At sufficiently low temperatures, e

At sufficiently low temperatures, electrons near the Fermi surface become unstable against the formation of Cooper pairs. Cooper showed such binding will occur in the presence of an attractive potential, no matter how weak. In conventional superconductors, an attraction is generally attributed to an electron-lattice interaction. The BCS theory, however, requires only that the potential be attractive, regardless of its origin. In the BCS framework, superconductivity is a macroscopic effect which results from the condensation of Cooper pairs. These have some bosonic properties, while bosons, at sufficiently low temperature, can form a large Bose–Einstein condensate. Superconductivity was simultaneously explained by Nikolay Bogolyubov, by means of the Bogoliubov transformations.

In many superconductors, the attractive interaction between electrons (necessary for pairing) is brought about indirectly by the interaction between the electrons and the vibrating crystal lattice (the phonons). Roughly speaking the picture is the following:

An electron moving through a conductor will attract nearby positive charges in the lattice. This deformation of the lattice causes another electron, with opposite spin, to move into the region of higher positive charge density. The two electrons then become correlated. Because there are a lot of such electron pairs in a superconductor, these pairs overlap very strongly and form a highly collective condensate. In this "condensed" state, the breaking of one pair will change the energy of the entire condensate - not just a single electron, or a single pair. Thus, the energy required to break any single pair is related to the energy required to break all of the pairs (or more than just two electrons). Because the pairing increases this energy barrier, kicks from oscillating atoms in the conductor (which are small at sufficiently low temperatures) are not enough to affect the condensate as a whole, or any individual "member pair" within the condensate. Thus the electrons stay paired together and resist all kicks, and the electron flow as a whole (the current through the superconductor) will not experience resistance. Thus, the collective behavior of the condensate is a crucial ingredient necessary for superconductivity.

In 1957 Bardeen and Cooper assembled these ingredients and constructed such a theory, the BCS theory, with Robert Schrieffer. The theory was first published in April 1957 in the letter, "Microscopic theory of superconductivity".[4] The demonstration that the phase transition is second order, that it reproduces the Meissner effect and the calculations of specific heats and penetration depths appeared in the December 1957 article, "Theory of superconductivity".[5] They received the Nobel Prize in Physics in 1972 for this theory. The 1950 Landau-Ginzburg theory of superconductivity is not cited in either of the BCS papers.

In 1986, high-temperature superconductivity was discovered (i.e. superconductivity at temperatures considerably above the previous limit of about 30 K; up to about 130 K). It is believed that BCS theory alone cannot explain this phenomenon and that other effects are at play.[6] These effects are still not yet fully understood; it is possible that they even control superconductivity at low temperatures for some materials.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

