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紀念他的最好方式,就是記住他的工作

我們知道,在金屬和某些特定合金中,電流可以在原子之間移動從而導電。

但是電子的無組織移動會導致原子振動,因此電子移動會受到阻力,這就是所謂的電阻。

1911年,荷蘭物理學家Heike Kamerlingh Onnes 有一個驚人的發現。他對在低溫下物質所呈現出的性質特別感興趣,並成功的在非常低溫的條件下成功地將氦氣液化。這使他可以研究氦在氣相和液相的熱力學性質。當Onnes探索汞的電導率時,他驚訝地發現當汞被冷卻至接近絕對零度(零下273.15攝氏度)時,

電子可以通行無“阻”。他將這個“零電阻狀態”稱為“超導電性”。

為什麼會這樣?解釋著一現象的理論在約50年後才出現。這是由物理學家John Bardeen、Leon Cooper和Robert Schrieffer所提出的BCS理論。該理論提到,電子在超導體中,會形成一對對的電子對,稱為“Cooper對”。在低溫環境下,材料中帶正電荷金屬原子的結構會形成一個通道,Cooper對便沿著這個通道均勻的流動,不會引起原子振動,即為超導現象。這就好比是氣體遇冷時會凝結出水滴,

電流在極低溫下也會使電子“凝結”出電子對。

這些超導體被稱為 I 型超導體。它們都是金屬超導體,並且具有邁斯納效應,即在超導態下,只要磁場強度不超過特定極限,它們就會抵消周圍的磁場。如果外部磁場過強,超導體的超導性能就會消失。

1950年,兩名蘇聯物理學家 Vitaly L. Ginzburg 和 Lev Landau 提出一種描述超導等現象的數學模型。他們的理論試圖描述在當時已知的超導體中的超導電性和磁場的臨界強度。Ginzburg 和 Landau意識到,如果要解釋超導體和磁場間的相互作用,他們需要引進一個有序參數(一個波函數)來描述在材料中超導凝結的密度。

於我而言,實驗總是靈感的來源。

——Alexei Abrikosov

當時,郎道的學生 Alexei Abrikosov 正在莫斯科的物理問題研究所工作,

他被由不同元素構成的合金的資料迷住了。這些合金在低溫時也能變成超導體,但跟I型超導體不同,因為它們即使在強磁場下依然會保持其超導性。這些超導體缺乏或者只有部分邁斯納效應,被稱為II型超導體。面對這種情況,BCS理論就束手無策了。

基於 Ginzburg 和 Landau 的工作基礎上,Abrikosov對他們的方程經過一番沉思後,發現了他們錯過了方程的一個解。

他的理論預言在合金中,這些超導體中的電流形成了一個個小漩渦,就如同水流中的漩渦一樣,這些旋渦形成了一個有序的點陣。這樣可以使超導體中電子運動的阻力消失,又可以使磁場能夠從點陣中的通道通過。

舉個例子,在混亂的人群中想要過馬路會遇到許多阻力,而如果人群排列整齊有序,前進的阻力就大大減少。Abrikosov在數學上分析了有序參數如何描述超導體中產生的漩渦,並解釋了外加磁場如何沿著漩渦的通道穿過超導體。此外,隨著磁場的增強,他也能夠預測漩渦的數量是如何增加的;而一旦這些漩渦的核心重疊,材料中所具備的超導性質便會消失。

阿爾貢國家實驗室的材料科學部門的主任Michael Norman用錘子敲擊桌面的例子來打比方。I型超導體就像是易碎的桌面,只要用力敲擊,就會打碎整個桌面。而如果用錘子用力敲II型超導體的桌面,只會擊穿一個洞,但桌子仍然是站立的。這些洞就是小漩渦,而剩下的就是超導體。

對超導性的理解帶來了一些應用技術革命。今天,在醫學上的核磁共振成像MRI(因為MRI影像的解析度與外加磁場的強度有關)以及物理學中的粒子加速器(比如位於歐洲的大型強子對撞機),都是利用II型超導體。

1928年6月25日,Abrikosov出生于莫斯科,父母都是物理學家。1951年他在物理問題研究所獲得博士學位。1965年-1988年期間一直在朗道理論物理研究所工作。1991年,前往美國的阿爾貢國家實驗室,1999年成為美國公民。2003年他被授予諾貝爾物理學獎,以表彰他在超導體領域中做出的開創性貢獻。

2017年3月29日,Abrikosov由於心臟病發作,在家中去世,享年88歲。而他所做出的貢獻將永遠被我們銘記。

舉個例子,在混亂的人群中想要過馬路會遇到許多阻力,而如果人群排列整齊有序,前進的阻力就大大減少。Abrikosov在數學上分析了有序參數如何描述超導體中產生的漩渦,並解釋了外加磁場如何沿著漩渦的通道穿過超導體。此外,隨著磁場的增強,他也能夠預測漩渦的數量是如何增加的;而一旦這些漩渦的核心重疊,材料中所具備的超導性質便會消失。

阿爾貢國家實驗室的材料科學部門的主任Michael Norman用錘子敲擊桌面的例子來打比方。I型超導體就像是易碎的桌面,只要用力敲擊,就會打碎整個桌面。而如果用錘子用力敲II型超導體的桌面,只會擊穿一個洞,但桌子仍然是站立的。這些洞就是小漩渦,而剩下的就是超導體。

對超導性的理解帶來了一些應用技術革命。今天,在醫學上的核磁共振成像MRI(因為MRI影像的解析度與外加磁場的強度有關)以及物理學中的粒子加速器(比如位於歐洲的大型強子對撞機),都是利用II型超導體。

1928年6月25日,Abrikosov出生于莫斯科,父母都是物理學家。1951年他在物理問題研究所獲得博士學位。1965年-1988年期間一直在朗道理論物理研究所工作。1991年,前往美國的阿爾貢國家實驗室,1999年成為美國公民。2003年他被授予諾貝爾物理學獎,以表彰他在超導體領域中做出的開創性貢獻。

2017年3月29日,Abrikosov由於心臟病發作,在家中去世,享年88歲。而他所做出的貢獻將永遠被我們銘記。