Cooper pariskunta

Cooper-pari on kahden elektronin sidottu tila, jotka ovat  vuorovaikutuksessa fononin kautta . Sillä on nolla spin ja varaus on kaksi kertaa elektronin varaus. Ensimmäisen kerran tällaisen tilan kuvaili Leon Cooper vuonna 1956, joka piti vain yksinkertaistettua kahden hiukkasen ongelmaa. Korreloidut elektroniparit ovat vastuussa suprajohtavuusilmiöstä . [2]

Polarisaatiomalli elektroni-elektroni vetovoima

Tarkastellaan yksinkertaisuuden vuoksi yksinkertaista kuutiokidehilaa , jonka jakso koostuu positiivisesti varautuneista yksiarvoisista ioneista , joiden massa ja elektronista, joka liikkuu Fermin nopeudella mitä tahansa symmetria-akselia pitkin (kuva 1). Lisäksi tarkastelemme vuorovaikutusta kohdassa Kun elektroni lentää sitä lähinnä olevien ionien välillä, ne puolestaan ​​saavat vauhtia elektronin liikettä vastaan ​​kohtisuorassa suunnassa:

Tämän pulssin vaikutuksesta ionit siirtyvät kuvan 1 mukaisesti. 1. Tässä tapauksessa liike-energia , jonka ioni saa vuorovaikutuksen aikana, muuttuu potentiaaliksi. Siten liikkuvaa elektronia seuraa ylimääräisen positiivisen varauksen alue, joka luo negatiivisen (houkuttelevan) potentiaalin toiselle elektronille (kuva 2a). Kun toinen elektroni tulee muodostuneeseen potentiaalikuoppaan, sen potentiaalienergia pienenee ja elektroniparin välille syntyy houkuttelevia voimia. Tässä tapauksessa vetovoima syntyy vain elektronien liikkuessa eri suuntiin (kuva 2b). Lisäksi Cooper-parin muodostamiseksi elektronien spinien tulee olla vastakkaisia ​​(antirinnakkais).

Tarkastetulla vuorovaikutuksella on yksiulotteinen luonne. Kvanttimekaniikasta tiedetään, että yksiulotteisessa (ja myös kaksiulotteisessa) tapauksessa potentiaalikaivoon muodostuu aina sidottu tila (kolmiulotteisessa tapauksessa potentiaalikaivon on oltava riittävän syvä muodostuakseen sidottu tila). Siksi elektroni-ioni-vuorovaikutus ( elektroni-fononi-vuorovaikutus ) johtaa aina elektroniparin korreloidun tilan muodostumiseen, jota kutsutaan Cooper-pariksi . Koska jokaisen parin spin on nolla, pareja voidaan karkeasti pitää Bose-hiukkasina , jotka voivat muodostaa Bose-kondensaatin . Tässä tapauksessa yhden Cooper-parin rikkomiseksi on kulutettava melko paljon energiaa, koska tällaiseen katkoon liittyy muutos kaikkien muiden parien energioissa, joiden lukumäärä on makroskooppisesti suuri. Tämä seikka johtuu Paulin periaatteen vaikutuksesta elektroneihin, jotka muodostavat pareja: kaksi katkonaiseen pariin kuulunutta elektronia estävät liikemääräavaruudessa kaksi tilaa, jotka eivät enää edistä jäljellä olevien parien muodostumista. Tästä syystä järjestelmän viritysspektrissä on aukko, mikä johtaa suprajohtavuuden ilmiöön.

Elektronien pariliitoksen täydelliseksi selittämiseksi on tarpeen käyttää kvanttimekaniikan laitetta .

Katso myös

• Suprajohtavuus
• BCS teoria

Linkit

• Ginzburg VL suprajohtavuus: toissapäivänä, eilen, tänään, huomenna. - Vol. 170. - 2000. - S. 619-630 [1]
• Shmidt VV Johdatus suprajohteiden fysiikkaan. - M.: URSS, 2000.

1. ↑ Cooper, Leon N. Sidotut elektroniparit rappeutuneessa Fermi-kaasussa  // Physical Review  : Journal  . - 1956. - Voi. 104 , no. 4 . - s. 1189-1190 . - doi : 10.1103/PhysRev.104.1189 . - .
2. ↑ Cooper, 1956 .

Sanakirjat ja tietosanakirjat	Suuri katalaani iso kiinalainen Hienoa norjalaista Iso venäläinen Britannica (verkossa) Britannica (verkossa)
Bibliografisissa luetteloissa	GND : 4346549-3