Юмор
Работа
О нас

Earn&Play
Для контактов
skype:noo.inc


Этот сайт посвящен Георгию Гонгадзе, символу борьбы за свободу, журналисту, патриоту, человеку... Ukraine NBU Hrivnya rate
Russian ruble rate
Noo Web System



Редакция за авторские материалы ответственности не несет
стать автором
Micronoo Links Neformat Links Noo Links Chess Links Forex Links Weapon Links

Идея и разработка
компании NOO
На сайт разработчика