Bødkerpar

Et Cooper-par er en bundet tilstand af to elektroner ,  der interagerer gennem en fonon . Den har nul spin og en ladning svarende til to gange ladningen af ​​en elektron. For første gang blev en sådan tilstand beskrevet af Leon Cooper i 1956, som kun betragtede et forenklet to-partikelproblem. Korrelerede elektronpar er ansvarlige for fænomenet superledning . [2]

Model af polarisering elektron-elektron tiltrækning

Lad os for nemheds skyld betragte et simpelt kubisk krystalgitter med en periode bestående af positivt ladede univalente ioner med en masse og en elektron, der bevæger sig med Fermi-hastigheden langs en hvilken som helst symmetriakse (fig. 1). Desuden vil vi overveje interaktionen ved Når en elektron flyver mellem ionerne tættest på den, får de igen momentum i retningen vinkelret på elektronens bevægelse:

Under påvirkning af denne puls forskydes ionerne som vist i fig. 1. I dette tilfælde bliver den kinetiske energi , som ionen erhverver under interaktionen, til potentiale. Således efterfølges en elektron i bevægelse af et område med overskydende positiv ladning, som skaber et negativt (attraktivt) potentiale for en anden elektron (fig. 2a). Når en anden elektron kommer ind i den dannede potentialbrønd, falder dens potentielle energi, og der opstår tiltrækkende kræfter mellem elektronparret. I dette tilfælde opstår tiltrækning kun, når elektronerne bevæger sig i forskellige retninger (fig. 2b). For at danne et Cooper-par skal elektronernes spins desuden være modsatte (antiparallelle).

Den betragtede interaktion har en endimensionel karakter. Det er kendt fra kvantemekanikken, at der i det endimensionelle (og også i det todimensionale) tilfælde altid dannes en bundet tilstand i den potentielle brønd (i det tredimensionelle tilfælde skal den potentielle brønd være dyb nok til at dannes en bundet tilstand). Derfor fører elektron-ion-interaktionen ( elektron-fonon-interaktion ) altid til dannelsen af ​​en korreleret tilstand af et elektronpar, kaldet Cooper-parret . Da hvert pars spin er nul, kan parrene groft betragtes som Bose-partikler , der er i stand til at danne et Bose-kondensat . I dette tilfælde, for at bryde et Cooper-par, er det nødvendigt at bruge ret meget energi, da en sådan pause er ledsaget af en ændring i energierne for alle andre par, hvis antal er makroskopisk stort. Denne omstændighed skyldes handlingen af ​​Pauli-princippet for elektroner, der udgør par: to elektroner, der tilhørte et brudt par, blokerer to tilstande i momentumrummet, som ikke længere bidrager til dannelsen af ​​de resterende par. Af denne grund er der et hul i systemets excitationsspektrum, hvilket fører til fænomenet superledning.

For fuldt ud at forklare parringen af ​​elektroner er det nødvendigt at bruge kvantemekanikkens apparat .

Se også

• Superledningsevne
• BCS teori

Links

• Ginzburg VL Superledning: i forgårs, i går, i dag, i morgen. - bind 170. - 2000. - S. 619-630 [1]
• Shmidt VV Introduktion til superlederes fysik. — M.: URSS, 2000.

1. ↑ Cooper, Leon N. Bundet elektronpar i en degenereret Fermi-gas  // Physical Review  : journal  . - 1956. - Bd. 104 , nr. 4 . - S. 1189-1190 . - doi : 10.1103/PhysRev.104.1189 . - .
2. ↑ Cooper, 1956 .

Ordbøger og encyklopædier	Fantastisk catalansk stor kinesisk Fantastisk norsk Stor russer Britannica (online) Britannica (online)
I bibliografiske kataloger	GND : 4346549-3