Скачать с ютуб Квантовая механика сверхпроводимости! в хорошем качестве

Квантовая механика сверхпроводимости!

Спасибо Audible за спонсирование этого видео! Посетите http://audible.com/arvinash или ОТПРАВИТЕ «ArvinAsh» на номер 500-500, чтобы начать БЕСПЛАТНУЮ 30-дневную пробную версию. Поддержите этот канал, загрузив бесплатное приложение по ссылке выше. Канал Learn Engineering:    / learnengineeringteam   (скоро появится видео Meglev) В 1908 году голландский физик Хайке Оннес впервые придумал, как превратить газообразный гелий в сжиженный гелий. Он охладил Меркурий и обнаружил, что все его электрическое сопротивление пропало. Электричество в сверхпроводящем проводе будет продолжать течь практически вечно без дополнительного напряжения или источника энергии. Сверхпроводники также излучают магнитные поля. Итак, если вы поместите магнит над сверхпроводником, магнит будет левитировать. Как это возможно? Квантовая механика может объяснить. В 1933 году Вальтер Мейснер и Роберт Оксенфельд обнаружили, что, когда металл охлаждается в небольшом магнитном поле, поток самопроизвольно исключается, поскольку металл становится сверхпроводящим. Сейчас это известно как эффект Мейснера. Сверхпроводящий материал изгоняет поля магнитного потока. Поскольку магнитные поля не могут проходить через него, магнит над сверхпроводящим магнитом поднимается вверх, чтобы поток перетекал к противоположному полюсу. Это то, что вызывает левитацию. В 1957 году Джон Бардин, Леон Купер и Джон Роберт Шриффер предложили то, что сейчас называется теорией BCS. Чтобы понять, как электроны могут течь без сопротивления в сверхпроводниках. Прежде всего, нам нужно понять, что вызывает сопротивление. Внутри металла самые удаленные электроны валентной оболочки, находящиеся дальше всего от ядра, настолько свободно перемещаются, что образец металла можно рассматривать как группу атомов, окруженную морем электронов. Но по мере того, как электроны проходят через материал, атомы, которые теперь имеют слегка положительный заряд, потому что они потеряли электрон в своей внешней оболочке, находятся на пути, поэтому они сталкиваются с атомами, которые могут колебаться. Это заставляет электрон рассеиваться, и в конечном итоге он отдаёт часть своей энергии атому, заставляя его вибрировать немного больше. Эта дополнительная вибрация заставляет всю решетку немного больше вибрировать. Эта более высокая вибрация приводит к нагреванию металла и является причиной потери энергии из-за сопротивления. Чтобы понять, как исчезает сопротивление, я должен рассказать вам о фермионах и бозонах. Частица с полуцелым спином называется Фермионом в честь итальянского ученого Энрико Ферми. Частица с целым спином называется бозоном в честь индийского ученого Сатьендры Бозе. Электрон может иметь спин +1/2 или -1/2, так что это фермион. Фотон может иметь спин +1 или -1, так что это бозон. Оказывается, хотя любое количество идентичных бозонов может занимать самый низкий энергетический уровень в квантовой системе, два или более идентичных фермиона не могут занимать один и тот же энергетический уровень в квантовой системе. Это называется принципом исключения Паули. Вот почему у вас может быть только 2 электрона на любой орбитали атома. Однако бозоны - другое дело. У них нет этого ограничения, и они могут собираться вместе, когда их много, особенно при низких температурах. Когда электрон движется по проводнику, он отталкивается от других электронов из-за их взаимного отрицательного заряда, но он также притягивает положительные ионы, составляющие жесткую решетку металла. Это притяжение искажает ионную решетку, слегка перемещая ионы к электрону, увеличивая плотность положительного заряда решетки поблизости. Эта положительная плотность заряда привлекает другие электроны. На больших расстояниях это притяжение между электронами из-за смещенных ионов может преодолеть отталкивание электронов и заставить их соединиться. Эти два электрона образуют комбинацию, называемую куперовской парой. Когда два электрона соединяются таким образом, их половинные спины взаимодействуют таким образом, что вместе они образуют целочисленный спин. Они начинают вести себя как бозоны, а не как фермионы. На них больше не распространяется принцип исключения Паули, поэтому теперь они занимают максимально низкий уровень энергии. Совокупность куперовских пар начинает действовать как единое целое или единица - это называется конденсатом Бозе-Эйнштейна. Таким образом, все куперовские пары вместе действуют на один гигантский электрон. Сопротивления нет, потому что конденсат не может перейти в какое-либо более низкое энергетическое состояние, поэтому взаимодействия с атомами в решетке не происходит. сверхпроводимость #cooperpairs Взаимодействие электронов в куперовском спаривании очень слабое, поэтому обычно оно происходит только при очень низких температурах. Когда температура превышает критическую, куперовские пары разрушаются, потому что энергии достаточно для их разрушения, и таким образом теряется сверхпроводимость. Именно образование куперовских пар в результате их взаимодействия с