В 1956 году физик-теоретик Купер дал квантовое объяснение явлению сверхпроводимости.
По-возможности популярно оно звучит так:
При очень низких температурах в кристаллической решётке металла исчезают тепловые колебания, но остаются так называемые "нулевые колебания", существование которых вытекает из Гейзенберговского "Соотношения Неопределённостей". Такие колебания решётки получили красивое название "фононы". (По аналогии с фотонами, это как бы кванты звуковой энергии).
Итак, согласно теории Купера, эти самые нулевые фононы своими толчками соединяют взаимоотталкивающиеся отрицательные частицы электроны в некие 'пары' (которые по имени автора идеи и были названы 'Куперовскими парами'). И за счёт этого 'парообразования' сопротивление металла электронам исчезает и возникает состояние сверхпроводимости, обнаруженное голландским физиком Каммерлинг-Оннесом в 1911 году.
Мне представляется такое объяснение по меньшей мере непонятным и невнятным. Сплошная болтовня с частым употребление слова 'квантовый'.
Я уже писал как-то, что в любой профессии есть свой жаргон. Один из методов использования этого жаргона скрыть своё непонимание и незнание -- это обозначить 'НЕЧТО' каким-нибудь заумным словечком и добавить ещё слово 'специфический'.
Физики квантовики обожают шаманский термин 'КВАНТОВЫЙ и СПЕЦИФИЧЕСКИ КВАНТОВЫЙ'. При этом у человека, не посвящённого в таинства этого раздела физики, возникает мистический ужас, мурашки бегают по спине туда-сюда и он с величайшим почтением внимает к подобной тарабарщине, как к некому АБСОЛЮТНО НЕДОСТУПНОМУ его убогому умишку высшему откровению, доступному, конечно же, лишь ИЗБРАННЫМ. Эдаким шаманствующим жрецам, свободно владеющим сложными математическими умопомрачительными сальто-морталле.
То есть перед нами - обычные шарлатанские трюки шаманов и жрецов некой религии или суеверия, которые позволяют этим 'служителям' жить ХОРОШО и есть булки с чёрной икрой. Точно так же дурак и невежда, ухитрившийся получить диплом врача, а по уровню своего бездумия не годится даже у уборщики мусора, не умея поставить правильный диагноз, вещает, важно по-Воробьяниновски надув щёки: ВИРУС!.
Такой же 'вирус' используют и шаманы-физики, произнося слова 'сугубо квантовый', этим скрывая своё полное непонимание того, о чём так важно рассуждают!
После этого краткого введения перехожу к сути дела.
При чём здесь 'НУЛЬ-ЛУЧ'? Это первый вопрос.
При том, что используется тот же 'Принцип Наложения Противоположностей'.
Итак, электроны, заряженные отрицательно частицы и потому, будучи одноимёнными, отталкиваются с большой силой друг от друга. Например, сила их отталкивания превышает силу их гравитационного притяжения в десять в тридцать шестой степени раз, то есть единица с тридцатью шестью нулями!!! Силы электрического взаимодействия, вообще, очень мощные и лишь 137 раз слабее ядерных!
НО!!!
Необходимо учесть, что у электронов есть так называемый, и, конечно же. 'Специфически квантовый' момент инерции, называемый 'СПИНом'. В переводе с английского - 'вращением' вокруг собственной оси. Идея его принадлежала первично Ральфу Кронигу, но вошла в физику с именами других авторов - Самуэлем Абраамом Гаудсмитом и Джорджем Юджином Юленбеком. Писал уже пару раз об этом, поэтому не стану задерживаться.
Это не 'специфически квантовое' явление или понятие, а ДЕЙСТВИТЕЛЬНОЕ вращение электрона вокруг своей оси.
Вращение заряженной частицы создаёт естественно и её магнитное поле. То есть электроны - не только электрически заряженные частицы, и но маленькие и чрезвычайно мощные магнитики. Что такое их 'сила' наглядно показывает кусок железа, притягиваемый к магннту. Явление ферромагнетизма как раз и обусловлено тем, что в любом веществе, обладающим способность намагничиваться, как железо (отсюда и название 'ФЕРРО', от латинского названия элемента железа ФЕРРУМ) есть некие области спонтанного, самопроизвольного намагничивания, называемые ДОМЕНАМИ. Это как бы природные минимагнитики. В обычном состоянии они ориентированы хаотически, произвольно, поэтому общее магнитное поле куска железа нуль. Магнитики уравновешивают своими полями друг друга. Но как только такой кусок попадает во внешнее магнитное поле, эти домЕны начинают или ПОВОРАЧИВАТЬСЯ по полю или РОСТИ. Так магнитно нейтральный кусок железа становится сам сильным магнитом.
Пока понятно?
Если 'да', двинемся дальше.
Итак, электроны в металле при обычных температурах движутся хаотически. Когда их рой под действием электрического поля начинает дрейфовать вдоль проводника, мы называем это электрическим током. Но электроны в этом облаке продолжают двигаться с большими скоростями чисто хаотически. А само облако крайне медленно ползёт вдоль проводника.
