ทฤษฎี BCS เสนอโดย (John Bardeen), (Leon Neil Cooper) และ (John Robert Schrieffer) (BCS) ในปี 1957 เป็น กล่าวคือเป็นทฤษฎีที่เริ่มต้นการพิจารณาสมบัติของตัวนำยวดยิ่งจากกลไกที่เล็กที่สุดทฤษฎีแรกของสภาพนำยวดยิ่งตั้งแต่ที่ได้ถูกค้นพบในปี 1911 เป็นทฤษฎีที่อธิบายสภาวะการนำไฟฟ้ายวดยิ่งที่เป็นผลลัพธ์ระดับจุลภาค ที่เกิดจาก"การควบแน่น"ของคู่อิเล็กตรอนเข้าสู่สถานะคล้ายสถานะ โบซอน (BOSON)กลายเป็นคู่ของอิเล็กตรอนหรือที่เรียกว่าคู่คูเปอร์ จากผลงานวิจัยนี้ทำให้ บาร์ดีน คูเปอร์ และชริฟเฟอร์ ได้รับรางวัลโนเบล ใน ปี 1972 โดยมีคำอธิบายว่า "for their jointly developed theory of superconductivity, usually called the BCS-theory"
ประวัติ
กลางปี ค.ศ. 1950 ได้เห็นความก้าวหน้าอย่างรวดเร็วในความเข้าใจเกี่ยวกับสภาพนำยวดยิ่ง มันเริ่มต้นในรายงานการวิจัยปี 1948, ซึ่ง ฟริตซ์ ลอนดอน (Fritz London) เสนอว่าสมการปรากฏการณ์ลอนดอน () อาจจะเกิดผลกระทบที่ตามมาของของ ในปี 1953 (Brian Pippard), ได้รับแรงบันดาลใจจากการทดลองการเจาะผ่าน, ได้เสนอว่านี่จะเป็นการปรับเปลี่ยนสมการลอนดอนผ่านพารามิเตอร์มาตราส่วนใหม่ที่เรียกว่า () () นั้นได้โต้แย้งในงานวิจัยในปี 1955 , "ทฤษฎีแห่งผลเมสเนอร์ (Meissner Effect) ในตัวนำยวดยิ่ง" ว่าการปรับเปลี่ยนดังกล่าวเกิดขึ้นตามธรรมชาติในทฤษฎีที่ว่าด้วยช่องว่างพลังงาน ส่วนประกอบที่สำคัญคือการคำนวณ ()ของสถานะยึดเหนี่ยวของอิเล็กตรอนในหัวข้อเกี่ยวกับแรงดึงดูดในรายงานการวิจัยของเขา ในปี 1956, "คู่อิเล็กตรอนที่ถูกยึดเหนี่ยวไว้ในก๊าซของเฟอร์มิ" (Degenerate Fermi Gas)
ในปี 1957 บาร์ดีนและคูเปอร์ ได้รวบรวมส่วนประกอบเหล่านี้และสร้างทฤษฎีดังกล่าว, ชื่อว่าทฤษฎี BCS ร่วมกับรอเบิร์ต ชริฟเฟอร์ (Robert Schrieffer) ทฤษฎีได้ถูกเผยแพร่ครั้งแรกในเดือนเมษายนปี 1957 ในจดหมายที่มีชื่อว่า "ทฤษฎีจุลภาคของสภาพนำยวดยิ่ง" โดยสาธิตให้เห็นว่าการเปลี่ยนเฟสเป็นลำดับที่สอง, ซึ่งมันสามารถก่อให้เกิด () การคำนวณค่าความร้อนจำเพาะ และระยะเจาะลึกปรากฏอยู่ในบทความในเดือนธันวาคมปี 1957, ที่มีชื่อว่า "ทฤษฎีสภาพนำไฟฟ้ายวดยิ่ง" (superconductivity) พวกเขาได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ ในปี 1972 สำหรับทฤษฎีนี้ ในปี 1950 () ทฤษฎีสภาพนำไฟฟ้ายวดยิ่ง ไม่ได้ถูกอ้างถึงแต่อย่างใดในรายงานวิจัย BCS
ในปี 1986, ได้ถูกค้นพบ (เช่น สภาพนำยวดยิ่งที่อุณหภูมิเหนือขีดจำกัดก่อนหน้านั้นประมาณ 30 K เป็นอย่างมาก; ขึ้นไปเป็นประมาณ 130 K) เป็นที่เชื่อกันว่าทฤษฎี BCS เพียงอย่างเดียวไม่สามารถอธิบายปรากฏการณ์นี้และผลลัพธ์อื่น ๆ ที่เกิดขึ้นอยู่ในขณะนี้ได้ ผลลัพธ์เหล่านี้ยังคงมีความไม่ค่อยเข้าใจกันนัก; แต่มันยังพอมีความเป็นไปได้ว่าพวกเขาอาจสามารถควบคุมตัวนำยวดยิ่งที่อุณหภูมิต่ำสำหรับวัสดุบางอย่างได้
