การมีส่วนร่วมของฉันกับตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิสูงเริ่มขึ้นในฤดูใบไม้ร่วงปี 1986 เมื่อนักเรียนในหลักสูตรปีสุดท้ายของฉันเกี่ยวกับฟิสิกส์สสารควบแน่นที่มหาวิทยาลัยเบอร์มิงแฮมถามฉันว่าฉันคิดอย่างไรเกี่ยวกับรายงานข่าวเกี่ยวกับตัวนำยิ่งยวดตัวใหม่ ตามรายงาน นักวิทยาศาสตร์สองคนที่ทำงานในเมืองซูริก ประเทศสวิตเซอร์แลนด์ เจ จอร์จ เบดนอร์ซ และเค อเล็กซ์ มุลเลอร์ ได้ค้นพบวัสดุที่มีอุณหภูมิ
การเปลี่ยนแปลง
สูงกว่าค่าสูงสุดก่อนหน้านี้ที่ 23 K ถึง 50% ซึ่ง ได้รับความสำเร็จเมื่อกว่าทศวรรษก่อนหน้านี้
ในสมัยนั้น ต่อ ไปนี้จำเป็นต้องเดินไปห้องสมุดมหาวิทยาลัยเพื่อยืมสำเนาวารสาร ฉบับที่เหมาะสม ฉันรายงานกลับไปยังนักเรียนว่าฉันไม่มั่นใจในข้อมูลนี้ เนื่องจากค่าความต้านทานต่ำที่สุดที่
และ (ต่อไปนี้จะเรียกว่า “B&M”) สังเกตได้อาจเทียบได้กับทองแดงแทนที่จะเป็นศูนย์ ไม่ว่าในกรณีใด วัสดุมีค่าความต้านทานเป็นศูนย์ที่ ~10 K แม้ว่าการลดลงจะเริ่มขึ้นที่อุณหภูมิสูงกว่า 35 K (รูปที่ 1)นอกจากนี้ ผู้เขียนยังไม่ได้กำหนดองค์ประกอบหรือโครงสร้างผลึกของสารประกอบที่พวกเขาเชื่อว่า
เป็นตัวนำยิ่งยวดในขณะที่ส่งบทความในเดือนเมษายน พ.ศ. 2529 สิ่งที่พวกเขารู้ก็คือตัวอย่างของพวกเขาเป็นส่วนผสมของเฟสต่างๆ ที่มีแบเรียม (Ba) แลนทานัม (La) ทองแดง (Cu) และออกซิเจน (O) พวกเขายังขาดอุปกรณ์ที่จะทดสอบว่าตัวอย่างขับสนามแม่เหล็กซึ่งเป็นคุณสมบัติพื้นฐาน
ของตัวนำยิ่งยวดมากกว่าความต้านทานเป็นศูนย์หรือไม่ และเรียกว่า ไม่น่าแปลกใจที่ B&M ตั้งชื่อบทความอย่างระมัดระวังว่า ” ตัวนำยิ่งยวด T c ที่เป็นไปได้สูงในระบบ” (ตัวเอียงของฉัน) ความสงสัยของฉันและของนักฟิสิกส์หลายคน เกิดจากสองสิ่ง หนึ่งคือการคาดการณ์ในปี 1968 โดยนักทฤษฎี
ที่ได้รับการยอมรับนับถือ ซึ่งเสนอว่ามีขีดจำกัดบนตามธรรมชาติของค่าTc ที่เป็นไปได้ สำหรับตัวนำยิ่งยวด และเราน่าจะใกล้เคียงกับมัน อีกฉบับหนึ่งคือสิ่งพิมพ์ในปี พ.ศ. 2512 เรื่องตัวนำยิ่งยวดซึ่งเป็นบทสรุปบทความสองเล่มโดยผู้เชี่ยวชาญชั้นนำในสาขานี้ ดังที่หนึ่งในนั้นกล่าวว่าหนังสือเล่มนี้
จะเป็นตัวแทน
ของ “ตะปูตัวสุดท้ายในโลงศพของตัวนำยิ่งยวด” และดูเหมือนว่าหลายคนออกจากหัวข้อนี้หลังจากนั้น โดยรู้สึกว่าทุกสิ่งที่สำคัญได้ทำไปแล้วใน 58 ปีนับตั้งแต่การค้นพบในขณะเดียวกัน ย้อนกลับไปที่เบอร์มิงแฮม บทความของ Chu ก็เพียงพอที่จะโน้มน้าวใจเราว่าT cตัวนำยิ่งยวดสูงนั้นมีอยู่จริง
ภายในไม่กี่สัปดาห์ถัดมา เราทำตัวอย่างตัวนำยิ่งยวดขึ้นเองในความพยายามครั้งที่สอง จากนั้นจึงรีบวัดฟลักซ์ควอนตัม ซึ่งเป็นหน่วยพื้นฐานของสนามแม่เหล็กที่สามารถพันวงแหวนตัวนำยิ่งยวดได้ ตามทฤษฎีตัวนำยิ่งยวดของ BCS ควอนตัมฟลักซ์นี้ควรมีค่าh /2 eโดยที่แฟกเตอร์ 2 แสดงถึงการจับคู่
ของอิเล็กตรอนตัวนำในตัวนำยิ่งยวด นี่คือค่าที่เราพบ (รูปที่ 2) เรารู้สึกขบขันที่มีรูปภาพประกอบของอุปกรณ์ของเราบนปกหน้าของNatureรวมชิ้นส่วนของ Blu-Tack ที่เราเคยยึดชิ้นส่วนไว้ด้วยกัน และยินดีที่เมื่อ B&M ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ในปี 1987 (ช่องว่างที่สั้นที่สุดระหว่างการค้นพบและรางวัล)
ผลลัพธ์ของเราได้จำลองขึ้นใหม่ในการบรรยายโนเบล ธุรกิจที่ยังไม่เสร็จสิ้น อย่างไรก็ตาม เมื่อมองย้อนกลับไป การวัด h /2 e ของเรา อาจส่งผลในทางลบต่อผู้ทดลอง เนื่องจากสามารถสรุปได้ว่า ตัวนำยิ่งยวด Tc สูงนั้น “ธรรมดา” (เช่น อธิบายโดย ทฤษฎี BCS มาตรฐาน) ซึ่งแน่นอนว่า ไม่ใช่.
