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  • 1 # 機工基地

    超導是不成對自由電子導電。我們把來自權威的,專家們相互支援的新觀點帶到此地。科普

    這是最近思考到的一個問題。載流子在超導體內被激勵出電流,形成環路。

    如果載流子是庫珀對,與晶格沒有相互交換能量/動量,那麼超導體不會因此出現旋轉(在嚴格地排除氣流作用和其它因素後)。

    一旦出現在勵磁過程中旋轉,即證明載流子與晶格存在能量/動量交換。載流子不是庫珀對那會是什麼?怎麼互動的?

    勵磁和退磁是一對動作。根據同樣的理由,超導體在退磁過程中存在恰好相反的動量矩。

    勵磁過程,超導體逆著電流方向旋轉。

    已經被勵磁後,透過外界摩擦使超導體靜止下來,內部電流並不消除。

    退磁過程,超導體順著電流方向旋轉。

    退磁之後,又透過外界摩擦使超導體靜止下來。內部無電流。

    我們給出方法能夠估算動量矩的大小:

    超導體內載流子數M和聲子數目N是確定的,根據溫度平衡條件,載流子與聲子平均動能相等。按比例求出聲子總動能是載流子總動能的N/M倍。載流子的平均動能和總動能又是根據激勵電流大小(也就是磁通總量)確定的。最後就能算得超導體表現的動能。這說法到底準確不準確。透過測量一塊銅氧化物超導體的旋轉速度就可以一看究竟。

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    以4月30日為界。以上是此前的回答。在參考了邁斯納效應、倫敦磁場這兩個現象和解釋之後。我們總結了一些有意思的內容。

    倫敦磁場是因為旋轉超導體內原子實的運動超前於載流電子的運動產生磁場。磁場,電子運動,原子實運動三者平衡。

    邁斯納效應的低溫和勵磁先後順序無關性,還有倫敦磁場的低溫和旋轉順序無關性,都毫無疑問地證明了超導電流的建立是個動態平衡的熱力學過程。BCS理論的庫珀對從一開始就是個不與晶格相互作用的概念,是不可能參與這個熱力學過程的。未配對的自由電子才是能夠參與這個熱力學過程的。參與了熱力學過程,絕不等於電子能量向晶格振動轉移。能量相互轉移動態平衡,展現出了無阻的超導現象。邁斯納效應和倫敦磁場現象給出的平衡條件是兩個特殊情況的條件。

    邁斯納效應主持外磁場和超導電流(內磁場)的平衡。倫敦磁場現象主持超導電流之運動成分(剩餘磁場)與超導體(不受夾具約束)整體運動的平衡。

    有意思的是,倫敦磁場現象的磁場是“剩餘磁場”。話語方向來自於,假如工作中的超導強磁鐵懸浮於空間,那麼勵磁過程中超導電流會帶動超導強磁鐵旋轉。有必要想象排除正常的超導電流對應的磁場,還有剩下一部分運動產生的電流,以及對應的磁場。

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