Число сверхпроводящих электронов

По Гортеру и Казимиру [122], и,зменение числа сверхпроводящих электронов связано со скрытой теплотой таким образом, свободная энергия Гельмгольца, записываемая обычно в виде F= — будет равна [c.296]

Если ограничиться действительной частью этого соотношения, то получается уравнение Лондонов, причем выражение в фигурной скобке играет роль отношения числа сверхпроводящих электронов Л к полному числу электронов N [см. (4.27), (4.28)]. [c.910]

Конечно, в приведенном выводе мы исходили из того, что все электроны участвуют в сверхпроводящем токе. Это противоречит как тому факту, что б зависит от температуры, так и тому, что при Tg имеет место фазовый переход 2-го рода, т. е. состояние электронов меняется непрерывно. Можно несколько подправить теорию, введя вместо полного числа электронов некоторое число сверхпроводящих электронов я, (Г), которое уменьшается с температурой и обращается в нуль при Tg. [c.286]

Эта величина при Т = Т равна единице (что видно из того, чтО Л(Х (Т —Т)>/ ), но при Т <Тс она меньше единицы. Следовательно, в противоположность нормальному металлу перемещение одних лишь квазичастиц не соответствует перемещению всей электронной жидкости. Остающаяся часть электронов и есть искомое число сверхпроводящих электронов . Итак, [c.316]

Теплопроводность металла при переходе в сверхпроводящее состояние не испытывает скачка, т. е. К) Тс) = х (Тс). Зависимость Х5(Т) обусловлена рядом факторов. С одной стороны, сами электроны дают свой вклад в теплопроводность к-рый по мере понижения темп-ры и образования куперовских пар уменьшается. С др. стороны, фононный вклад Хрз начинает несколько увеличиваться, поскольку с уменьшением числа электронов увеличивается длина свободного пробега фононов (электроны, объединённые в куперовские пары, фононов не рассеивают и сами тепло не переносят). Т, о., х < Хе , в то время как Хр, > Хр . В чистых металлах, где выше Тс превалирует электронная часть теплопроводности, она остаётся определяющей и при переходе в сверхпроводящее состояние в результате х /х < 1 при всех темп-рах ниже Тс- В сплавах же, наоборот, теплопроводность определяется в основном своей фононной частью и при переходе через Тс Щ начинает возрастать ввиду уменьшения числа неспаренных электронов. [c.437]

Рис. 36. Зависимость температуры перехода в сверхпроводящее состояние от числа избыточных электронов проводимости в карбидах, нитридах и окислах переходных металлов

Фиг. 16. Зависимость критической температуры перехода в сверхпроводящее состояние Т . от электронной концентрации (числа валентных электронов на атом) для некоторых соединений типа АдВ со структурой р-вольфрама.

Ч. Рейнольдсом с сотрудниками было установлено, что образцы сверхпроводника, изготовленные из различных изотопов одного и того же элемента, обладают различными критическими температурами. В большинстве случаев Тс обратно пропорциональна корню квадратному из массы изотопа. Изотопический эффект свидетельствует о том, что хотя кристаллическая решетка при переходе в сверхпроводящее состояние и не изменяется, она играет существенную роль в изменении свойств электронного газа. Зависимость Тс от массы изотопа показывает, что для явления сверхпроводимости важное значение имеет взаимодействие электронов с колебаниями решетки. Других причин зависимости Тс от числа нейтронов в ядре атома нет. [c.264]

Относительно величины следует сделать некоторые предположения. Она может отличаться от вследствие того, что при рассеянии электронов из нормального состояния число возможных конечных состояний уменьшается, так как электронные уровни в сверхпроводящем состоянии изменены. Отношение 1 /1 будет зависеть от механизма рассеяния. Для рассеяния на статических дефектах Гейзенберг принял [c.297]

