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走進不科學 第1588節

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“……收到。”

作為專門為這些科研圈老前輩提供醫療保健的專家,醫療小組的成員們自然也知道這些小老頭兒的脾氣。

別看他們平時樂樂呵呵的,一遇到學術上的事兒就會變得特犟,怎麼勸都勸不動。

反倒是那些政治圈內退下來的老幹部會更加配合醫療團隊,這大抵就是頭部文科生和理科生的區別吧……

結束通話通訊裝置後。

周光召院士整個人身子微微靠後,雙手將徐雲的論文拿到了面前又看了幾眼,抬頭望向了徐雲:

“徐雲同學,你這個標題是認真的?”

看著周光召略帶審視的目光,徐雲的心中忽然冒出了一股有些複雜的情緒。

副本中徐雲和周光召不說是割頭換命的交情吧,至少可以說是朝夕共處的革命戰友,合力完成過不少艱鉅的任務,但現實中的周老爺子卻與自己素未謀面,直白點說語氣甚至帶著些許質疑。

副本中的戰友,現實中的陌生人。

所謂錯位時空,大抵就是這麼種感覺吧……

不過這縷情緒在徐雲心中只是稍縱即逝,很快他便調整好了狀態:

“周院士您好,很榮幸您能參加我的畢業答辯,關於您的一些想法我也大致可以理解——畢竟這個標題涉及到的層次或許比較高,不像是一位碩士能夠接觸到的範疇。”

“但另一方面,從我個人角度而言,這次碩士答辯也是一個不容有失的重要人生節點,我沒有任何理由去毀掉這次答辯。”

“因此說句可能有點託大的話,對於這篇論文的內容質量……我還是比較有信心的。”

徐雲說話時整個人的姿態放的很低,但表情上並沒有太過拘束,語氣委婉但態度堅決的回答了周光召的問題。

畢竟正如他所說。

他所寫的這篇論文可不是整活標題黨,更不是模稜兩可的擦兩下邊,而是明確的闡述了高溫超導的完整機理。

“……”

周光召聞言沉默了一會兒,轉頭與薛其坤對視了一眼,對徐雲說道:

“既然如此……徐雲同學,你可以開始答辯了。”

徐雲見狀點了點頭,從講臺側面走到了講臺中央,目光飛快的一掃現場,開口道:

“各位評審老師,大家好,我是今天的答辯人徐雲,24歲,是研究生,學號為114514……”

“今天我的答辯內容是《有關高溫超導現象機理的探討》,一個凝聚態領域中非常有熱度與爭議的話題。”

說著徐雲頓了頓,一按遙控筆,投影儀上很快投放出了徐雲論文的畫面:

“高溫超導一般是指超導臨界溫度在40k以上的超導體,是相對於汞和鉛等低溫超導……也就是臨界溫度10k左右而言的概念。”

“至於應用上則通常特指ybacuo和hgbacacuo等銅氧化物陶瓷超導體,其超導臨界溫度在100 k左右,比概念要更高一些。”

“超導現象最早由昂內斯在1911年發現,接著在超導發現44年之後的1957年,bardeen、cooper和schrieffer三位科學家提出了著名的bcs理論,圓滿的解釋了hg和pb一類超導體中的超導現象——他們也因此於1972年獲得諾貝爾物理學獎。”

“bcs理論可以很好地解釋低溫超導體的一些性質,如能隙、邁斯納效應、同位素效應,然而,高溫超導體中發現了許多有違bcs理論的現象,如贗能隙、線性電阻、電荷自旋分離、強超導位相漲落等等……”

“這表明高溫超導體中存在強關聯的電子系統,難以用微擾論或平均場來處理。”

“因此我在論文裡摒除了bcs理論的框架,採用了另一個思路來解釋高溫超導。”

第834章 好久不見,小牛(大結局)

“另一個思路……”

