超导电性

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超导电性是许多元素、化合物及合金在极低温下呈现的一种性状。在超导态中，物体的热、电、磁等性质与正常态迥异。超导体奇特的性质激发人们努力探究并促进了许多新型器件的发展。超导电性是荷兰人H·昂内斯在1911年发现的。1913年他由于对低温研究的贡献荣获诺贝尔奖金。他意外地发现当冷却到4°K(－269℃)时汞丝的电阻突然消失了。他还发现如果使超导材料通过足够大的电流或施以足够高的磁场可以使它回到正常状态。当时这一切都没有理论解释，人们相信除零电阻现象外，超导体别的性质都与正常材料一样，1933年迈斯纳发现超导体有高抗磁性，使磁场不能透入，后来称这现象为迈斯纳效应。它揭示超导电现象关联到能量的变化，所以同年就有人考虑从正常态的超导态的转变是一种热力学的可逆变化。迈斯纳效应的发现也导致1934年建立一个系统地阐述超导体的电磁性质的理论，它预言超导体有一个电磁穿透深度，1939年被实验证实。1950年超导临界温度的同位素效应的发现使人们清楚地认识到关于超导性的理论必须考虑点阵振动对自由电子的影响。1957年由巴丁，库珀和施里弗三人提出超导基础理论(简称BCS理论)。它奠定了此后超导理论工作的基础，并给以前(1950)朗道和京茨堡提出的一个重要模型提供了依据。这模型有助于深入理解包括磁通量子化现象的超导体的各种电磁性质。1962年约瑟夫森预言当两块超导体间发生电接触时将出现某些在宏观尺度上显示量子力学效应的电磁性质。以后在许多实验中都观察到了这类现象。超导电的理论已为广泛的实验所检证，其中包括如超声吸收实验，核－自旋现象，低频红外吸收，电子隧道效应等等。这些方面的测量结果也使人们对各类超导体的详细性质得到更好的了解。在经验规律上探索高临界温度和高临界磁场超导体的工作多年来也取得了显著的进展，特别是马蒂亚斯的贡献。