Теперь рассмотрим, как должны вести себя электроны, объединенные в куперовские пары, при возбуждении в проводнике электрического тока. В отсутствие тока все пары вследствие полной корреляции имеют импульс, равный нулю, так как они образованы электронами, имеющими равные по величине и противоположные по направлению импульсы. Возникновение тока не нарушает корреляции пар под действием внешнего источника, вызвавшего ток, все они приобретают один и тот же импульс и движутся как единый коллектив в одном и том же направлении с некоторой дрейфовой скоростью Уд. При этом поведение таких пар в металле существенно отличается от поведения обычных электронов, совершающих направленное движение. Нормальные электроны испытывают рассеяние на тепловых колебаниях и других дефектах решетки, что приводит к хаотизации их движения и является причиной возникновения электрического сопротивления. Куперовские же пары, пока они не разорваны, рассеиваться на дефектах решетки не могут, так как выход любой из них из строго коррелированного коллектива маловероятен. Пару можно вырвать из конденсата, лишь разрушив ее. Однако при очень низких температурах число фононов, обладающих достаточной для этого энергией, исключительно мало. Поэтому подавляющее большинство образовавшихся куперовских пар сохраняется неразрушенным. Не испытывая рассеяния при своем направленном движении, они обусловливают появление сверхпроводящего тока, текущего через сверхпроводник без сопротивления. [c.200]

Здесь N—число одноэлектронных центров с двухуровневым спектром. Щель Д в спектре электронных возбуждений появляется также при переходе металлов и вырожденных полупроводников в сверхпроводящее состояние вследствие этого их Э. т. становится экспоненциально малой при кТ< А. В точке сверхпроводящего перехода (Т=Тс) Э. т, имеет характерную для фазовых переходов [c.555]

В процессе конденсации, не способны переносить энергию и взаимодействовать с фононами. Если фононная компонента теплопроводности в нормальном состоянии пренебрежимо мала, то ниже температуры перехода теплопроводность металла в сверхпроводящем состоянии меньшая, чем в нормальном состоянии. (Значение теплопроводности в нормальном состоянии устанавливается либо с помощью экстраполяции от области более высоких температур, либо путем измерения в магнитном поле, достаточном для разрушения сверхпроводимости.) Уменьшение теплопроводности происходит вследствие уменьшения эффективного числа электронов, которое главным образом определяет электронную теплопроводность. [c.246]

Сверхпроводящие линзы. Современные электронные микроскопы и аналитические приборы должны давать большой объем информации об объекте. Поэтому необходимо разместить относительно большое число устройств вблизи объективной линзы. Это требует уменьшения физических размеров линзы. Поэтому необходимо уменьшить намагничивающую катушку, сохраняя число ампер-витков. Эта проблема может быть решена использованием сверхпроводящих катушек [312, 313]. Размер магнитной катушки, а следовательно, и размеры магнитной системы таким образом могут быть сильно уменьшены. В катушке может быть достигнута плотность тока ЮОА/мм . За это мы платим тем, что проводники должны поддерживаться при температуре жидкого гелия, хотя последние достиже- [c.503]

Можно, как и раньше, найти Е 4 по теории возмущений, а затем, проварьировав по А, вычислить ток. Однако искомый результат можно получить гораздо проще. При конечных температурах часть куперовских пар разрывается и появляются квазичастицы. Последние взаимодействуют с примесями и фононами, а поэтому не вносят вклад в сверхпроводящий ток. Следовательно, эффективное число электронов, входящее в формулу (15.43) или совпадающую с ней (16.74), должно начать уменьшаться, т. е. это число заменяется на некоторую функцию п Т), которая до появления микроскопической теории называлась числом сверхпроводящих электронов . Замена на п Т) в лондоновской теории давала возможность качественно объяснить температурную зависимость глубины проникновения. Мы определим эту величину количественно. [c.315]

Двухжидкостная модель предполагает, что некоторая часть — х) поверхности Ферми искажена, электроны на ней сконденсированы на нижнем уровне и не могут быть термически возбуждены. Однако число сконденсированных электронов зависит от температуры и растет с ее понижением, Сверхпроводящая область может быть ориентирована таким образом, чтобы приводить к отличному от нуля сверхпроводящему току. Так как вклад сверхнроводяп1его состояния в энтропию равен нулю и теп- [c.295]

Недавно Беммель [12] измерил затухание ультразвуковых импульсов в нормальном и сверхпроводящем свинце. Для частот 9—27 мггц затухание резко уменьшалось при переходе из нормального состояния в сверхпроводящее. Изменения в затухании быстро возрастали с частотой. Подобный эффект наблюдался на олове Мак-Киннаном [122]. Этот эффект не связан с изменениями пластических свойств, которые мы уже обсуждали, но его можно, но-шщимому, объяснить быстрым уменьшением числа нормальных электронов в сверхпроводящей фазе при понижении температуры ниже 2 , р. (см. и. 18). [c.641]