聽到徐雲說出的這番話。

臺下的周光召、薛其坤等人臉色並沒有多少變化,只是浮現出了些許的若有所思。

正如徐雲所說。

就像提及小牛必然要提到萬有引力一樣,在涉及到超導概念的時候,就必然要提到bcs理論。

在原本歷史中。

自從1911年昂內斯首次發現了超導現象之後,人們一直認為除了電阻為零之外,超導材料與普通材料具有相同的特性。

然而1933年關於超導體具有完全抗磁性的發現打破了這一觀念,超導體的完全抗磁性也被稱之為邁斯納效應。

到了1935年的時候。

倫敦兄弟發展出倫敦方程,將透過超導體的電流與其內部和周圍的電磁場聯絡起來,從而構建了一個關於超導體電磁特性的唯象理論。

這一理論預言了電磁穿透深度的存在,並於1939年被實驗證實。

接著1950年的時候物理學家又發現,具有較低原子量的汞同位素,在轉變為超導體時的溫度會略高一些。

這表明關於超導性的理論必須考慮到晶體中的自由電子會受到晶格振動的影響,這個現象被稱為超導的“同位素效應”。

又雙叒叕過了三年。

透過對超導體導熱性的分析,物理學家認識到,超導體中自由電子的能量分佈並不均勻,而是具有能隙。

然而,所有這些理論都只是用來說明觀察到的實驗現象之間的相互關係,並沒有從物理學基本定律出發對這些現象作出解釋。

在昂內斯發現超導現象之後近50年的時間裡,理論物理學家一直沒有發展出超導的基本理論。

直到……

1957年。

在這一年,美國物理學家巴丁、庫珀和施裡弗三人提出了赫赫有名的bcs理論。

當時施裡弗和巴丁、庫珀發現,超導體中的電子會結合成庫珀對,所有電子庫珀對的運動是相互關聯的,並由於聲子-電子相互作用而形成一個整體。

於是他們開始思考如何同時描述所有庫珀對的行為,而不是單獨描述每一個庫珀對。

這些電子對不受其他電子和晶格的影響,這使得它們可以不受阻礙地運動。

最終在這一年初,巴丁與他的學生庫珀和施裡弗將這些因素組合起來,以《超導的微觀理論》為題發表了一篇簡短的論文。

在同年12月的文章《超導理論》中他們證明了超導相變是二級相變,他們的理論可以解釋同位素效應和邁斯納效應,以及為什麼超導態只能發生在絕對零度附近:

在大量的熱擾動下,脆弱的庫珀對會斷裂。

此外,他們還給出了關於比熱和電磁穿透深度的理論計算。

於是乎。

超導的bcs理論就構建起來了。

bcs理論的建立,是物理學史上第一次從微觀角度全面綜合地解釋了超導現象,在理論和實驗上是無可挑剔的。

1972年,巴丁、庫珀與施裡弗三人因為提出bcs理論獲得了諾貝爾物理學獎。

但就像牛頓力學配套經典物理、但在微觀領域卻有些乏力一樣,bcs理論很快也遇到了一個瓶頸:

這個理論能夠完美的解釋低溫超導,但在涉及到高溫超導之後卻存在很多無法解釋的情況。

因此物理學界也提出過很多候選機理,目前比較有熱度的分別是rvb(共振價鍵)理論、t-j模型和自旋漲落模型。

這些理論各有優點和缺點,都有待實驗證據檢驗。

“rvb理論認為銅氧高溫超導體中的電子在銅氧面上形成了共振價鍵,為強烈的量子糾纏,而非庫珀對,這種價鍵可以跨越不同的銅氧面從而導致超導性。”

隨後徐雲將ppt翻到了下一頁,對現有的幾種理論進行起了銳評:

“rvb理論能夠解釋高溫超導的一些強關聯效應,如贗能隙和反鐵磁序,但它的弊端在於沒有給出具體的電子配對機制和對稱性,也沒有給出可測量的預言。”

“更早一些的t-j模型認為電子在銅氧面上透過交換自旋為1/2的激子形成庫珀對,可以解釋高溫超導的d波對稱性和電荷自旋分離,但同樣沒有給出具體的配對機制。”

“旋漲落模型則認為電子透過交換自旋漲落而形成庫珀對,在這個框架裡,自旋漲落是一種由反鐵磁序和電荷密度波耦合而產生的準粒子。”

“自旋漲落模型也能夠解釋高溫超導體中的d波對稱性和強關聯效應,但遺憾的是,它依然沒有給出具體的配對機制。”

“徐雲同學。”

在徐雲說完這番話後,薛其坤院士舉手打斷了他:

“聽你這說法……你這次採用的思路,似乎並不是主流中的一種?”

“沒錯。”

徐雲點了點頭,肯定了薛其坤的判斷:

“我這次用於描述機理的理論此前並未有人提出過,我將它稱之為……陳-徐磁矢勢正則理論。”

這一次。

包括一直沒有出聲的楊老在內,臺下的人頓時齊齊一愣。

陳-徐磁矢勢正則理論。

簡簡單單的幾個字,包含的資訊量似乎有點大啊……

譬如磁矢勢。

相對於電流電荷,磁矢勢這個物理量的知名度可能要低一點兒。

實際上它是一個旋性向量,和磁場有關:

已知在穩定磁場中向量b的散度為零,根據重要失量恆等式任何向量場的旋度的散度恆為零,因此b可表示為b=▽xa,向量場a成為向量磁位,因此得到電流分佈的a,對a做微分運算就可以得到b。

對▽x▽xa=μj化簡可得▽^2a=-μj,即向量泊松方程,在直角座標系下等價為三個標量泊松方程。

非常簡單,也非常好理解。

這玩意兒和高溫超導之前也存在一定關係,因為在電磁場中運動的電子總是伴隨著帶一個相位,這個相位其實就是磁矢勢。

“……”

隨後坐在薛其坤身邊的王老想了想,對徐雲問道:

“小徐,你繼續吧,詳細解釋一下你的這個理論。”

徐雲見狀再次點了點頭,這次沒有再用ppt了,而是拿起粉筆在一旁的黑板上寫起了板書:

“某種意義上來說,超導就像擊鼓傳花,電子就像小朋友,小朋友坐在自己的位置上沒動,所以不會互相碰撞產生電阻,而他們手上傳的花就是那個無質量的相位。”

“因此從這個思路切入,可以在緊束縛模型下寫出一個規範不變的哈密頓量,也就是uhuf=-∑(ij)tijcifeiaijcj+h其中aij=θi-θj。”

“電子向左和向右跳,會附帶一個正負的相位,這就是超導電流的主要來源,如果計算局域電子數ni=cifci隨時間的變化,也就是海森堡方程,以及連續性方程anat+ajax=0,很容易得到流算符……”

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