Немного о парах Купера

  Учился я как-то в средней школе, и была у нас физичка. Суровая — страх. Строила всех рядами и колоннами, получить у нее четверку это была высшая доблесть, но, надо отдать должное, учить она умела. В дальнейшем, в другой школе, потом в институте меньше пятерки по физике у меня никогда не было. Думал даже пойти по научной линии, но в 90-е добровольно уйти в науку, это надо было быть святым подвижником и уметь питаться акридами и диким мёдом, а лучше вообще ничего не есть — в наших широтах зима бывает, когда пчелы не доятся. (Это навальнятам на заметку).

Но шли годы, появился досуг какой-никакой и стало любопытно — а что там сейчас с физикой? Скоро ли к звездам полетим? Благо, в эпоху интернета любая информация доступна. Вот услышал краем уха, что за сверхпроводимость ответственны пары Купера, заинтересовался. В институте физика была непрофильным предметом, так глубоко не копали.

Открываю, значит, Википедию, читаю, закрываю Википедию… Ну, думаю, это не источник. Открываю другие сайты, читаю — да то же самое почти. И пришла мне в голову мысль. Чтоб ей не скучно было в одиночестве, решил выложить сюда, тут мыслей много, авось ко двору придется.

Попробуем по порядку.

Итак Куперовская пара — связанное состояние двух взаимодействующих через фонон электронов. Или иначе Куперовская пара состоит из двух электронов, движущихся вокруг индуцированного ими же положительного заряда. Свободный электрон зоны проводимости, двигаясь сквозь решетку и взаимодействуя с ионами, слегка «оттягивает» их из положения равновесия, создавая в «кильватере» своего движения избыточный положительный заряд.

Даже вот ссылку на источник приведу

http://dssp.petrsu.ru/p/tutori...

А теперь первый стоп. Если электрон «волочит за собой» потенциальную яму, то он будет терять энергию, и довольно скоро потеряет её всю… Чешу репу. А, понял! Электрон не только «волочит за собой», но и «толкает перед собой» другую потенциальную яму, и в неё то он «падает» с положительным ускорением, она то ему и компенсирует потерю энергии. Ладно, первый вопрос одолели, но почему об этом догадываться надо, почему не написать?

Едем дальше. Область положительного заряда создается «слева» и «справа», «сверху» и «снизу». Как же из множества электронов выбирается именно тот, один, единственный? Снова чешу репу… Ага, видимо, между электронами должно быть некое характерное для данной температуры, типа решетки и массы атомов, расстояние. И тот электрон, что ближе всех к этой дистанции, и обладающий к тому же антипаралельным спином и противоположными значениями импульса, и вступит во взаимодействие. Гм, и много таких наберется? Ну, ладно, это не невозможно, а значит, имеет право быть.

Продолжаем. Диаметр куперовской пары довольно велик: от 0,1 до 1 мкм. Стало быть, летая по кругу, электрон проходит через дефекты кристалла, дислокации и др. Такая пара должна развалиться, разве нет? Ну, бог с ним, введем допущение, что у нас идеальный монокристалл.

Из за своих размеров пары, совершенно явно, должны перекрываться. Как же электрон пары А лихо пролетает через область положительного заряда пары Б, не меняя вектора своего импульса? Тут мне не помогло даже усердное чесание затылка.

Но это все цветочки. Как выяснилось, электроны – фермионы, так что в заданном состоянии не может быть более одного электрона. Это, если я все правильно помню, принцип Паули. А теперь внимание: Электроны, входящие в куперовскую пару, имеют противоположно направленные спины. Поэтому спин такой пары равен нулю и она представляет собой бозон. К бозонам принцип Паули неприменим, и число бозе-частиц, находящихся в одном состоянии, не ограничено. Источник

http://www.ngpedia.ru/id241238...

А почему собственно? Почему принцип Паули не действует на «спаренный» электрон? Он что, перестал быть электроном? Шарада.

Ну, и вишенка на торте: образование куперовских пар зависит от того, что делают все другие электроны. Имеется сильная корреляция между куперовскими парами, они не являются независимыми объектами. Источник:

http://fiz.1september.ru/2005/...

Почему? Как они прут строем через дислокации, дефекты металла, «волоча за собой» свои «положительные хвосты». Опять же, в движении, просто за счет сложения векторов импульсов, они уже не будут направленны строго навстречу, а образуют эдакую «рогульку». Казалось бы, ну и что? Но, как мы помним, антипараллельность - это непременное условие существования пары…

От так мы и объяснили сверхпроводимость. Конечно, и даже наверняка, я чего то недопонимаю. Возможно, чтоб осознать эту модель «отличникОвых» мозгов мало, надо быть, как минимум, кандидатом физико математических наук… В общем, опус первый, просьба ногами сильно не бить, конструктивная критика приветствуется.