ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Сверхпроводимость из "Теория твёрдого тела " Сверхпроводящее состояние некоторых металлов было открыто Камерлинг —Оннесом в 1911 г. Природа этого замечательного явления долгое время оставалась неясной. Только в 1950 г. Фрелих [144] обосновал предположение, что объяснение этого явления следует искать на пути исследования электрон-фононного взаимодействия. Микроскопическая теория сверхпроводимости была создана в пятидесятых годах работами Бардина, Купера и-Шриффера [145—147] и Боголюбова [148, 149]. Явление сверхпроводимости представляет собой замечательный пример, проявления квантовых эффектов в макроскопическом масштабе [150]. [c.278] Наиболее поразительное свойство сверхпроводников состоит в том, что их сопротивление электрическому току равно нулю. Например, ток, наведенный в кольце из чистого олова при температуре, близкой к абсолютному нулю, циркулирует в нем несколько лет без заметного затухания. Последние измерения Файла и Миллса [151] показали, что в сверхпроводящем кольце время существования тока составляет около 10 лет. [c.278] Критическая температура Тс перехода в сверхпроводящее состояние в металлах и сплавах заключена в интервале 0,1—21 °К (см. табл. 13). Наиболее высокая критическая температура перехода 20,4 °К получена в соединениях ЫЬзА1 —ЫЬдОе. [c.279] В 1933 г. Мейсснер и Оксенфельд [152] обнаружили, что массивный сверхпроводник является идеальным диамагнетиком. [c.279] Развитию микроскопической теории предшествовало создание феноменологических двухжидкостных моделей. Эти модели —особенно модель Гортера —Казимира [153] и модель Гинзбурга — Ландау [154] сыграли чрезвычайно важную роль, заложив основу нашего современного понимания сверхпроводимости. [c.280] Теперь установлено, что нормальное состояние металла отличается от сверхпроводящего характером энергетического спектра электронов вблизи поверхности Ферми. В нормальном состоянии при низких температурах электронное возбуждение соответствует переходу электрона из первоначально занятого состояния к .кр) под поверхностью Ферми в свободное состояние кх ( кр) над поверхностью Ферми. Энергия, необходимая для возбуждения такой электронно-дырочной пары в случае сферической поверхности Ферми, равна Ekh = fl (к — )12т. Поскольку к я кх могут лежать достаточно близко к поверхности Ферми, то Еьк, 0. [c.280] Наиболее характерным свойством металла в сверхпроводящем состоянии является то, что энергия возбуждения электроннодырочной пары всегда превышает некоторую определенную величину 2А, которую называют энергией спаривания ). Другими словами, в спектре энергий возбуждения со стороны малых энергий имеется щель. Например, для металлов Hg, РЬ, V, ЫЬ значение 2А соответствует тепловой энергии при температурах 18°К, 29 °К, 18 °К и 30 °К. [c.280] Величина энергии спаривания измеряется непосредственно на опыте при исследовании экспоненциального изменения теплоемкости г ехр(—А/0), при исследовании поглощения электромагнитного излучения — поглощается только излучение частотой й(о2г2А, при исследовании экспоненциального изменения затухания звука и др. [c.280] Возможность появления энергетической щели в спектре элементарных возбуждений металла, по-видимому, впервые была указана Купером [145], он показал, что основное состояние металла, соответствующее заполнению всех одноэлектронных состояний вплоть до энергии Ферми, является неустойчивым при наличии слабого притяжения между электронами. Такое притяжение может приводить к группировке электронов в пары эффект Купера) с выделением энергии спаривания, которая близка по величине энергии щели. Электроны, входящие в отдельную пару, сравнительно далеко разнесены в пространстве ( Ю сл). Таким образом, внутри объема, занимаемого одной парой, оказываются центры масс около 10 других пар. [c.280] Ниже мы рассмотрим только основные идеи теории сверхпроводимости со слабыми токами и в отсутствие магнитных полей. Для более полного знакомства можно рекомендовать книги [161—165]. [c.281] Вернуться к основной статье