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  • 1 # 維度十二

    超導是指電流在導體裡失去電阻的現象,研究的重點是找到常溫下無電阻的導電材料,量子力學研究的是原子微觀世界,找尋物質的本質。可以說一個是材料學,一個是理論物理學。電子到底是什麼?物質是什麼構成的?導電材料為何能導電?電阻是怎麼回事?這些都需要量子力學取得突破才能解答。

  • 2 # 飛賊克斯和康德馬特

    超導現象就是量子力學的基本體現,物理上專業說法,超導是一種“宏觀量子凝聚態”。

    超導現象的發生是材料中電子體系在低溫下的一種集體量子凝聚。電子因為處於原子週期排列的晶格之中,它們將藉助原子晶格而產生相互吸引作用導致配對,也即庫伯電子對。簡單來說,就是電子受到帶正電的原子吸引,把能量傳遞給原子,下一個電子則在原子回到平衡位置過程中而從原子出得到能量,這個交換的能量就是原子熱振動的能量量子——聲子。所以說,電子透過交換聲子而產生弱吸引相互作用,正是這個作用導致電子兩兩配對,配對的電子動量大小相同,方向相反。因此,一個電子受到散射失去能量,另一個電子將得到能量補償,最終電子對不損失能量。

    然而這並不是超導的全部。要實現超導,還必須讓所有配對的電子發生相干凝聚。即電子對需要有相同的相位,整個超導體只有一個相位分佈(可以空間上發生變號)。這就像舞池裡跳交誼舞,兩兩配對隨著音樂的節拍一起移動,這樣才能保證電子對不互相干擾。發生相位相干的電子對們,還需要集體凝聚到低能組態,即開啟一個超導能隙。要破壞電子凝聚態或拆散電子對,需要付出一定的能量代價。所以超導態在低溫下是能夠保持穩定存在的。

    這幾個方面,都離不開量子力學。包括聲子、電子配對、相位相干、集體凝聚等。所以說,超導就是一種量子層面的相互作用結果,是“宏觀量子凝聚態”。

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