Bednářský pár

Cooperův pár je vázaný stav dvou elektronů  interagujících přes fonon . Má nulový spin a náboj rovný dvojnásobku náboje elektronu. Poprvé takový stav popsal Leon Cooper v roce 1956, který uvažoval pouze o zjednodušeném dvoučásticovém problému. Korelované páry elektronů jsou zodpovědné za jev supravodivosti . [2]

Model polarizační přitažlivosti elektron-elektron

Pro jednoduchost uvažujme jednoduchou kubickou krystalovou mřížku s periodou sestávající z kladně nabitých jednomocných iontů o hmotnosti a elektronu pohybujícího se Fermiho rychlostí podél libovolné osy symetrie (obr. 1). Navíc budeme uvažovat o interakci na Když elektron letí mezi ionty, které jsou mu nejblíže, získávají hybnost ve směru kolmém na pohyb elektronu:

Působením tohoto pulsu se ionty přemístí, jak je znázorněno na obr. 1. V tomto případě se kinetická energie , kterou iont získá během interakce, změní na potenciální. Pohybující se elektron je tedy následován oblastí přebytečného kladného náboje, která vytváří negativní (atraktivní) potenciál pro další elektron (obr. 2a). Když do vytvořené potenciálové jámy vstoupí další elektron, jeho potenciální energie se sníží a mezi párem elektronů vznikají přitažlivé síly. V tomto případě přitažlivost vzniká pouze tehdy, když se elektrony pohybují různými směry (obr. 2b). Navíc pro vytvoření Cooperova páru musí být spiny elektronů opačné (antiparalelní).

Uvažovaná interakce má jednorozměrný charakter. Z kvantové mechaniky je známo, že v jednorozměrném (a také ve dvourozměrném) případě se v potenciálové jámě vždy vytvoří vázaný stav (v třírozměrném případě musí být potenciálová jáma dostatečně hluboká, aby vznikla vázaný stav). Proto interakce elektron-iont (interakce elektron-fonon ) vždy vede k vytvoření korelovaného stavu páru elektronů, nazývaného Cooperův pár . Protože rotace každého páru je nulová, páry mohou být hrubě považovány za Bose částice , schopné tvořit Bose kondenzát . V tomto případě je k rozbití jednoho Cooperova páru nutné vynaložit poměrně hodně energie, protože takový zlom je doprovázen změnou energií všech ostatních párů, jejichž počet je makroskopicky velký. Tato okolnost je způsobena působením Pauliho principu pro elektrony, které tvoří páry: dva elektrony, které patřily do přerušeného páru, blokují dva stavy v prostoru hybnosti, které již nepřispívají k tvorbě zbývajících párů. Z tohoto důvodu je v excitačním spektru soustavy mezera, která vede k fenoménu supravodivosti.

K úplnému vysvětlení párování elektronů je nutné použít aparát kvantové mechaniky .

Viz také

• Supravodivost
• BCS teorie

Odkazy

• Ginzburg VL Supravodivost: předevčírem, včera, dnes, zítra. - díl 170. - 2000. - S. 619-630 [1]
• Shmidt VV Úvod do fyziky supravodičů. — M.: URSS, 2000.

1. ↑ Cooper, Leon N. Vázané elektronové páry v degenerovaném Fermiho plynu  // Physical Review  : journal  . - 1956. - Sv. 104 , č. 4 . - S. 1189-1190 . - doi : 10.1103/PhysRev.104.1189 . - .
2. ↑ Cooper, 1956 .

Slovníky a encyklopedie	Velká Katalánština velká čínština Skvělý norský Velký Rus Britannica (online) Britannica (online)
V bibliografických katalozích	GND : 4346549-3