Сверхпроводимость вчера (1942-1986)

Отмечая условность временной границы между "позавчера" и "вчера", В.Л.Гинзбург переходит к феноменологической теории Гинзбурга-Ландау (1950 год), в которой сверхпроводимость описывается на языке параметра порядка. Эта теория позволила получить для сверхпроводников ряд важных термодинамических соотношений, объяснить поведение сверхпроводящих пленок в магнитном поле, эффекты переохлаждения и перегрева и т.д. В рамках теории Гинзбурга-Ландау находит объяснение и факт существования сверхпроводников первого и второго рода (Абрикосов, 1957 год). Интересно, что анализ экспериментальных данных на основе теории Гинзбурга-Ландау позволил сделать оценку эффективного заряда e*, который оказался примерно в два раза больше, чем заряд электрона. Но мысль об объединении электронов в пары тогда никому не пришла в голову, хотя к тому времени уже давно была опубликована статья Огга (1946 год), в которой выдвигалась идея о спаривании электронов с их последующей бозе-эйнштейновской конденсацией.

Прорыв наступил в 1957 году, когда Бардин, Купер и Шриффер создали свою знаменитую теорию БКШ, описав явление сверхпроводимости на микроскопическом уровне (вторая Нобелевская премия по сверхпроводимости). Теория БКШ вскрыла механизм сверхпроводимости. Было выяснено, что в его основе лежит электрон-фононное взаимодействие, которое приводит к образованию куперовских пар, переносящих "сверхток". Теория БКШ естественным образом объяснила изотопический эффект, открытый в 1950 году, и, что очень важно, позволила выразить критическую температуру Tc через фононные и электронные характеристики. В результате этого появилась возможность вести осмысленный поиск новых сверхпроводников с более высокой Tc из числа материалов с большими значениями дебаевской температуры и константы электрон-фононного взаимодействия. Для гипотетического металлического водорода была предсказана огромная Tc = (200 - 300) К. Но теперь "подкачал" уже эксперимент. Максимум, чего удалось добиться за 30 лет со времени публикации БКШ - это повысить Tc до 24 К в NbGe (1973 год).

А теория продолжала развиваться и в другом направлении. В 1964 году Литтл и Гинзбург независимо высказали идею о возможном нефононном механизме сверхпроводимости в низкоразмерных (квазиодномерных или квазидвумерных) системах. Было показано, что замена фононов на экситоны (возбуждения подсистемы связанных электронов) в принципе позволяет повысить Tc до (50 - 500) К. Однако поиск таких сверхпроводников не увенчался успехом.


Сайт управляется системой uCoz