Купера эффект

Согласно теории сверхпроводимости, сверхпроводящие (спаренные) электроны, создающие ток см. Купера эффект), обладают единой волновой функцией, характеризующейся нек-рой фазой ср (фазовая когерентность сверхпроводящих электронов). Наличие фазовой когерентности и обусловливает К. м. п. [c.265]

В жидком Не, состоящем из атомов со спином /4, переход в сверхтекучее состояние происходит так же, как и переход в сверхпроводящее состояние в металлах, посредством Купера эффекта — объединения квазичастиц с противоположными импульсами р и —р вблизи ферми-поверхности в пары. Т. о., сверхтекучее состояние ферми-жидкостей характеризуется появлением отличного от нуля среднего по статистич. ансамблю от произведения двух операторов уничтожения [c.456]

Электронная система Т. т. порождает и более сложные образования в полупроводниках—экситоны Ванье— Мотта и Френкеля и поляроны в сверхпроводящих металлах— куперовские пары (см. Купера эффект). Кроме того, по электронной системе Т. т. могут распространяться волны плазменных колебаний им соответствуют квазичастицы—п, Мз.ио ы (см. Плазма твёрдых тел). [c.46]

Характер энергетич. спектра существенно меняется, еслп взаимодействие соответствует притяжению между частицами. В этом случае имеет место эффект Купера частицы с противоположными импульсами и спинами образуют связанные пары, к-рые, обладая свойствами бозевских частиц, приводят к бозе — эйнштейновской конденсации (см. Купера эффект и Сверхпроводимость). [c.296]

Это означает, что внутри области, занимаемой любой парой, окажутся центры многих миллионов пар. Таким образом, куперов-ские пары нельзя представлять в виде независимых частиц. Колоссальное перекрытие волновых функций пар усиливает эффект спаривания. Таким образом, процесс образования куперовских пар — это коллективный эффект. [c.270]

В последнее время благодаря работам Бардина, Купера, Шриффера и Боголюбова [1 —3] (а также [4]) был достигнут значительный прогресс в изучении явления сверхпроводимости, в результате чего была создана микроскопическая теория сверхпроводимости. Эта теория базируется на эффекте, обнаруженном Л. Купером [1]. [c.885]

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]

Основываясь на работе Купера и Келли [9], можно ожидать, что уменьшение расстояния между волокнами или пластинками вызовет соответствующее снижение вязкости эвтектических композиций. Это будет следствием ограничения зоны пластической деформации в вязкой матрице, стесненной упрочняющей фазой. Имеется экспериментальное подтверждение этого эффекта. Томсон [55] установил, что уменьшение расстояния между волокнами сопровождается снижением вязкости материала. [c.150]

Критическая температура сверхпроводников непереходных групп, вероятно, будет изменяться с изменением их изотопной массы по закону Гк г . Для металлов переходных групп и некоторых сплавов, по-видимому, показатель степени менее —V2. Этот изотопный эффект привел к теории сверхпроводимости Бардина—Купера—Шриффера, которая постулирует наличие некоторого взаимодействия между электронами и колебаниями решетки. Ниже Гк существует некоторая энергетическая щель, зависящая от температуры (см. рис. 2). [c.11]

Однако принципиально в случае ферми-газа возможен и случай а < 0. В противоположность бозе-газу в данном случае благодаря принципу Паули газ будет оставаться разреженным, и на первый взгляд все формулы сохраняют свою применимость. Если, однако, рассмотреть формулу (5.16), то становится ясно, что амплитуда рассеяния будет иметь полюс при каком-то малом мнимом значении X. Это связано с нестабильностью основного состояния по отношению к образованию связанных пар квазичастиц с противоположными импульсами и спинами (эффект Купера), что является основной причиной сверхпроводимости металлов (см. гл. VII). Здесь мы ограничимся случаем й > 0. [c.60]

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]

Кулоновскоо взаимодействие 167 Купера эффект 883—887 Кюри—Вейсса закон 381, 382, 409, 443, 465, 490, 491, 493, 568 Кюри закон 381, 389, 391, 401, 426, 427, 429, 436, 439, 442, 455, 462, 483, 504, 508, 566 [c.929]