อิเล็กตรอนใกล้ผิวพลังงานแฟร์มีเป็นไม่เสถียรกับการก่อตัวของคู่คูเปอร์ที่อุณหภูมิต่ำเพียงพอ คูเปอร์พบรวมดังกล่าวจะเกิดขึ้นในต่อหน้าของศักยภาพน่าสนใจ ไม่อ่อนแออย่างไร โดยทั่วไปเกิดจากสถานที่ท่องเที่ยวใน superconductors ทั่วไป การโต้ตอบโครงตาข่ายประกอบอิเล็กตรอน ทฤษฎี BCS ไร ต้องเท่าที่ศักยภาพจะน่าสนใจ ไม่มา ในกรอบงานการทำข้อมูล BCS สภาพตัวนำยิ่งยวดเป็นผล macroscopic ซึ่งผลจากการสรุปของคู่คูเปอร์ เหล่านี้มีคุณสมบัติบางอย่าง bosonic ขณะ bosons ที่อุณหภูมิต่ำเพียงพอ สามารถจัดคอนเดนเสทขนาด – ไอน์สขนาดใหญ่ สภาพตัวนำยิ่งยวดพร้อมถูกอธิบาย โดย Nikolay Bogolyubov โดยการแปลง Bogoliubovในหลาย superconductors การโต้ตอบที่น่าสนใจระหว่างอิเล็กตรอน (จำเป็นสำหรับการจับคู่) นำเกี่ยวกับทางอ้อม โดยการโต้ตอบระหว่างอิเล็กตรอนและการสั่นที่มีคริสตัลโครงตาข่ายประกอบ (phonons) พูดภาพคร่าว ๆ เป็นดังนี้:การเคลื่อนย้ายผ่านตัวนำอิเล็กตรอนจะดูดใกล้เคียงกับค่าบวกในโครงตาข่ายประกอบ แมพนี้ของโครงตาข่ายประกอบทำให้อิเล็กตรอนอื่น มีหมุนตรงกันข้าม การย้ายไปยังพื้นที่สูงบวกค่าความหนาแน่น อิเล็กตรอนสองแล้วเป็น correlated เนื่องจากมีจำนวนมากของคู่อิเล็กตรอนเช่นในเป็น superconductor คู่เหล่านี้ซ้อนกันมากมั่น และแบบคอนเดนเสทสูงรวม ในสถานะนี้ "บีบ" ทำลายของคู่หนึ่งจะเปลี่ยนพลังงานทั้งคอนเดนเสท - ไม่ใช่อิเล็กตรอนเดียว หรือคู่เดียว ดังนั้น พลังงานที่ต้องการมีคู่เดียวจะเกี่ยวข้องกับพลังงานที่ต้องการทั้งคู่ (หรือมากกว่าเพียง 2 อิเล็กตรอน) เนื่องจากการจับคู่เพิ่มอุปสรรคนี้พลังงาน เตะจากขาอะตอมในคน (ซึ่งมีขนาดเล็กที่อุณหภูมิต่ำเพียงพอ) ไม่เพียงพอที่จะมีผลต่อคอนเดนเสทที่เป็นทั้งหมด หรือ "คู่หนึ่ง" ภายในคอนเดนเสทบุคคลใด ๆ ดังนั้นอิเล็กตรอนอยู่จัดเป็นคู่กัน และต่อต้านทั้งหมดเตะ และกระแสอิเล็กตรอนเป็นทั้งหมด (ปัจจุบันผ่านการ superconductor) จะไม่มีความต้านทาน ดังนั้น รวมลักษณะการทำงานของคอนเดนเสทเป็นส่วนประกอบสำคัญจำเป็นสำหรับสภาพตัวนำยิ่งยวดทั้ง บาร์ดีนและคูเปอร์รวบรวมส่วนผสมเหล่านี้ และสร้างดังกล่าวมีทฤษฎี ทฤษฎี BCS กับโรเบิร์ตชริฟเฟอร์ ทฤษฎีแรกถูกประกาศใน 1957 เมษายนในจดหมาย "ทฤษฎีกล้องจุลทรรศน์สภาพตัวนำยิ่งยวด"[4] สาธิตที่ว่าช่วงระยะที่สองสั่ง ว่า มันคมผล Meissner และคำนวณเฉพาะ heats และเจาะลึกปรากฏในบทความเดือน 1957 ธันวาคม "ทฤษฎีของสภาพตัวนำยิ่งยวด"[5] พวกเขาได้รับรางวัลโนเบลในสาขาฟิสิกส์ในปี 1972 ในทฤษฎีนี้ ไม่มีอ้างทฤษฎีม้า Ginzburg 1950 สภาพตัวนำยิ่งยวดในเอกสาร BCSค้นพบในปี 1986 สภาพตัวนำยิ่งยวดอุณหภูมิสูง (เช่นสภาพตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิมากจำกัดก่อนหน้านี้ ของประมาณ 30 K ถึงประมาณ 130 K) เชื่อว่า ทฤษฎี BCS เพียงอย่างเดียวไม่สามารถอธิบายปรากฏการณ์นี้ และว่า ลักษณะพิเศษอื่น ๆ เล่น[6] ผลเหล่านี้จะยังคงไม่ ได้อย่างเข้าใจ มันเป็นไปได้ว่า พวกเขาได้ควบคุมสภาพตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิต่ำสำหรับวัสดุบาง