Акустич. поглощение в сверхпроводниках происходит только из-за взаимодействия акустич. волны с нормальными электронами сверхпроводящие электроны в поглощении звука не участвуют. Поскольку с уменьшением темп-ры число нормальных Электронов уменьшается, то при темп-ре Т<7 (. (Тс — темп-ра перехода в сверхпроводящее состояние) коаф, поглощения звука падает, стремясь к нулю при Т -уО (рис. 2, кривая 1). [c.57]

Зависимости между числом rf-электронов в 3d-, 4d-, 5й-металлах, IV—VIII групп и электронной теплоемкостью7, температурой перехода в сверхпроводящее состояние Тс, магнитной проницаемостью X, обратной величиной квадрата дебаевской температуры 1/6 и константой электрон-фононного взаимодействия к представлены на рис. 24—27. На этих кривых даны значения указанных характеристик не только для чистых металлов, но и для образуемых ими сплавов [71]. [c.54]

Проблемы дальнейших экспериментальных и теоретических работ по сверхпроводимости заключаются в поисках критерия сверхпроводимости в элементах, сплавах и других материалах. Наиболее важным критерием является правило Маттиаса. Эмпирическая зависимость, установленная Маттиасом , показала, что высокие критические температуры и высокая вероятность данного материала быть сверхпроводящим связана с числом валентных электронов на атом в кристаллической решетке. Ранние работы Маттиаса предполагали высокие критические температуры вблизи отношений числа валентных электронов на атом, равных 3, 5 и 7. Число валентных электронов обычно берется непосредственно из периодической системы элементов. Последующая тщательная работа по фазовым диаграммам Халма и Блауера показала, что число валентных электронов на атом [c.13]

Для металлов характерны те же эффекты, что и для полупроводников, но из-за большого затухания Г. эти эффекты становятся заметными лишь при темп-рах ниже 10К, когда вклад в затухание за счёт колебаний решётки становится незначительным. Распространение упругой волны в металле вызывает движение положит, ионов, и если электроны не успевают следовать за ними, то возникают электрич. поля, к-рые, воздействуя иа электроны, создают электронный ток. В случае продольной волны изменения плотности создают пространственный заряд, к-рый иепосредственпо генерирует электрич. поля. Для ноперечных воли изменения плотности отсутствуют, но смещения положит, ионов вызывают осциллирующие маги, поля, создающие электрич. поле, действующее на электроны. Т. о., электроны получают энергию от упругой волны и теряют её в процессах столкновения, ответственных за электрич. сопротивление. Электроны релакснруют путём столкновений с решёткой положит, ионов (примесями, тепловыми фононами и т. д.), в результате чего часть энергии возвращается обратно к упругой волне, к. рая пе-реносшсн решёткой положит, ионов. Затухание Г. в чистых металлах при низких темп-рах пропорционально частоте. Если металл — сверхпроводник, то при темп-ре перехода в сверхпроводящее состояние электронное поглощение резко уменьшается. Это объясняется тем, что с решёткой, а следовательно, и с упругой волной взаимодействуют только нормальные электроны проводимости, число к-рых уменьшается с понижением темп-ры, а сверхпроводящие электроды (объединённые в куперовские пары — см. Сверхпроводимость), число к-рых при этом растёт, в поглощении Г. не участ. вуют. Разрушение сверхпроводимости внеш. маги, полем приводит к резкому возрастанию поглощения. [c.477]

М. н., сцепленный со сверхпроводящим контуром, постоянен во времени ir может принимать лишь дискретные (квантоваппые) значения Ф — ксп/2е, где h — постоянная Планка, е заряд электрона, п — целое число (см. Квантование. чагнитиого потока). Величина кванта М. п. указывает на то, что носители электрич. тока в сверхпроводнике (куперовские нары) имеют заряд 2е. [c.688]