ภาพรวม
ที่อุณหภูมิต่ำเพียงพออิเล็กตรอนที่อยู่ใกล้ (Fermi surface) กลับกลายเป็นไม่เสถียรกับการก่อตัวของคู่คูเปอร์ คูเปอร์แสดงให้เห็นว่าการยึดเหนี่ยวกันดังกล่าวจะเกิดขึ้นในที่ที่มีศักย์ของแรงดึงดูด, โดยไม่มีสสารอยู่แต่อย่างใดกับการเกิดแรงแบบอ่อน ในตัวนำยิ่งยวดทั่วไป, การดึงดูดมีสมบัติโดยทั่วไปที่จะปฏิสัมพันธ์กับโครงสร้างของอิเล็กตรอน-แลตทิซ สำหรับทฤษฎี BCS, อย่างไรก็ตาม, ต้องการเพียงแค่ให้มีศักย์ของแรงดึงดูดเท่านั้น, โดยไม่คำนึงถึงจุดกำเนิดที่มาของมันแต่อย่างใด ในกรอบเค้าโครงของทฤษฎี BCS, สภาพการนำยิ่งยวด (superconductivity) เป็นผลทางมหภาค (macroscopic) ซึ่งเป็นผลมาจากการรวมตัวของคู่คูเปอร์
คู่คูเปอร์
จากการค้นพบปรากฏการณ์ไอโซโทป (Isotope effect) ในปี 1950 Reynolds และคณะ (1950) ได้พบว่าอุณหภูมิและสนามวิกฤตจะมีค่าแปรผันกับมวลของไอโซโทปที่เป็น โครงสร้างของแลกทิซ แต่มวลของอิออนที่เป็นโครงสร้างของแลกทิซมีความสัมพันธ์กับความถี่ การสั่นของแลกทิซด้วย ดังนั้นสภาพนำยวดยิ่งจึงไม่ใช่เกิดจากอิเล็กตรอนแต่เพียง อย่างเดียว แต่ต้องมีอิทธิพลของโฟนอนเข้ามาเกี่ยวข้องด้วย โดยโฟนอนจะเป็นตัวกลางทำให้อิเล็กตรอน สองตัวที่อยู่ใกล้กันเข้ามาดึงดูดกันในช่วงเวลาสั้น ๆ ด้วยขนาดของแรงที่มีมากกว่าแรงผลัก คูลอมบ์มาก โดยอิเล็กตรอนแต่ละตัวไม่ใช่อิเล็กตรอน อิสระทั่วไปแต่จะเป็นอิเล็กตรอนที่มีพลังงานใกล้ผิวเฟอร์มีเท่านั้น ดังนั้นตัวนำนี้จึงมีลักษณะ เป็นกึ่งอนุภาค (Quasi particle) โดยมีสถานะพื้นของแต่ละคู่ที่มีผลรวมโมเมนตัมและสปินเท่ากับ ศูนย์ เรียกคู่แบบนี้ว่า คู่คูเปอร์
ทฤษฎี BCS
บาร์ดีน คูเปอร์ และชริฟเฟอร์ ได้สร้าง แบบจำลองของระบบของตัวนำยวดยิ่งที่ประกอบไปด้วย ส่วนของการนำแบบปกติ และส่วนที่เกิดจากอันตรกิริยาการจับคู่ของอิเล็กตรอน เมื่อนำมาคำนวณโดยใช้ทฤษฎีสนามเฉลี่ย สามารถหาสมการของอุณหภูมิวิกฤติของตัวนำยวดยิ่ง สมการของปรากฏการณ์ไอโซโทปและอื่นๆ เมื่อพิจารณาทฤษฎี BCS จะพบว่ามีค่าคงตัวแบบ universal เกิดขึ้น 3 คือ ค่าอัตราส่วนของช่องว่างพลังงานต่อสองเท่าของอุณหภูมิวิกฤตมีค่าเท่ากับ 3.53 ค่าสัมประสิทธิของไอโซโทปมีค่า 0.5 และค่าการกระโดดของความจุความร้อนที่อุณหภูมิวิกฤติมีค่า 1.42 และจากทฤษฎี BCS ทำให้สามารถทำนายได้ว่าตัวนำยวดยิ่งแบบดั้งเดิมจะมีอุณหภูมิวิกฤติไม่เกิน 35 เคลวิน
อ้างอิง
- Cooper, Leon (November 1956). "Bound Electron Pairs in a Degenerate Fermi Gas". Physical Review. 104 (4): 1189–1190. doi:10.1103/PhysRev.104.1189. ISSN 0031-899X.
