Cтраница 4
При наличии сверхпроводящего тока по обе стороны контакта в сверхпроводящем проводнике существуют взаимно когерентные волны куперов-ских пар с одинаковой частотой со Е / И. Ясно, что при туннелировании через контакт энергия, а следовательно, и частота куперовской пары не изменяются, изменяется лишь фаза. [46]
А ( 0) - величина щели при Э 0, а & в - постоянная Больц-мана. Из этого выражения видно, что величина 6С прямо зависит от силы взаимодействия между электронами куперовской пары. [47]
Паули; d - единичный вектор, задающий направление спонтанной магн. AI и Д, ортогональны друг другу, причем их векторное произведение I определяет направление спонтанного орбитального момента куперовской пары и жидкокристаллич. При этом сохраняется комбиниров. Это приводит к след, сверхтекучим свойствам, зависящим от жидкокристаллич. [48]
Основная идея Джозефсона была довольно проста, ее высказывали и раньше. Если отдельные электроны могут туннелировать через диэлектрический барьер между двумя сверхпроводниками, то почему бы не туннелировать и электронным куперовским парам, ведь ток при сверхпроводимости - поток именно таких пар. Скорость такой частицы определяется скоростью центра масс. Как и в случае обычных частиц, эти носители тока можно описать с помощью волны; это волна электронной пары. [49]
Эти зоны определяют значения энергии электрона, при которых ои может войти в сверхпроводник. Электрон попааает в нижнюю зону только в том случае, если в сверхпроводнике имеется квазн-частица, с которой он может образовать куперовскую пару. [50]
Все эти вопросы естественным образом подводят нас к явлению сверхпроводимости ( гл. Взаимодействие электронов с решеткой приводит к эффективному притяжению между электронами и к появлению четко определенной квазичастицы - связанной электронной пары, или куперовской пары, состоящей из двух электронов с противоположными спинами. Кратко рассматривав ются джозефсоновские контакты и сверхпроводники второго рода. [51]
Эта часть Q связана с рождением или разрывом купе-ровских пар. Для их существования ( а тем самым и для возникновения диссипации - мнимой части Q) частота должна превышать 2А - энергию связи куперовской пары. [52]
Электромагнитные поля в этом случае заключены в плоскость, и потенциал взаимо-действия двух электронов в отличие от трехмерного пространства логарифмически зависит от расстояния между ними, а не обратно пропорционален ему. Несмотря на то что у двумерного кулоновского газа нет точных физических аналогов ( см., однако, работы [418, 551, 716], в которых рассмотрено взаимодействие куперовской пары и вихря в тонких сверхпроводящих пленках), он является важной модельной системой для теоретического исследования. [53]
В § 1.2 мы отмечали, что добавка магнитных примесей быстро разрушает сверхпроводимость. Это связано с тем, что взаимодействие со спином примеси, возникающее в ее окрестности, приводит к появлению разности энергий между двумя электронами в куперовской паре, поскольку пх спины направлены противоположно друг другу. Когда эта разность энергий или, вернее, соответствующее ее среднее значение превысят энергию связи пары, сверхпроводимость разрушается. Магнитные металлы не становятся сверхпроводящими именно в силу того, что два электрона, которые могли бы составить пару, имели бы существенно различные энергии. Наконец, можно видеть, как при очень высоких критических полях возникает парамагнитный предел для критического поля. Парамагнетизм Паули можно описать в терминах расщепления сферы Ферми для электронов со спинами, направленными параллельно и антипараллельно полю: в силу взаимодействия с внешним магнитным полем, они имеют разную энергию. И опять сверхпроводимость исчезает, когда разность энергии между состоянием со спином f и состоянием со спином на поверхности Ферми превысит энергию связи куперовской пары. [54]
Квазичастицы в ряде случаев являются строительным материалом более сложных динамических конструкций в кристаллах. Так, электрон проводимости и дырка в полупроводнике образуют водородоподобный ( точнее, позитрониевоподобный) атом, экситон Мотта, а два электрона в сверхпроводнике - квазимолекулу, куперовскую пару. Энергетическая структура сверхпроводника представляет собой интереснейший конгломерат свойств ферми - и бозе-возбуждений: электроны проводимости ( фермионы) из узкого слоя вблизи поверхности Ферми образуют бозе-частицы ( куперовские пары), которые, однако, существуют только в бозе-конденсате, а элементарные возбуждения над бозе-конденсатом - фермионы ( электроны проводимости), результат разрыва пар за счет теплового движения. [55]