超导的量子理论

1、超导介绍,1911年，Kamerlingh Onnes 发现低温超导体。从此人们对超导理论和超导技术展开了深入广泛的研究 超导材料专家马梯阿斯曾说：“如果在常温下，例如在300度左右实现超导现象，将使现代文明的一切技术发生变化。”,超导性质,完全导电性 超导体在临界温度和临界磁场下，直流电阻呈现零电阻现象。 完全抗磁性 给处于超导态的某一物质加一磁场，磁力线无法穿透样品，而保持超导体内的磁通为零的特性，我们称之为完全抗磁性，也就是所谓的麦斯纳效应。,超导发展史,九十多年来，超导的科技发展分为三个阶段： 第一个阶段（1911-1957），BCS理论的问世 第二个阶段（1958-1985），开展超

2、导技术应用的准备阶段 第三个阶段（1986年以来），超导技术开发阶段,高温超导,1986年发现转变温度高于30K的超导材料（La-Ba-Cu-O），人类进入第三阶段。 在这个阶段人们对超导机制的认识和理论上的进步相伴而生。但对新材料高温超导机制问题仍众说纷纭，其超导理论仍未解决,超导领域的理论发展,1946年，化学家奥格曾提出用电子对解释超导零电阻现象，称为奥格对。 1947年，海森堡根据电子间的库仑相互作用提出了自己的超导理论，于1948年为波恩和我国的程开甲先生予以发展。 1948年，伦敦指出，平均动量的长程有序应是超导理论的基本性质之一，而且应是一种平均动量的凝聚。BCS用库伯对证明这一

3、点。,，,介绍的主要内容,一、低温超导理论，指1986年前发现高温铜氧化物超导体以前所发展的常规超导理论。包括： 1950午的京汝堡朗道理论 1952年的阿布里何索夫理论 1957年的BCS理论 1958年的戈尔柯夫理论 1968年的麦克米兰理论,二、高温超导理论 Ander肋n的空穴子(L010n)和自旋子(sptMn)理论 Schrieffer的自旋袋(响n b，B)机制 邻近反铁磁的超导理论 varma的“边缘”费米液体理论等,BCS理论,20世纪中期，人们认识到了许多重要的超导性质： 零电阻效应 迈斯纳效应 超导态下电子比热的指数规律 7T c处超导正常相变时电子比热跃变 微波吸收“边

4、”效应 同位素效应 正常区与超导区之间的界面能 皮帕尔德非局域效应 建立超导微观理论的时机已经逐渐成熟,库伯对,库伯模型：设想在绝对零度下把两个额外的电子加到金属中，假定金属小原有的电子在动量空间中的费米球并未因这两个额外电子的引入而发生变化，它们只是形成厂安稳的“费米海”背景，并通过泡利原理对这两个电子起作用于是这两个 电子只能去占据AAF的那些态；这样库珀就把多体问题化为二体问题了设在这两个额外电子之间存在着吸引作用，再根据电子服从费米统计建立双电子波函数，并由量子力学波动方程求解其能谱,库伯对的扩广,在库伯问题中，于Fermi海之外只有两个相互有净吸引的电子，由此库伯指出，正常金属Fer

5、mi海将表现不稳定性，并预期这种不稳定性和超导相的形成有关。然而，金属中参与相变的电子数日是大量的，所以：一个步骤就是要把库珀简单结果推广到多电子系统巴丁、库伯、施瑞弗(J.Bardeen，L.N.cooper， J .R .Schriffer)共同完成这工作，他们的理论称为BCS 理论.,BCS超导电性理论的基本假设,超导电性的基本特征是由库伯二体关联(对关联)所引起的，而取总动员为零及单一态自旋波函数的对来处理这种二体关联这是很自然的，因为既然使两个电于进入库珀对态可以降低系统的能量，那么在Fermi面附近的金属中的电子都可能参与这种二体关联过程，直到达到一种新的平衡相。超导相与正常相能星

6、之差，就来源于哈密顿量中只对二体关联态有贡献的那些项,上,T0的BCS理论,以上就是BCS理论具体推导过程，由于公式很复杂，我们只能照搬下来，请原谅！ 此外，低温超导理论还有强耦合超导理论，阿布里科索夫理论，戈尔科夫超导理论，由于时间有限，我们就不一一介绍！,高温超导理论,到现在，高温超导机制还不完善，现有的高温超导理论包括： Anden非费米液体高温超导理论 Schrifer自旋袋理论 Pines等人的近反铁磁费米液体理论 varnln等人的边缘费米液体理论 双极化子超导理论 胰腺癌止痛药会产生依赖性吗 ,超导的应用,超导线的载流能力强，比普通导线高出成百上千倍。 超导磁体发热量小，同时体积和质量也较小，因此有很大的优势。 超导磁体的完全抗磁性还被应用于磁悬浮列车中，使列车通过抗磁作用悬浮空中，从而减小阻力增加运行时速。 总之，超导材料在