- London, F. (September 1948). "On the Problem of the Molecular Theory of Superconductivity". Physical Review. 74 (5): 562–573. doi:10.1103/PhysRev.74.562. สืบค้นเมื่อ March 3, 2012.
- Bardeen, J. (March 1955). "Theory of the Meissner Effect in Superconductors". Physical Review. 97 (6): 1724–1725. doi:10.1103/PhysRev.97.1724.
{{}}
:|access-date=
ต้องการ|url=
((help)) - Cooper, Leon (November 1956). "Bound Electron Pairs in a Degenerate Fermi Gas". Physical Review. 104 (4): 1189–1190. doi:10.1103/PhysRev.104.1189. ISSN 0031-899X.
- Bardeen, J. (April 1957). "Microscopic Theory of Superconductivity". Physical Review. 106 (1): 162–164. Bibcode:1957PhRv..106..162B. doi:10.1103/PhysRev.106.162. สืบค้นเมื่อ May 3, 2012.
{{}}
: ไม่รู้จักพารามิเตอร์|coauthors=
ถูกละเว้น แนะนำ (|author=
) ((help))
The BCS Papers:
- L. N. Cooper, "Bound Electron Pairs in a Degenerate Fermi Gas", Phys. Rev 104, 1189 - 1190 (1956) 2011-03-10 ที่ เวย์แบ็กแมชชีน.
- J. Bardeen, L. N. Cooper, and J. R. Schrieffer, "Microscopic Theory of Superconductivity", Phys. Rev. 106, 162 - 164 (1957) 2008-07-09 ที่ เวย์แบ็กแมชชีน.
- J. Bardeen, L. N. Cooper, and J. R. Schrieffer, "Theory of Superconductivity", Phys. Rev. 108, 1175 (1957).
แหล่งข้อมูลอื่น
- , Theory of Superconductivity, (1964),
- , Introduction to Superconductivity,
- , Superconductivity of Metals and Alloys, .
- ; Feldman, Dmitri (Eds.) (2010). . . ISBN .