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ที่อุณหภูมิต่ำพออิเล็กตรอนที่อยู่ใกล้พื้นผิวแฟร์กลายเป็นความไม่แน่นอนกับการก่อตัวของคู่คูเปอร์ คูเปอร์แสดงให้เห็นดังกล่าวมีผลผูกพันที่จะเกิดขึ้นในการปรากฏตัวของที่มีศักยภาพที่น่าสนใจไม่ว่าอ่อนแอ ในตัวนำยิ่งยวดทั่วไปสถานที่มีสาเหตุโดยทั่วไปจะมีปฏิสัมพันธ์อิเล็กตรอนตาข่าย ทฤษฎี BCS แต่ต้องเดียวที่มีศักยภาพเป็นที่น่าสนใจโดยไม่คำนึงถึงที่มาของมัน ในกรอบ BCS ยวดยิ่งเป็นผลด้วยตาเปล่าซึ่งเป็นผลมาจากการรวมตัวของคู่คูเปอร์ เหล่านี้มีบางคุณสมบัติ bosonic ขณะ bosons ที่อุณหภูมิต่ำเพียงพอสามารถฟอร์มขนาดใหญ่คอนเดนเสทของ Bose-Einstein superconductivity ก็อธิบายไปพร้อม ๆ กันโดยนิโค Bogolyubov โดยใช้วิธีการแปลง Bogoliubov. ในตัวนำยิ่งยวดหลายปฏิสัมพันธ์ที่น่าสนใจระหว่างอิเล็กตรอน (ที่จำเป็นสำหรับการจับคู่) ถูกนำมาเกี่ยวกับทางอ้อมโดยการมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างอิเล็กตรอนและผลึกตาข่ายสั่น (โฟนันส์) พูดประมาณภาพจะถูกต่อไปนี้: อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ผ่านตัวนำจะดึงดูดประจุบวกที่ใกล้เคียงในตาข่าย ความผิดปกติของตาข่ายนี้ทำให้อิเล็กตรอนอื่นที่มีสปินตรงข้ามที่จะย้ายเข้ามาในภูมิภาคของความหนาแน่นของประจุบวกที่สูงขึ้น สองอิเล็กตรอนแล้วกลายเป็นความสัมพันธ์ เพราะมีจำนวนมากของคู่อิเล็กตรอนดังกล่าวในการเป็นตัวนำคู่เหล่าซ้อนทับกันอย่างมากและรูปแบบคอนเดนเสทรวมสูง ในนี้ "ข้น" รัฐทำลายของหนึ่งคู่จะเปลี่ยนพลังงานของคอนเดนเสททั้งหมด - ไม่เพียง แต่อิเล็กตรอนเดียวหรือเป็นคู่เดียว ดังนั้นพลังงานที่จำเป็นในการทำลายใด ๆ คู่เดียวที่เกี่ยวข้องกับพลังงานที่จำเป็นในการทำลายทุกคู่ (หรือมากกว่าเพียงแค่สองอิเล็กตรอน) เพราะการจับคู่เพิ่มอุปสรรคพลังงานนี้เตะจากอะตอมสั่นในตัวนำ (ซึ่งมีขนาดเล็กที่อุณหภูมิต่ำพอ) มีไม่เพียงพอที่จะส่งผลกระทบต่อคอนเดนเสทโดยรวมหรือบุคคลใด ๆ "คู่สมาชิก" ภายในคอนเดนเสท ดังนั้นอิเล็กตรอนที่อยู่คู่กันและต่อต้านเตะทั้งหมดและการไหลของอิเล็กตรอนโดยรวม (ปัจจุบันผ่านตัวนำยิ่งยวด) จะไม่ประสบความต้านทาน ดังนั้นพฤติกรรมรวมของคอนเดนเสทเป็นส่วนประกอบสำคัญที่จำเป็นสำหรับการ superconductivity. ในปี 1957 Bardeen และคูเปอร์ประกอบส่วนผสมเหล่านี้และสร้างทฤษฎีเช่นทฤษฎี BCS กับโรเบิร์ต Schrieffer ทฤษฎีที่ได้รับการตีพิมพ์ครั้งแรกในเมษายน 1957 ในหนังสือ "ทฤษฎีกล้องจุลทรรศน์ของ superconductivity". [4] การสาธิตว่าการเปลี่ยนแปลงขั้นตอนเป็นลำดับที่สองว่ามันพันธุ์ Meissner ผลและการคำนวณของความร้อนที่เฉพาะเจาะจงและความลึกเจาะปรากฏใน ธันวาคม 1957 บทความ "ทฤษฎีของ superconductivity". [5] พวกเขาได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ในปี 1972 สำหรับทฤษฎีนี้ 1950 ทฤษฎีกุ๊บ-Ginzburg ของ superconductivity ไม่ได้อ้างถึงในทั้งเอกสาร BCS. ในปี 1986, ยิ่งยวดที่อุณหภูมิสูงได้รับการค้นพบ (เช่นยิ่งยวดที่อุณหภูมิมากเหนือขีด จำกัด ก่อนหน้านี้ประมาณ 30 K; ถึงประมาณ 130 K) เป็นที่เชื่อกันว่าทฤษฎี BCS เพียงอย่างเดียวไม่สามารถอธิบายปรากฏการณ์นี้และผลกระทบอื่น ๆ ที่มีที่เล่น [6] ผลกระทบเหล่านี้จะยังคงยังไม่เข้าใจอย่างเต็มที่. เป็นไปได้ว่าพวกเขายังควบคุมตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิต่ำสำหรับวัสดุบางอย่าง