КВАНТ МАГНИТНОГО ПОТОКА — мин. значение магнитного потока через кольцо сверхпроводника с током, обусловленным движением кулеровских пар электронов (см. Купера эффект, Сеерхггроводамостъ), одна из фундам. фи 1. констант. Ф(,=А/2е=2,0678506(.И) g5 1984). Значение 0f, определено на основе Джояефсопа эффекта. [c.265]

В топких сверхпроводниках с иоперсчными размерами, меньшими глубины проиикновения маги, поля, разрушение сверхпроводимости и возникновение диссипации происходят за счёт увеличения скорости сверхпроводящих алектронов (куисровских пар) при увеличении тока, К. т. является током разрушения купе-ровских пар (см. Купера эффект). Магн. поле К. т. в тонких образцах мало, вещество сверхпроводника мО жет перейти в нормальное состояние либо полностью, либо частично (резистивное состояние). [c.527]

КУПЕРА ЭФФЕКТ — образование связанных пар частиц в вырожденной системе фермионов при наличии сколь угодно слабого притяжения между ними. Решая Шрёдингера уравнение для двух частиц вырожденного ферми-газа (газа электронов), Л. Купер (L. ooper, 1956) показал, что слабое нрнтяженио между ними приводит к т. н. спариванию частиц, находящихся вблизи фермн-поверхности, т. е. к образованию связанных состояний двух частиц. [c.536]

М. сверхпроводников (СП) (см. Сверхпроводимость) обусловлен электрич. токами, текущи.ма в тонком поверхностном слое ( 10 см), к-рые экранируют толщу СП от внеш. маги, полей, поэтому в массивных СП при Т<Тс магн. индукция В=0 (Мейсне-ра аффект). СП являются в определ. смысле антиподами ФМ и АФМ, т. е, их спонтанное магн. поле должно разрушать сверхпроводимость (разрывать куперовские пары электронов, см, Купера эффект). Однако в нек-рых тройных соединениях РЗМ (HoMoeSg, ErRhjBj и др.) в ограниченной области темп-р обнаружено сосуществование СП и ФМ (см. Магнитные сверхпроводники). В оксидных высокотемпературных сверхпроводниках существует сложная связь между сверхпроводящим и магнитоупорядоченным состояния.ми, [c.632]

Свойства О. с. могут быть объяснены в рамках представлений об обычном электронно-фононном механизме куперовского спаривания (см. Купера эффект). Ныне нет никаких чётких эксперим. указаний на существование в них др. механизма сверхпроводимости. Ряд аномалий сверхпроводящих свойств О. с. указывает на возможность реализации в них режима сильного электронно-фононного взаимодействия. Для этого режима характерны большое отношение Д(0)/Уд, превышающее значение, полученное в модели БКШ, положит, кривизна в графич. зависимости Яд2(У) и сравнительно [c.468]

В результате магн. поток оказывается квантованным (без привлечения к,-л. постулата о квантовании) с квантом потока 2п/е. Аналогичное свойство присуще вихрям магн, потока в сверхпроводниках 2-го рода (см. Решётка вихрей Абрикосова) (с заменой е- 2е в силу Купера эффекта), т. к. в статическом пределе абелева модель Хиггса сводится к Тинзбурга — Ландау теории сверхпроводимости [7]. [c.139]

В неидеальном Ф.-г., как и в идеальном, граничный импульс Ферми Pf соответствует скачку на ферми-поверх-ности в ф-ции распределения фермн-частиц по импульсам. Импульс Pf разделяет элементарные возбуждения типа электрона вне сферы Ферми и дырки внутри её. Величина скачка уменьшается вследствие взаимодействия между частицами, но его положение не меняется. Притяжение может существенно изменить ф-цию распределения элементарных возбуждений благодаря возникновению связанных состояний, напр, коррелированных пар электронов при фазовом переходе металла в сверхпроводящее состояние (см. Купера эффект). [c.282]

Ф. взаимодействуют не только друг с другом, но и с др. квазичастицами с электронами проводимости в металлах и полупроводниках, с магнонами в магнитно-упорядоченных средах (см. Спиновые волны). Испускание и поглощение Ф. электронами—осн. механизм электрич. сопротивления металлов и полупроводников (см. Рассеяние носителей заряда, Электрон-фоношюе взаимодействие). Обмен электронов Ф. приводит к притяжению электронов друг к другу и, в свою очередь, к образованию куперовских пар (см. Купера эффект)—осн. носителей незатухающего сверхпроводящего тока (см. Сверхпроводимость). [c.339]