{{}}
: CS1 maint: multiple names: authors list ()
wikipedia, แบบไทย, วิกิพีเดีย, วิกิ หนังสือ, หนังสือ, ห้องสมุด, บทความ, อ่าน, ดาวน์โหลด, ฟรี, ดาวน์โหลดฟรี, mp3, วิดีโอ, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, รูปภาพ, เพลง, เพลง, หนัง, หนังสือ, เกม, เกม, มือถือ, โทรศัพท์, Android, iOS, Apple, โทรศัพท์โมบิล, Samsung, iPhone, Xiomi, Xiaomi, Redmi, Honor, Oppo, Nokia, Sonya, MI, PC, พีซี, web, เว็บ, คอมพิวเตอร์
thvsdi BCS esnxody John Bardeen Leon Neil Cooper aela John Robert Schrieffer BCS inpi 1957 epn klawkhuxepnthvsdithierimtnkarphicarnasmbtikhxngtwnaywdyingcakklikthielkthisudthvsdiaerkkhxngsphaphnaywdyingtngaetthiidthukkhnphbinpi 1911 epnthvsdithixthibaysphawakarnaiffaywdyingthiepnphllphthradbculphakh thiekidcak karkhwbaenn khxngkhuxielktrxnekhasusthanakhlaysthana obsxn BOSON klayepnkhukhxngxielktrxnhruxthieriykwakhukhuepxr cakphlnganwicynithaih bardin khuepxr aelachrifefxr idrbrangwlonebl in pi 1972 odymikhaxthibaywa for their jointly developed theory of superconductivity usually called the BCS theory prawtiklangpi kh s 1950 idehnkhwamkawhnaxyangrwderwinkhwamekhaicekiywkbsphaphnaywdying mnerimtninrayngankarwicypi 1948 sung frits lxndxn Fritz London esnxwasmkarpraktkarnlxndxn xaccaekidphlkrathbthitammakhxngkhxng inpi 1953 Brian Pippard idrbaerngbndaliccakkarthdlxngkarecaaphan idesnxwanicaepnkarprbepliynsmkarlxndxnphanpharamietxrmatraswnihmthieriykwa nnidotaeynginnganwicyinpi 1955 thvsdiaehngphlemsenxr Meissner Effect intwnaywdying wakarprbepliyndngklawekidkhuntamthrrmchatiinthvsdithiwadwychxngwangphlngngan swnprakxbthisakhykhuxkarkhanwn khxngsthanayudehniywkhxngxielktrxninhwkhxekiywkbaerngdungdudinrayngankarwicykhxngekha inpi 1956 khuxielktrxnthithukyudehniywiwinkaskhxngefxrmi Degenerate Fermi Gas inpi 1957 bardinaelakhuepxr idrwbrwmswnprakxbehlaniaelasrangthvsdidngklaw chuxwathvsdi BCS rwmkbrxebirt chrifefxr Robert Schrieffer thvsdiidthukephyaephrkhrngaerkineduxnemsaynpi 1957 incdhmaythimichuxwa thvsdiculphakhkhxngsphaphnaywdying odysathitihehnwakarepliynefsepnladbthisxng sungmnsamarthkxihekid karkhanwnkhakhwamrxncaephaa aelarayaecaalukpraktxyuinbthkhwamineduxnthnwakhmpi 1957 thimichuxwa thvsdisphaphnaiffaywdying superconductivity phwkekhaidrbrangwloneblsakhafisiks inpi 1972 sahrbthvsdini inpi 1950 thvsdisphaphnaiffaywdying imidthukxangthungaetxyangidinraynganwicy BCS inpi 1986 idthukkhnphb echn sphaphnaywdyingthixunhphumiehnuxkhidcakdkxnhnannpraman 30 K epnxyangmak khunipepnpraman 130 K epnthiechuxknwathvsdi BCS ephiyngxyangediywimsamarthxthibaypraktkarnniaelaphllphthxun thiekidkhunxyuinkhnaniid phllphthehlaniyngkhngmikhwamimkhxyekhaicknnk aetmnyngphxmikhwamepnipidwaphwkekhaxacsamarthkhwbkhumtwnaywdyingthixunhphumitasahrbwsdubangxyangidphaphrwmthixunhphumitaephiyngphxxielktrxnthixyuikl Fermi surface klbklayepnimesthiyrkbkarkxtwkhxngkhukhuepxr khuepxraesdngihehnwakaryudehniywkndngklawcaekidkhuninthithimiskykhxngaerngdungdud odyimmissarxyuaetxyangidkbkarekidaerngaebbxxn intwnayingywdthwip kardungdudmismbtiodythwipthicaptismphnthkbokhrngsrangkhxngxielktrxn aeltthis sahrbthvsdi BCS xyangirktam txngkarephiyngaekhihmiskykhxngaerngdungdudethann odyimkhanungthungcudkaenidthimakhxngmnaetxyangid inkrxbekhaokhrngkhxngthvsdi BCS sphaphkarnayingywd superconductivity epnphlthangmhphakh macroscopic