超导¶
Onnes：
- 氦液化，1908
- 超导现象，1911
- 把爱因斯坦放走了
- 测量出真知！
表征超导体的重要物理量¶
- 临界温度 \(T_C\)
- 临界磁场 \(H_C\)
- 外加磁场破坏超导态
- 临界电流密度 \(J_C\)
超导量子干涉仪（SQUID）
超导理论：BCS 微观理论
Bardeen, Cooper, Schrieffer
- 电子配对：Cooper对
预言：
\[ k_B T_C = 1.14\hbar \omega_c e^{-\frac{1}{N(0)V}} \]
- 德拜温度 \(\omega_c \sim 1/\sqrt{m}\)
- 费米面态密度 \(N(0)\)
BCS 的精髓：散射配对
London 公式
\[ \vec{j} = \frac{n_s e^2}{m} \vec{A} \]
分类¶
- I 类
- 理想抗磁性（Meissner效应）
应用¶
强电¶
- 超导强磁场
- 限制：临界磁场 \(H_c \sim 20 \, \mathrm{T}\)，超导失效
- NHMFL 混合磁体 (\(\sim 45 \mathrm{T}\))：超导磁体在外面，水冷线圈在里面（反过来就超导体失效了！）
- MRI
- 需要非常稳定的 \(0.5 \sim 2 \, \mathrm{T}\) 磁体
- NMR
- 超导磁悬浮列车
- 超导储能装置
- 超导飞轮
- 大量储能、瞬间释放，可用于军事
- 超导变压器
- Fermi 实验室超导对撞机
- 超导电缆
- Tokamak 核聚变实验装置（EAST）
- 国际热核实验堆（ITER）计划
- 核聚变发电？
- 超导舰艇电磁推进装置
- PPMS 系统
弱电¶
以 Josephson 效应为基础，建立极灵敏的电子测量装置为目标的超导电子学。
- SQUID 磁强计
- 大面积探矿、地震预报 etc.
- 生物医学电信号探测
- 超导量子计算机
- 铝制
- 采用传统半导体芯片的微加工技术
- 成熟的外场调控技术，量子态可精确制备、调控、测量
- 超导单光子探测器（SNSPD），量子雷达