Характер размещения Э, в атомных оболочках и заполнения ими энергетич. уровней в существ, мере связан с наличием у них спина 1/2 и, следовательно, с действием Паули принципа, запрещающего нахождение двух электронов в одинаковом квантовом состоянии. Это ведёт к периодич. повторению свойств хим. элементов, открытому Д. И. Менделеевым (см. Периодическая система элементов). С наличием спина у Э. связаны, в частности, такие нетривиальные свойства ряда твёрдых тел, как ферромагнетизм, обусловливаемый выстраиванием спинов и связанных с ними магн. моментов у электронов соседних атомов, и свер.хпроводимость, в основе к-рой лежит возможность образования в металлах при низких темп-рах слабо связанных пар Э. с противоположно ориентированными спинами (куперовские пары, см. Купера эффект). [c.544]

VI пе сильно зависят от числа нуклонов. Для всех ядер, в к-рых состояния квазичастиц вне заполпениой оболочки одинаковы, величины одинаковы. Член 1 в ядрах соответствует притяжению. Известпо, что наличие притяжения между квазичастицами у поверхности Ферми приводит к Купер-эффекту — состояпню двух квазичастиц типа связанного. Если число квазичастиц четное (т. е. в четно-четных ядрах), все частицы могут образовывать такие пары в этом случае спектр одночастичных возбуждений будет отделен от основного состояния щелью. И действительно, одночастичные уровни начинаются в этих ядрах с 1—1,5 Мэв, тогда как в соседних нечетных ядрах первый одночастичный уровень имеет энергию порядка 150—250 кэе. [c.550]

КУПЕРА ЭФФЕКТ, объединение эл-нов проводимости в металле в пары (куперовские пары), приводящее к появлению сверхпроводимости предсказан в 1956 амер. физиком Л. Купером (L. ooper). К. э. лежит в основе совр. теории сверхпроводимости. Без учёта К. э. в осн. состоянии металла (при темп-ре Т- 0 К) эл-ны заполняют в пр-ве импульсов объём, ограниченный Ферми поверхностью. Распределение по импульсам таково, что в металле имеются электроны с равными и противоположно направленными импульсами. Согласно Куперу, эл-ны, находящиеся вблизи поверхности Ферми и имеющие противоположно направленные импульсы и спины, могут объединяться в пары благодаря вз-ствию через решётку, к-рое возникает в результате обмена виртуальными фононами и имеет хар-р притяжения. Куперовские пары имеют целочисленный (нулевой) спин, т. е. явл. бозе-частицами (бозонами). Система куперовских пар обладает поэтому сверхтекучестью, к-рая для заряж. ч-ц проявляется как сверхпроводимость. [c.335]

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]

Согласно Куперу, при сколь угодно слабом притяжении между частицами ферми-газа вблизи ноБерхности Ферми возникают связанные пары частиц. Этот весьма нетривиальный результат является ключом к пониманию явления сверхпроводимости. Действительно, без учета эффекта Купера в основном состоянии металла электроны заполняют (в изотропном случае) фермиевскую сферу в импульсном пространстве. Если предположить, что в металле имеет место некоторое эффективное притяжение между электронами, то должно произойти спаривание электронов. При этом основное состояние будет лежать ниже, чем у свободных электронов, на величину энергии связи пар. Электронные пары обладают целым спином и поэтому подчиняются статистике Бозе. А бозе-газ при абсолютном нуле, как известно, обладает свойством сверхтекучести. В применении к бозе-газу заряженных частиц это свойство проявится в форме сверхпроводимости. Приведенные соображения не претендуют на строгость, однако они, безусловно, указывают на то, что полное объяснение явления сверхпроводимости можно получить на базе эффекта Купера. [c.885]

Важным достижением в области С. стало открытие в 1962 Джогефсона эффекта туннелирования куперов-ских пар между двумя сверхпроводниками через тонкую диэлек тич. прослойку. Это явление легло в основу новой области применений сверхпроводников (см. Слабая сверхпроводимость, Криоалектронные приборы). [c.436]