Для сравнения туча. Внутри тучи мощные потоки воздуха вызывают сильные хаотические движения сконденсировавшихся капелек, но сама туча может 'ползти' по небу довольно
медленно. (Те, кто в самолёте 'пробивал' такие тучи, чувствовал иногда рывки и сотрясения корпуса самолёта - это и есть те хаотические струи и завихрения),
Колеблющаяся кристаллическая решётка при 'обычных' температурах вносит ещё больший беспорядок в это хаотическое метание электронов, причём электроны сами тоже раскачивают её (нагревая проводник) и силы МАГНИТНОГО ПРИТЯЖЕНИЯ между электронами недостаточно велики, чтобы противостоять электрическому отталкиванию. При ультранизких температурах 'нулевые' колебания решётки НЕ СБЛИЖАЮТ электроны (как это принято думать у квантовиков), а просто НЕ МЕШАЮТ магнитикам-электронам сцепиться в пары своими магнитными полями, преодолев электрическое отталкивание, которое, конечно, продолжает действовать и поэтому образуется некая пространственно разделённая пара двух магнитиков. Суммарный спин этой пары - нуль, то есть их магнитные поля компенсировали друг друга.
Но почему всё же эти пары вдруг приобретают способность двигаться между атомами и ионами кристаллической решётки БЕЗ СОПРОТИВЛЕНИЯ? ТО есть БЕЗ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ? Откуда вдруг взялась эта загадочная сверхпроводимость?
Какая разница, в паре электроны или они по-одиночке движутся по проводнику???
А разница именно в том, что хоть электрический заряд пары стал вдвое больше, зато их индивидуальные магнитные поля уравновесили друг друга!
(Аналогия с 'НУЛЬ-ЛУЧОМ'!).
Ну, и что? Они что, перестали сталкиваться с кристаллической решёткой?
В некотором смысле 'ДА'!.
Они и раньше, при обычных температурах, вовсе НЕ СТАЛКИВАЛИСЬ с ионами проводника. Он воздействовали на них своими НЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ, а магнитными полями!!!
Когда электроны объединились в магнитные пары их заряды не исчезли, а наоборот, увеличились вдвое, но это нисколько не помешало возникновению сверхпроводимости!
Значит НЕ ИХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПОЛЯ создавали сопротивление проводника!
Зато их магнитные поля В ПАРЕ дали общий 'магнитный' НУЛЬ!
Именно ЭТО и вызвало появление сверхпроводимости!!!
Электрическое сопротивление вещества возникает из-за МАГНИТНОГО взаимодействия спинов электронов с кристаллической решёткой или просто с атомами и ионами вещества.
Таково простое, понятное, не заумно чванливое и СОВЕРШЕННО НЕ ОБЩЕПРИНЯТОЕ объяснение сверхпрводимости!
Без всяких важных надуваний щёк!
Если я ошибаюсь, пусть меня поправят старшие (по физике) товарищи.
20 XI 2019
P.S. Интересно было бы создать поток Куперовских пар в вакууме и посмотреть на их поведение при разных скоростях, бомбардируя ими некие мишени в ускорителе, или в электронно-лучевых трубках или их дифракцию на щелях и отверстиях.
Как создать такой поток?
Взять два потока электронов и повернуть их спины в противоположных направлениях, потом смешать эти два потока, так что суммарный спин пар будет нуль. Или воздействовать на этот смешанный поток слабыми электромагнитными пульсирующими полями, имитирующими 'нулевые колебания' кристаллической решётки, или пропустить поток через тонкую фольгу металла, охлаждённую до температуры сверхпроводимости.
Повторить опыт Девиссона-Джермера с дифракцией электронов на кристаллической решётке, Или опыт Сушкина, Бибермана и Фабриканта, но вместо отдельных электронов использовать Куперовские пары.
P.S. Уважаемый автор Саша R. специалист-физик, судя по стилю мышления и широкой эрудиции, указал мне в своих комментариях на слабость моей гипотезы о 'самостийном' соединении электронов в Куперовские пары. Приведя соответствующие вычисления, он доказал, что кинетическая энергия элекронов недостаточна, чтобы сблизить их настолько, что силы притяжения их магнитных моментов окажутся больше кулоновских сил взаимного отталкивания.
Хотя я нисколько не сомневаюсь в верности его расчётов, я, тем не менее, допускаю, что само применение абсолютно верных формул не было достаточно оправданным в данном случае и вычисления следовало проводить по другим формулам.
Однако, если даже допустить полную правомерность доводов оппонента, мне пришла мыслишка в голову, что можно объяснить 'сцепление' электронов в пары тоже 'внешним фактором', исходящим из кристаллической решётки металлов, но никак не её слабенькими 'нулевыми' колебаниями. Если принять мою гипотезу о 'фантомных' зарядах, которую я развиваю уже довольно долго в разных заметках, то есть о спонтанно и хаотически возникающих в любых веществах электрических зарядах, вызванных случайными колебаниями электронных облаков СВЯЗАННЫХ в атомах и молекулах электронов, то они вполне могли бы взять на себя эту 'почётную' миссию - сближение электронов до уровня, когда их магнитные поля преобладают на кулоновскими. Эта гипотеза, кстати, сразу 'автоматически' подкрепляет мысль о том, что куперовские пары рождаются и распадаются ПРИ ЛЮБЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ. Но только при очень низких, близких к абсолютному нулю, пары эти сохраняют своё существование произвольно долго, ибо слабые нулевые колебания решётки уже не способны их разрушить.
Поскольку эта мысль пришла ко мне под прямым воздействием критики Саши R., то считаю необходимым выразить ему мою дополнительную признательность за такую 'стимуляцию'!