Кроме этих 9 Ф. (чистых элементов) имеется огромное число ферромагн. сплавов и соединений, как бинарных, так и более сложных (многокомпонентных) металлических и неметаллических (полупроводниковых, полуметаллич., диэлектрич., сверхпроводящих), кристаллических и аморфных. Классификацию Ф.—сплавов и соединений металлич. типа можно провести, напр., по электронной структуре атомов (ионов) их компонент. [c.299]

Относительная разность фаз блоковских ф-ций электронов и дырок в волновой ф-ции конденсата пар существенно влияет на физ. свойства, в то время как в случае сверхпроводящего конденсата физ. свойства (наличие электрич, тока) определяются только градиентом соответствующей фазы. Величина фазы электронно-дырочного конденсата определяется взаимодействием, не сохраняющим число электронов (дырок) в каждой зоне. Именно из-за фиксации фазы электронно-дырочный конденсат не является сверхтекучим . Сверхтекучесть же возможна только тогда, когда конденсат образуется из возбуждённых (напр., светом) электронов и дырок (см. Электронно-дырочная жидкость]. [c.505]

К настоящему времени работа ЛСЭ была продемонстрирована во всем мире на нескольких устройствах (более 10), причем длины волн генерации лежали в диапазоне от миллиметровых волн вплоть до зеленой области спектра. На различных этапах разработки сейчас находится значительно большее число таких лазеров. Все они требуют крупных установок, поскольку для их работы необходимо использовать достаточно большие ускорители электронных пучков. Исторически самый первый ЛСЭ был запущен на длине волны К =3,4 мкм с помощью линейного сверхпроводящего ускорителя Станфордского университета в США [39]. Поскольку входной электронный пучок имел вид импульсов длительностью 3,2 пс, разделенных промежутками т = 84,7 НС, длина резонатора L была выбрана таким образом, чтобы величина т была равна времени полного прохода резонатора (т. е. L = %l2 = 2,l м), так что лазер работал в режиме синхронизации мод с синхронной накачкой. Один из наиболее важных вопросов для ЛСЭ связан с его эффективностью. Поскольку частота генерируемого им излучения зависит от энергии электронов [см. выражение (6.58)], максимальная энергия, которую можно отобрать от электрона, равна такому изменению энергии электрона, при котором соответствующая рабочая частота смещается за пределы контура усиления. Следовательно, максимальный КПД т)макс, определяемый как отношение максимальной энергии, отдаваемой лазерному пучку, к начальной энергии электронов, примерно равен именно отношению Avo/vo, т. е. т]макс = /2Nw Отсюда следует, что КПД такого устройства весьма мал (10 —10 ). В настоящее время активно ведутся работы с целью повышения КПД по двум направлениям. [c.432]

Как предполагал Андерсон [828], сверхпроводимость становится невозможной, когда расстояние 6 между электронными энергетическими уровнями оказывается сравнимым со сверхпроводящей энергетической щелью Д, т. е. при -числе электронов в частице iV< 10 . Более точная оценка дает для частиц РЬ критический диаметр Z) p 22 А (около 750 электронов) [8261, а для частиц Sn — Z) p 50 А [829]. Вместе с тем Кавабата [830, 831] указал, что в сверхпроводимости принимают участие не только электроны вблизи уровня Ферми, но также и электроны более глубоких энергетических уровней. В своих вычислениях основного состояния и орбитальной магнитной восприимчивости малых металлических частиц он не обнаружил больших изменений в области Д б. [c.280]

Рис. 25. Температура перехода в сверхпроводящее состояние 7" переходных металлов и их твердых растворов в зависимости oi общегр числа валентных S-, d-электронов

Детектор был апробирован на электронном синхротроне ДЭЗИ (Гамбург, ФРГ). Получено монотонное возрастание величины сигнала в зависимости от энергии электрона, близкое к квадратичному закону в интервале энергий 2—6 ГэВ. Авторы этого эксперимента объясняют такую квадратичную зависимость влиянием многократного рассеяния электронов на РПИ. Однако в действительности в гранулах образовывались и поглощались кванты полного излучения, представлявшего собой сумму тормозного и переходного излучений (см. гл. IV). Интенсивность (или число квантов) полного излучения не имеет квадратичной зависимости от энергии частицы. Поэтому следует считать, что теория эксперимента с перегретыми сверхпроводящими гранулами пока еще отсутствует (подробнее см. [76.16, 77.1, с. 374]). [c.282]