แม้ว่าการเลือกสารประกอบของ B&M จะได้รับอิทธิพลจากทฤษฎี BCS แต่นักทฤษฎีส่วนใหญ่ (แต่ไม่ใช่ทั้งหมด) ในปัจจุบันจะกล่าวว่าปฏิสัมพันธ์ที่ทำให้พวกเขาเลือก La–Ba–Cu–O ไม่ใช่กลไกที่โดดเด่นในตัวนำยิ่งยวดT c สูง หลักฐานบางส่วนที่สนับสนุนข้อสรุปนี้มาจากการทดลองที่สำคัญหลายครั้ง
ที่ดำเนินการ
ในราวปี พ.ศ. 2536 ซึ่งแสดงให้เห็นว่าอิเล็กตรอนตัวนำยิ่งยวดคู่มีl = 2 หน่วยของโมเมนตัมเชิงมุมสัมพัทธ์ ฟังก์ชันคลื่นที่ได้จะมีรูปร่างเป็นแฉก 4 แฉก เหมือนกับ สถานะ d -electron สถานะหนึ่งในอะตอม ดังนั้นการจับคู่จึงเรียกว่า ” d -wave” ในค่าl = 2 คู่ “แรงหนีศูนย์กลาง” มีแนวโน้ม
ที่จะแยกอิเล็กตรอนที่เป็นส่วนประกอบออกจากกัน ดังนั้นสถานะนี้จึงเป็นที่ชื่นชอบหากมีการผลักกันในระยะทางสั้นๆ ระหว่างอิเล็กตรอนเหล่านั้น (ซึ่งแน่นอนว่าเป็นกรณีของคัพเรต) การจับคู่แบบนี้ยังได้รับการสนับสนุนจากอันตรกิริยาแบบแอนไอโซโทรปิกที่คาดหวังในระยะทางที่ไกลขึ้น
ซึ่งสามารถใช้ประโยชน์จากฟังก์ชันคลื่นของใบโคลเวอร์ ในทางตรงกันข้าม ” s -wave” หรือlดั้งเดิม = 0 การจับคู่ที่อธิบายไว้ในทฤษฎี BCS คาดว่าจะเกิดขึ้นได้หากมีแรงดึงดูดแบบไอโซทรอปิกระยะสั้นเกิดขึ้นจากอันตรกิริยาระหว่างอิเล็กตรอนและแลตทิซ ข้อควรพิจารณาเหล่านี้บ่งชี้อย่างชัดเจนว่า
อันตรกิริยาระหว่างอิเล็กตรอนและแลตทิซ (ซึ่งไม่ ว่าในกรณีใดก็ตามดูเหมือนจะอ่อนแอเกินไป) ไม่ใช่สาเหตุของค่าT c ที่สูง สำหรับสาเหตุที่แท้จริงนั้น ความคิดเห็นมีแนวโน้มที่จะมีแรงดึงดูดจากแม่เหล็กบางรูปแบบที่มีบทบาท แต่การตกลงเกี่ยวกับกลไกที่แม่นยำนั้นพิสูจน์ได้ยาก สาเหตุหลัก
มาจากการลดลงของพลังงานอิเล็กตรอนเมื่อเข้าสู่สถานะตัวนำยิ่งยวดน้อยกว่า 0.1% ของพลังงานทั้งหมด (ซึ่งประมาณ 1 eV) ทำให้การแยกการเปลี่ยนแปลงนี้เป็นเรื่องยากมาก ในด้านการทดลอง ค่าT c สูงสุด ยังคงดื้อรั้นที่อุณหภูมิประมาณครึ่งหนึ่งของอุณหภูมิห้องตั้งแต่ต้นทศวรรษ 1990
อย่างไรก็ตาม มีการพัฒนาทางเทคนิคที่น่าสนใจหลายประการ หนึ่งคือการค้นพบตัวนำยิ่งยวดที่ 39 K ในแมกนีเซียมไดโบไรด์ (MgB 2 ) ซึ่งผลิตในปี 2544 สารประกอบนี้มีจำหน่ายจากซัพพลายเออร์เคมีเป็นเวลาหลายปี และเป็นเรื่องน่าสนใจที่จะคาดเดาว่าประวัติศาสตร์จะแตกต่างกันอย่างไร หากมีการค้นพบตัวนำยิ่งยวดก่อนหน้านี้ ตอนนี้คิดว่า เป็นตัวนำยิ่งยวดตัวสุดท้าย
แนะนำ 666slotclub / hob66