В качестве примера теории неидеального Ф.-г. рассмотрим явление сверхпроводимости на основе Бардина — Купера— Шриффера модели (БКШ модели).В сверхпроводнике электроны с противоположно направленными спинами и импульсами вблизи поверхности Ферми испытывают притяжение вследствие кваЕггового обмена фононами. Если величина этого притяжения больше, чем влияние кулоновского отталкивания между электронами (уменьшенного вследствие эффекта экранирования), то возможно образование коррелированных пар электронов с противоположно направленными импульсами и спинами (т. н. куперовских пар), что является причиной перехода металла в сверхпроводящее состояние. [c.282]

Поскольку сверхпроводимость и квантовый размерный эффект качественно одинаково воздействуют на сдвиг Найта и Т , Номура и др. [802] попытались выделить из наблюдаемых результатов долю, обусловленную сверхпроводимостью, разрушая последнюю сильным магнитным полем. Вообще говоря, внутри достаточно малых частиц-магнитное поле можно считать однородным. Это поле воздействует как на спины, так и на орбитальное движение электронов куперов-ской пары, поэтому следует различать парамагнитный и диамагнитный механизмы разрушения пары. Для частиц А1 парамагнитное критическое поле Нр 20 кЭ, а диамагнитное критическое поле орб 3 10" /)" / кЭ, где D — диаметр частиц, А. Оба критических поля становятся сравнимыми при Z) 100 А. [c.277]

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]

Большинство авторов отмечает, однако, что, по крайней мере в некоторых случаях, все объяснения, основанные на представлении о ведущей роли энергии отдачи, должны, повидимому, оказаться неправильными (даже с учетом отдачи при вылете электрона). То обстоятельство, что гз процессе перехода может разрываться даже связь С—Вг, несовместимо ни с каким механизмом, основанным только на отдаче. Энергия активации для реакции огромна. Некоторые авторы, сохраняя идею о важной роли внутренней конверсии, предполагали, что разрыв связи отнюдь не обязательно должен обусловливаться отдачей. Ряд результатов [99, 101, 113, 123, 124] интерпретировался в том смысле, что атом, будучи лишен своего электрона, переходит в некоторую активную форму. Фэйброзер [33] утверждает, что выделение активного вещества может быть обусловлено ...процессом, затрагивающим любую серию возбужденных молекулярных состояний, возникающих при постепенном успокоении атома брома после внутренней конверсии. Молекула не просто активируется, а разрывается в результате процесса, более похожего на фотодиссоциацию под действием внутримолекулярных квантов . Суэсс [111] подчеркивает роль положительного заряда после вылета фотоэлектрона при изомерном переходе Повидимому, ион НВг, сильно возбужденный благодаря вылету электрона с внутренней орбиты, за время перехода в нормальное состояние успевает распасться на атом Н и ион Вг . Было вычислено также [28] (для одного специального, сильно идеализированного случая), что в броме может иметь место множественный эффект Оже вслед за внутренней конверсией и вылетом электрона из внутренней оболочки на освободившееся место может перейти электрон из внешней части атома затем, вместо рентгеновского кванта, будет излучен еще один электрон и т. д. каждый раз положительный заряд атома увеличивается на единицу. Скорость эффекта оказывается больше, чем у конкурирующего процесса—непосредственного испускания рентгеновских лучей, так что в среднем в результате внутренней конверсии с К-оболочки атом Вг приобретает 4,7 единицы положительного заряда (принимая заряд электрона за единицу). По мере накопления заряда в атоме брома молекула делается все более и более неустойчивой, и, по мнению Купера [18], в конце концов, она должна диссоциировать. Эффект еще усилится, если молекула теряет электроны, ответственные за химическую связь. Этот вопрос рассматривался также в работе [23] в связи с изомерным переходом в Se i. В этой работе указывается также, что связь между коэффициентом конверсии и выходом отнюдь не проста. [c.110]

В 1950 Купером [20] было замечено, что при наличии притяжения ([ ерми-частпцы вблизи поверхиости Ферми образуют связанные пары. Этот эффект лег в основу объяснения явления сверхпроводимости в металлах. Применение к ядру идей и методов, разработанных в теории сверхпроводимости, сразу позволило попять ряд особенностей в спектрах и веро-ягпостях переходов (см. Сверхтекучая модель ядра). Большой успех применения теории парной корреляции к ядру — объяснение моментов инерции четно- Лтных ядер, полученное впервые в работах С. Беляева [c.460]

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]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...