Электронные пары и сверхпроводящее состояние. В только что рассмотренной задаче волновые функции описывали состояния одночастичном системы. Предположим, что мы имеем систему из Ы свободных электронов, первоначально не взаимодействующих между собой. Различные состояния Ф этой системы из N электронов можно описывать наборами одноэлектронных состояний, исходя из того, что числа заполнения в силу принципа Паули могут принимать лишь одно из двух значений либо О, либо 1. Будем обозначать одиоэлектрониое состояние через к -, здесь к — волновой вектор электрона, а стрелка указывает, что спин этого э.тектрона направлен вверх. Удобно записать волновую функцию системы N частиц (электронов) через волно-рые функции одночастичных состояний, используя для них обозначение Фз и имея в виду, что оно относится лишь к занятым состояниям. В отсутствие взаимодействия между электронами каждое одночастичное состояние будег либо занято, либо вакантно. Волновую функцию /У-частичной системы Ф можно записать в виде [c.760]

НОЙ комбинации (4.31) содержатся члены с различными занченнями числа частиц, то среднее значение оператора 1 з (г ) 1 ) (г) может и не обращаться в нуль. Прн обсуждении сверхпроводимости мы увидим, что в сверхпроводящем основном состоянии число частиц обычно не определено и поэтому среднее значение рассматриваемого произведения операторов по этому состоянию не равно нулю. Таким образом, прн использовании приближения самосогласованного поля в теории сверхпроводимости появляется дополнительный микроскопический параметр <1 з (г)1 з (г)), который играет примерно такую же роль, какую играет электронная плотность в приближении Хартри. В нормальных (т. е. не сверхпроводящих) твердых телах в приближении самосогласованного поля имеются лищь прямые и обменные члены, полученные выще. [c.456]

Возбужденные состояния получаются путем добавления одного электрона в состояние с волновым вектором к. Тогда при построении сверхпроводящего состояния следует действовать так же, как и раньще, с той разницей, что в произведении (5.59) нужно опустить сомножитель, отвечающий волновому вектору к. Такой метод содержит маленькую хитрость, поскольку, как уже указывалось выше, основному состоянию не соответствует точно определенное число частиц. Мы постулируем возбужденное состояние, или квазичастичное возбуждение, в форме [c.570]

Наиболее детальные экспериментальные исследования [96— 100] были проведены под руководством Н. П. Диденко на специально созданной для этого установке, позволяющей исследовать спектры, полученные методом ядерной у-резонансной спектроско-лии (мессбауэровской спектроскопии)— метода изучения взаимодействия ядра с внутренними электрическими и магнитными полями, основанного на эффектах испускания или поглощения -кван-тов атомными ядрами. Метод обладает исключительно высокой чувствительностью (достигающей 10 эВ). Установка позволяла проводить разнообразные измерения в условиях КВЧ-облучения как кристаллических, так и лиофильных образцов гемоглобина, в том числе в сильном магнитном поле сверхпроводящих соленоидов, при изменении температуры образцов от комнатной до гелиевой. В качестве белка использовался гемоглобин, хотя результаты измерения обладают, вероятно, большой общностью. Как показали измерения, КВЧ-излучение оказывает резонансное действие на молекулы гемоглобина, проявляющееся в изменениях мессбауэровско-го спектра ширина резонансных полос при комнатной температуре составляет всего 3 МГц. Было выявлено несколько серий резонансных полос. На основе анализа изменений в мессбауэровских спектрах Н. П. Диденко сделала вывод, что при КВЧ-облучении молекулы гемоглобина переходят в новые конформационные состояния, отличающиеся распределением заряда электронов и градиентом электрического поля на ядре железа при этом на резонансных частотах перестраивается третичная структура в глобиновой части молекулы, изменяются ее динамические свойства. [c.61]

Смотреть страницы где упоминается термин Число сверхпроводящих электронов : [c.898] [c.903] [c.439] [c.16] [c.406] [c.406] [c.441] [c.686] [c.603] [c.266] [c.92] [c.777] [c.118] [c.137] [c.40] [c.385] [c.575] [c.463] [c.599] [c.55]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...