пробувати собі уявити будова твердих тіл (так як тверді тіла в основному кристали, те можна намалювати таку картину: величезна сукупність однакових атомів або молекул, які у всіх трьох вимірах розташовані в строгому порядку, утворюючи кристалічну решітку.
Ця сувора просторова періодичність в структурі кристала - характерна його риса. Звичайно в реальному кристалі цей суворий порядок порушується, і ці порушення означають наявність дефектів. І ще одна характеристика кристала: утворюють його атоми між собою взаємодіють.
Зникнення електричного опору, екранування зовнішнього магнітного поля, скачок теплоємності при надпровідному фазовому переході - всі ці властивості відносяться до електронів. Кристалічна решітка представляє собою як би посудину, ємність, у яку налита електронна В«рідинаВ». І ось на перший погляд при надпровідному переході змінюється властивість рідини, а посудину тут ні причому.
Виявляється, що це невірно. Дійсно, в більшості випадків надпровідний перехід майже не впливає на решітку. Але ось кристалічна решітка на надпровідність впливає, більш того визначає надпровідність, причому виняток з цього закону не виявлено.
Існує багато видів кристалічної решітки. Часто одне і те ж речовина може мати різну кристалічну решітку, тобто одні й ті ж атоми можуть бути розташовані один щодо одного по різному (див. рис.16).
Перехід від одного типу решітки до іншого відбувається при зміні чи температури, або тиск, або ще якогось параметра. Такий перехід, як і виникнення надпровідності і плавлення є фазовим.
Вплив кристалічної решітки на надпровідність продемонстрував відкритий в 1950г.ізотоп - ефект.
При заміні одного ізотопу на інший вид кристалічної решітки не змінюється, В«електронна рідинаВ» взагалі не зачіпається міняється тільки сила атомів. Виявилося, що від маси атомів залежить Т з багатьох надпровідників. Чим менше сила, тим більше Т з . Більше того вигляд цієї залежності дозволили стверджувати, що Т з пропорційна частоті коливань атомів решітки, а це відіграло суттєву роль у розумінні механізму надпровідності.
3.8 Ізотопічного ефект.
У 1905г.бил відкритий струм званий ізотопічним ефектом. Вивчаючи надпровідність у різних ізотопів ртуті та олова, фізики звернули увагу на ту обставину що критична температура Т до переходу в надпровідний стану і маса ізотопу М пов'язана співвідношенням Т k М 1 2 = const. p> Ізотопи - це атоми одного і того ж елемента, в ядрах яких міститися однакове число протонів, але різне число нейтронів. Вони мають однаковий заряд, але різну масу. Маса ізотопу є характеристичною решітки кристала і може впливати на її властивості. Від маси залежить, наприклад, частота коливань у решітки. Вона, так само як і критична температура, обернено пропорційна масі: n ~ М -1 2 . Значить, якщо масу М спрямувати до нескінченності, то температура переходу Т до буде прагнути до нуля, тобто чим важче атоми, тим повільніше вони коливаються і тим важче (при менших температурах) виходить ідеальна провідність, а чим вище енергія нульових коливань, тим легше.
Таким чином, ізотопічний ефект вказуючи на те що коливання решітки беруть участь у створенні надпровідності! Надпровідність, яка є властивістю електронної системи металу, виявляється пов'язаної зі станом кристалічної решітки. Отже, виникнення ефекту надпровідності, обумовлено взаємодією електронів з гратами кристала.
4. Мікроскопічна теорія надпровідності Бардіна - Купера - Шриффера (БКШ) і Боголюбова.
Радість бачити і розуміти є
найпрекрасніший дар природи
А. Ейнштейн. br/>
4.1 Теорія БКШ.
Багато вчених різних країн внесли внесок у створенні теорії надпровідності. Першим з них був радянський вчений Л.Д. Ландау. Він першим зіставив два В«дивнихВ» явища - надпровідність і надтекучість електронної рідини.
У 1950г.В.Л. Гінзбург і Л.Д. Ландау запропонували феноменологічну теорію надпровідності, що дозволила розглянути ряд істотних властивостей надпровідників, описати їх поведінку в зовнішньому полі. Теорія ця була обгрунтована Л.П. Горькову, що розробив метод дослідження надпровідного стану.
Наступний крок був зроблений майже одночасно радянським фізиком академіком М.М. Боголюбовим і американським фізиком Бардіним, Купером і Шріффером. Американські вчені встигли дещо раніше поставити останню крапку.
Надпровідність, як виявилося, проявляється в тих випадках, коли електрони в металі групуються в пари, взаємодіють через кристалічну решітку. Вона тісно пов'язана між собою, так що розірвати пару і роз'єднати електрони через важкі потужні зв'язки дозволяють електронам рухатися без всякого опору крізь решітку кристала.
Виходячи з цих уявлень Бардін, Купер і Шріффер в 1957г.построілі довгоо...