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

ที่เพียงพอ อุณหภูมิต่ำ อิเล็กตรอนที่อยู่ใกล้พื้นผิว Fermi กลายเป็นไม่มั่นคงต่อการก่อตัวของคูเปอร์คู่ คูเปอร์แสดงเช่นผูกพันที่จะเกิดขึ้นในตนของศักยภาพมีเสน่ห์ไม่ว่าวิธีการที่อ่อนแอ ในตัวนำยวดยิ่งแบบสถานที่โดยทั่วไปเกิดจากอิเล็กตรอนตาข่ายปฏิสัมพันธ์ ทฤษฎี BCS , อย่างไรก็ตามต้องการเพียงที่ที่มีศักยภาพเป็นที่น่าสนใจ ไม่ว่าต้นกำเนิดของมัน ใน BCS และสภาพตัวนำยิ่งยวดเป็นสารที่มีผลต่อผลลัพธ์ที่ได้จากการควบแน่นของคูเปอร์คู่ เหล่านี้มีโบโซนิคคุณสมบัติในขณะที่โบซอนที่อุณหภูมิต่ำเพียงพอ สามารถฟอร์มใหญ่สสารควบแน่นโบส - ไอน์สไตน์ . ยวดยิ่งอธิบายพร้อมกันโดย bogolyubov นิโคไล ,โดยวิธีการของการแปลง bogoliubov

หลายตัวนำ การโต้ตอบที่น่าสนใจระหว่างอิเล็กตรอน ( เป็นคู่ ) ถูกนำเกี่ยวกับโดยอ้อมโดยปฏิสัมพันธ์ระหว่างอิเล็กตรอนและสั่นแลตทิซผลึก ( โฟนอน ) ประมาณพูดภาพต่อไปนี้ :

อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ผ่านตัวนำจะดึงดูดประจุบวกใกล้เคียงในตาข่ายนี้ความผิดปกติของตาข่ายทำให้อิเล็กตรอนกับตรงข้ามปั่นเข้าเขตที่สูงบวกค่าความหนาแน่น สองอิเล็กตรอนแล้วกลายเป็นความสัมพันธ์ . เพราะมีมาก เช่น อิเล็กตรอนคู่ในตัวนำยิ่งยวด , คู่เหล่านี้ทับซ้อนกันแน่นหนา และแบบฟอร์มขอใช้ร่วมกัน ในรัฐนี้ " ย่อ "ทำลายคู่หนึ่งจะเปลี่ยนพลังงานของระบบทั้งหมด - ไม่ใช่แค่อิเล็กตรอนเดี่ยว หรือ คู่เดียว ดังนั้น พลังงานที่ต้องใช้เพื่อทำลายคู่เดียวใด ๆที่เกี่ยวข้องกับพลังงานที่ต้องทำลายทั้งหมดของคู่ ( หรือมากกว่าสองอิเล็กตรอน ) เพราะการเพิ่มพลังงานสิ่งกีดขวางเตะจากสั่นอะตอมในคอนดักเตอร์ ( ซึ่งมีขนาดเล็กที่อุณหภูมิต่ำเพียงพอ ) มีไม่เพียงพอที่จะส่งผลกระทบต่อระบบโดยรวม หรือบุคคลใด ๆสมาชิก " คู่ " ภายใน ) . ดังนั้นอิเล็กตรอนอยู่คู่กัน และต่อต้านทุกลูก และการไหลของอิเล็กตรอนที่เป็นทั้ง ( ปัจจุบันผ่านยิ่งยวด ) จะไม่สามารถต้านทาน ดังนั้นพฤติกรรมรวมหมู่ของคอนเดนเสท เป็นส่วนประกอบที่จำเป็นที่สำคัญยวดยิ่ง

ในปี 1957 บาร์ดีนคูเปอร์และประกอบส่วนประกอบเหล่านี้และสร้างเป็นทฤษฎี ทฤษฎี BCS กับโรเบิร์ต schrieffer . ทฤษฎีที่ได้รับการตีพิมพ์ครั้งแรกในเดือนเมษายน พ.ศ. 2500 ในหนังสือ " ทฤษฎีของกล้องจุลทรรศน์ยวดยิ่ง " [ 4 ] สาธิตว่าระยะการเปลี่ยนแปลงลำดับสองนั่นมันหน้าที่พวกไมผล และการคำนวณความร้อนที่เฉพาะเจาะจงและความลึกการเจาะที่ปรากฏอยู่ในบทความธันวาคม 1957 " ทฤษฎีสภาพนำยวดยิ่ง " [ 5 ] เขาได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ในปี 1972 สำหรับทฤษฎีนี้ 1950 Landau ginzburg ทฤษฎีสภาพไม่ได้อ้างในเอกสารของ BCS .

ใน 1986 , อุณหภูมิสูงถูกค้นพบ ( IE . สภาสังคายนาสากลที่อุณหภูมิมากเหนือขีด จำกัด ก่อนหน้านี้ประมาณ 30 K ; ขึ้นประมาณ 130 K ) เชื่อกันว่า BCS ทฤษฎีเพียงอย่างเดียว ไม่สามารถอธิบายปรากฏการณ์นี้และผลกระทบอื่น ๆที่เล่น [ 6 ] ผลเหล่านี้จะยังไม่ได้เข้าใจอย่างเต็มที่ ; มันเป็นไปได้ว่าพวกมันคุมสภาพตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิต่ำสำหรับวัสดุบาง