Бардина теория электронно-фононного взаимодействия

Это притяжение в принципе может привести к образованию связанного состояния двух электронов, т.е. может произойти спаривание электронов. Пара электронов обладает целочисленным спином и, следовательно, может испытывать Бозе-конден-сацию. Бозе-конденсат из спаренных электронов составляет сверхтекучую компоненту электронной жидкости. Другими словами, спаривание электронов является результатом электрон-фононного взаимодействия. Идея о спаривании электронов и образовании пар электронов ( куперовских пар ) была выдвинута Купером в 1956 г., а микроскопическая теория сверхпроводимости, основанная на идее Бозе-конденсации куперовских пар, была разработана в 1957 г. Бардиным, Купером и Шри( )фером (теория БКШ). Следует отметить, что сама по себе идея о решают,ей роли электрон-фо-нонного взаимодействия для образования сверхпроводящего состояния была известна за несколько лет до этих работ. Было отмечено, что хорошие проводники типа щелочных и благородных металлов никогда не бывают сверхпроводниками, а такие плохие проводники, как свинец, ртуть, олово, цинк, ниобий, становятся сверх-проводимыми. О прямой связи сверхпроводимости с колебаниями решетки свидетельствует также изотопический эффект [c.372]

До сих пор мы проводили все конкретные вычисления в рамках теории возмущений 11. В настоящем параграфе будет рассмотрен важнейший пример, в котором такая трактовка невозможна, и функция Грина, рассматриваемая в зависимости от константы связи g, имеет существенно особую точку при - 0. Мы имеем в виду задачу об энергетическом спектре сверхпроводника в модели Бардина, в которой взаимодействие электронов с фононным полем заменяется специальным видом прямого взаимодействия между электронами (см. 6). На основании (6.5) и (6.15) гамильтониан данной задачи имеет вид [c.223]

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]

Сначала мы сосредоточим внимание на микроскопической теории сверхпроводимости, следуя при этом работе Бардина, Купера и Шриффера [14]. Теперь хорошо известно, что сверхпроводящее состояние возникает вследствие взаимодействия электронов с колебаниями кристаллической решетки металлов. Эго, однако, не следовало с очевидностью из ранних экспериментов по сверхпроводимости. Сверхпроводящее состояние впервые было обнаружено еще в 1911 г., но лишь в 1950 г. Фрейлих обратил внимание на то, что здесь замешано электрон-фононное взаимодействие. Примерно в то же время экспериментально был найден изотопический эффект, состоящий в зависимости температуры перехода в сверхпроводящее состояние от изотопической массы ядер металла, что подтвердило высказанные Фрейлихом соображения. Ранние попытки Бардина и Фрейлиха получить сверхпроводимость на основе этого взаимодействия не были успешными. Сверхпроводящее состояние они пытались получить по теории возмущений, исходя из нормального основного состояния металла. Теперь стало ясно, что получить сверхпроводимость таким путем невозможно. [c.556]

До 1957 г. не было теории, которая могла бы объяснить все эти факты. В области эксперимента сдвиг произошел, когда был открыт изотопический эффект, который дает прямое указание на связь явления сверхпроводимости с фононами. Фрёлих в своей ранней работе предположил, что это явление связано с собственной энергией электрона, обусловленной его взаимодействием с фонон-ным полем. Когда эта собственная энергия (выражающаяся череэ диагональные матричные элементы) была вычислена, то она оказалась порядка N Ef) (Ьсо) [со — частота фонона )], что значительно превосходит характерную для сверхпроводимости энергию N Ef) ksT y. Бардин, Купер и Шриффер 155)разработали специальную теорию (теория БКШ), в которой они показали, что взаимодействие, ответственное за сверхпроводимость, обусловлена недиагональными матричными элементами и приводит к образованию коллективного состояния. [c.136]

Теория БКШ слишком сложна, чтобы ее мой но было изложить в этой главе, однако некоторых основных физических идей мы все же коснемся (в нестрогом изложении). Согласно представлениям теории многих тел, в системе могут образовываться квазичастицы путем перехода электрона (из-за взаимодействия с фононом) в состояние над поверхностью Ферми при этом энергия возбуждения будет порядка Такое состояние системы является возбужденным. Бардин, Купер и Шриффер показали, что энергия системы была бы ниже, если бы заполнение некоторых возбужденных состояний было заданным, а все другие возбужденные состояния образовали бы пары. Они обнаружили, что максимальное уменьшение энергии будет в том случав, если а) все пары к, (фиг. 56) имеют одну и ту же величину волнового вектора q (это вытекает из закона сохранения импульса) б) в основном состоянии q == О, т. е. пары имеют вид kg, к (фиг. 56) в) каждая пара состоит из квазичастиц с противоположро направленными спинами обменное взаимодействие между парами с одинаковым спином, как было показано, уменьшает суммарную энергию взаимодействия. [c.136]

Найденная в опытах величина заряда ч-ц, создающих своим движением сверхпроводящий ток (е = 2 е), подтверждает Купера эффект, на основе к-рого в 1967 Дж. Бардин, Л. Купер и Дж. Шриффер (США) и Н. Н. Боголюбов (СССР) построили последовательную микроскопич. теорию С. Согласно Куперу, два эл-на с противоположными спинами, взаимодействуя через посредство крист, решётки (обмениваясь фононами), могут образовывать связанное состояние (куперов-скую пару). Заряд такой пары равен 2е. Пары обладают нулевым значением спина и подчиняются Бозе — Эйнштейна статистике. В сверхпроводящем металле пары испытывают т. н. бозе-конденсацию (см. Квантовая жидкость), и поэтому система куперовских пар обладает св-вом сверхтекучести. Т. о., С. представляет собой сверхтекучесть электронной жидкости. [c.659]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...