| Главная » Файлы » Рефераты » Рефераты |
Основи теорії БКШ
| [ Скачать с сервера (31.5 Kb) ] | 02.08.2017, 12:23 |
| Надпровідність - властивість деяких матеріалів володіти строго нульовим електричним опором при досягненні ними температури нижче певного значення (критична температура). Першою теорією, що претендує на мікроскопічне пояснення причин виникнення надпровідності, була теорія Бардіна - Купера - Шриффера, створена ними в 50-ті роки минулого сторіччя. Свою назву вона отримала за іменами цих трьох американських фізиків - Джона Бардіна, Леона Купера і Джона Шиффера. Ця теорія утрималась в науці під ім'ям БКШ, була визнана і удостоєна в 1972 році Нобелівської премії. Вона вперше дала принаймні якісне пояснення відсутності опору надпровідників при низьких температурах, виходячи з квантових властивостей руху електронів провідності в кристалічній гратці. Явище надпровідності пов’язане з деякими змінами в поведінці електронів провідності. Ці зміни полягають у тому, що в енергетичному спектрі електронів з’являється енергетична щілина шириною 2Δ. Надпровідні електрони являють собою частинки з зарядом 2е, поведінка яких є певним чином скорегованою. При цьому кристалічна решітка приймає участь в створенні надпровідного стану. Ширина щілини в спектрі елементарних збуджень залежить від температури, і при певній температурі, зменшується до нуля. При цій температурі відбувається перехід від надпровідної до нормальної фази. При нульовій температурі ширина щілини залежить від таких факторів як амплітуда розсіяння електронів завдяки притяганню та густини станів на рівні електрохімічного потенціалу, близького до енергії Фермі. Але все ж таки таємницею залишалася думка про те, яка саме взаємодія в системі електронів приводить до їх скорегованої поведінки. Електрони провідності в металах мають енергію в кілька електронвольт, а надпровідний стан в більшості надпровідників руйнується вже при енергії 10-4 еВ. Треба було знайти доволі таки слабку взаємодію з участю решітки, яка б призводила до впорядкування електронної системи, не дивлячись на великі енергії електронів. Наслідком такої взаємодії є притягування між електронами, яке відбувається за участі коливань решітки. Взаємодію між електронами за участі решітки можна уявити як результат випромінювання фонона одним електроном і поглинання його іншим. Електрони обмінюються фононами, а отже – взаємодіють. За рахунок цього обміну виникає електрон-електронне притягування і якщо за рахунок обміну фононами ця взаємодія перевершить відштовхування, то між електронами виникне притягування. Виникає можливість утворення пар електронів. Фонон, яким обмінюються електрони називається віртуальним фононом. На відміну від реального фонона він зв’язаний з поляризацією решітки і може існувати тільки при переході від одного електрона до іншого. Рис.1. Взаємодія електронів через фонони Цей механізм притягування електронів через фонони запропонував Г. Фрелих у 1950 році. Учений теоретично передбачив ізотопічний ефект, який і був відкритий у цьому ж році. Ізотопічний ефект — фізичне явище в багатьох низькотемпературних надпровідниках, яке полягає в залежності критичної температури від маси ізотопу. Надпровідність зв’язана з електрон-фононною взаємодією. Чим сильніше електрон-фононна взаємодія в металі, тим гірша його провідність. Так, наприклад, плюмбум досить поганий провідник в тей же час через сильну електрон-фононну взаємодію він переходить в надпровідний стан при досить високій температурі. І навпаки, благородні метали є найкращими провідниками і тому навіть при дуже низькій температурі не переходять у надпровідний стан. В основному нормальному стані електрони провідності в металі займають певні рівні всередині поверхні Фермі, при цьому вони володіють мінімумом енергії. Знаючи, що обмін фононами призводить до притягування електронів учений Л. Купер розглянув задачу про взаємодію тільки однієї пари електронів з усього колективу. При наявності заповненої сфери Фермі зв’язаний стан взаємодіючих електронів утворюється при будь-якому досить малому притяганні. Виявляється, що найменшу енергію зв’язана пара буде мати якщо її електрони мають антипаралельні спіни і рівні, але протилежно направлені імпульси. Такая пара електронів називається куперовською парою. В теорії БКШ поняття куперовскої пари чітко не визначено і в явному вигляді не вводиться. Куперовська пара добре визначена лише у двочастинковому завданні Купера, яке вважається допоміжним для побудови багаточастинкової теорії БКШ. Учений Бардин, Купер та Шриффер узагальнили результати дослідів Купера, що від одержав для двох електронів у випадку коли всі електрони утворюють зв’язані пари. Взагалі, в теорії БКШ кожен електрон відіграє подвійну роль. З одного боку згідно пр | |
| Просмотров: 471 | Загрузок: 10 | Рейтинг: 0.0/0 | |
| Всего комментариев: 0 | |