sungepnphlmacakkarrwmtwkhxngkhukhuepxrkhukhuepxrcakkarkhnphbpraktkarnixosothp Isotope effect inpi 1950 Reynolds aelakhna 1950 idphbwaxunhphumiaelasnamwikvtcamikhaaeprphnkbmwlkhxngixosothpthiepn okhrngsrangkhxngaelkthis aetmwlkhxngxixxnthiepnokhrngsrangkhxngaelkthismikhwamsmphnthkbkhwamthi karsnkhxngaelkthisdwy dngnnsphaphnaywdyingcungimichekidcakxielktrxnaetephiyng xyangediyw aettxngmixiththiphlkhxngofnxnekhamaekiywkhxngdwy odyofnxncaepntwklangthaihxielktrxn sxngtwthixyuiklknekhamadungdudkninchwngewlasn dwykhnadkhxngaerngthimimakkwaaerngphlk khulxmbmak odyxielktrxnaetlatwimichxielktrxn xisrathwipaetcaepnxielktrxnthimiphlngnganiklphiwefxrmiethann dngnntwnanicungmilksna epnkungxnuphakh Quasi particle odymisthanaphunkhxngaetlakhuthimiphlrwmomemntmaelaspinethakb suny eriykkhuaebbniwa khukhuepxrthvsdi BCSbardin khuepxr aelachrifefxr idsrang aebbcalxngkhxngrabbkhxngtwnaywdyingthiprakxbipdwy swnkhxngkarnaaebbpkti aelaswnthiekidcakxntrkiriyakarcbkhukhxngxielktrxn emuxnamakhanwnodyichthvsdisnamechliy samarthhasmkarkhxngxunhphumiwikvtikhxngtwnaywdying smkarkhxngpraktkarnixosothpaelaxun emuxphicarnathvsdi BCS caphbwamikhakhngtwaebb universal ekidkhun 3 khux khaxtraswnkhxngchxngwangphlngngantxsxngethakhxngxunhphumiwikvtmikhaethakb 3 53 khasmprasiththikhxngixosothpmikha 0 5 aelakhakarkraoddkhxngkhwamcukhwamrxnthixunhphumiwikvtimikha 1 42 aelacakthvsdi BCS thaihsamarththanayidwatwnaywdyingaebbdngedimcamixunhphumiwikvtiimekin 35 ekhlwinxangxingCooper Leon November 1956 Bound Electron Pairs in a Degenerate Fermi Gas Physical Review 104 4 1189 1190 doi 10 1103 PhysRev 104 1189 ISSN 0031 899X London F September 1948 On the Problem of the Molecular Theory of Superconductivity Physical Review 74 5 562 573 doi 10 1103 PhysRev 74 562 subkhnemux March 3 2012 Bardeen J March 1955 Theory of the Meissner Effect in Superconductors Physical Review 97 6 1724 1725 doi 10 1103 PhysRev 97 1724 a href wiki E0 B9 81 E0 B8 A1 E0 B9 88 E0 B9 81 E0 B8 9A E0 B8 9A Cite journal title aemaebb Cite journal cite journal a access date txngkar url help Cooper Leon November 1956 Bound Electron Pairs in a Degenerate Fermi Gas Physical Review 104 4 1189 1190 doi 10 1103 PhysRev 104 1189 ISSN 0031 899X Bardeen J April 1957 Microscopic Theory of Superconductivity Physical Review 106 1 162 164 Bibcode 1957PhRv 106 162B doi 10 1103 PhysRev 106 162 subkhnemux May 3 2012 a href wiki E0 B9 81 E0 B8 A1 E0 B9 88 E0 B9 81 E0 B8 9A E0 B8 9A Cite journal title aemaebb Cite journal cite journal a imruckpharamietxr coauthors thuklaewn aenana author help The BCS Papers L N Cooper Bound Electron Pairs in a Degenerate Fermi Gas Phys Rev 104 1189 1190 1956 2011 03 10 thi ewyaebkaemchchin J Bardeen L N Cooper and J R Schrieffer Microscopic Theory of Superconductivity Phys Rev 106 162 164 1957 2008 07 09 thi ewyaebkaemchchin J Bardeen L N Cooper and J R Schrieffer Theory of Superconductivity Phys Rev 108 1175 1957 aehlngkhxmulxun Theory of Superconductivity 1964 ISBN 0 7382 0120 0 Introduction to Superconductivity ISBN 0 4864 3503 2 Superconductivity of Metals and Alloys ISBN 0 7382 0101 4 Feldman Dmitri Eds 2010 ISBN 978 981 4304 64 1 a href wiki E0 B9 81 E0 B8 A1 E0 B9 88 E0 B9 81 E0 B8 9A E0 B8 9A Cite book title aemaebb Cite book cite book a CS1 maint multiple names authors list lingk