邮票上的物理学史——低温物理学

低温物理学中所谓的低温，指的是能量可以和零点能相比的温度．零点能是一个纯粹量子力学概念．温度越低，原子或分子的运动越慢，其动能小到可以与零点能相比，这就使其量子特性充分显示出来．低温下突出的物理现象中超导电性(超导)和超流动性(超流)都属于宏观量子效应．     

2003年的诺贝尔物理奖

2003年的诺贝尔物理奖授予了低温物理领域的三位物理学家，他们是Alexei A、Abrikosov(阿布里柯索夫)，Vitaly L．Ginzburg(京茨堡)以及Anthony J．Leggett(莱格特),此奖用以表彰前两者在超导电性方面的贡献，后者为在超流方面作出的贡献.大家知道，自然界中的微观粒子服从量子力学规律；     

无尽的探索——写在超导电性发现100周年

在凝聚态物理领域,没有一门学科像超导电性一样,历尽百年坎坷,却依然生机勃勃,吸引着科学家及大众的探索热情.本文简要叙述了超导电性发现100年来的重要历史事件.从昂纳斯发现汞具有超导电性开始,到铌锗合金;从高温超导电性的发现到二硼化镁,铁砷超导体;从BCS微观理论到目前的理论混乱状态.超导电性的历史就是一幅跌宕起伏和蕴含...     

低温超导物理学中的重要实验史话

综观超导发展史，实验既是创立超导理论的基础，也是检验超导理论的惟一手段。正是实验的发展，不断揭示了超导的各种新现象，日益加深着人们对超导电性的认识，促进了超导物理学的发展和应用。文章回顾了低温超导发展过程中的一些重要实验，探讨了这些实验的思想及其对超导发展的重要促进作用。通过对超导实验历史材料的研究，我们不仅可以学到科研技能和了解科学新现象的发现过程，而且可以学到正确的科研态度和方法。     

A-B效应的动力学机制及其实验验证方案

主要讨论了A-B效应所产生的动力学机制，指出运动电子所产生的磁场和外磁场的相互叠加是产生A-B效应的动力学原因。如果能够屏蔽掉运动电子所产生的磁场使之不能和外磁场相互叠加，那么A-B效应也将随之消失。为了验证这一结论，提出了一种新的实验方案，该方案可以对A-B效应的动力学机制做出明确的判断。 关键词： A-B效应 超导电性 迈斯纳效应 介观物理     

零电阻温度高于100K的纯Bi-Sr-Ca-Cu-O材料的制备及其超导电性

采用固相反应法制备名义组分为 Bi_3Sr_2Ca_2Cu_3Oy(3223),Bi_2Sr_2Ca_3Cu_3Oy(2223),Bi_2Sr_2Ca_6Cu_7Oy(2267)的纯 Bi-Sr-Ca-Cu-O 体系的样品.对样品进行了物相分析.电阻率和磁化率测量,结果表明:①组分为3223,2223样品的零电阻温度分别为110.5K 和101K,样品的零电阻温度 T_(ce)与其高 T_c 相的含量并无十分明显的联系;②样品中富 Bi 比富 Ca 更有利于提高零电阻温度.作者认为,样品中富 Bi 有利于改善晶界的导电性能,是提高零电阻温度的主要因素.     

氦的液化和超导电性的发现

 十九世纪后半叶,在研究气体的性质随压强和温度变化的关系上,荷兰物理学家作出了重要贡献.1873年、苑德瓦尔斯(Van der Waals)在他的博士论文《气态和液态的连续性》中,提出了包括气态和液态的“物态方程”,即范德瓦尔斯方程.1880年、范德瓦尔斯又提出了“对应态定律”,进一步得到物态方程的普遍形式.在他的理论指导下,英国人杜瓦(J.Dewar)于1898年实现了氢的液化。他所在的荷兰莱顿大学发展了低温实验技术,建立了低温研究所.这个研究所的创始人就是著名低温物理学家昂纳斯(K.Onnes,1853-1926).     

零电阻为106.5K的单相超导化合物Bi1.65Pb0.35Sr2Ca2Cu3Oy的制备与超导电性

采用固相反应法合成了名义组份为Bi_2-xPb_xSr₂Ca₂Cu₃O_y (x=0.30;0.35;0.40;0.45)的样品。对样品进行了物相和结构分析,同时测量了电阻-温度关系和直流磁化率。结果表明:x=0.35的样品为单相材料,X射线相分析和电子衍射表明其相结构类似2223相,为四方结构,其晶格常数为a=b=5.414?,c=37.106?,且沿a,b两个方向都观察到调制结构。电阻和直流磁化率测量结果显示:在温度高于50K以上,仅存在一个107K超导相。此外,单相材料的制备条件(组分、烧结温度、室温下淬火及淬火速率)非常苛刻。如同1-2-3相材料一样,氧含量不仅影响样品的成相规律、零电阻温度,而且还严重影响其正常态的输运性质。 关键词：     

约瑟夫森效应的发现

基于史料、阐述了约瑟夫森效应的发现过程。     

锶镁掺杂钡位对Y-123超导性能和晶体结构的影响比较

采用四引线法对掺杂样品YBa2-xMgxCu3O7-δ和YBa2-xSrxCu3O7-δ(x=0.0～0.2)的超导电性能进行了系统测量,发现随着镁和锶掺杂量的增加,样品的超导转变温度总体呈明显降低趋势.同时利用XRD对系列样品YBa2-xMgxCu3O7-δ和YBa2-xSrxCu3O7-δ的晶体结构进行研究,发现随着掺杂量的增加,样品的晶体结构由正交相向四方相转变.初步分析了钡位镁和锶掺杂所引起的晶体结构变化对超导电性的影响.该研究结果为高温超导机理的进一步研究提供了实验资料.     

超导电性的量子特征

大量实验事实及量子力学理论已证明微观粒子的运动会表现出一系列量子化特征．因此,过去人们通常认为量子效应是微观粒子所独有的．在本文中,我们通过超导体的一些奇特现象,论述了超导电性的量子特征;阐明在一定条件下由大量微观粒子组成的宏观物体也具有量子化效应,宏观可测量也可以是量子化的,这种宏观量子效应仍可用量子力学理论来研究．     

高压在高温超导研究中的应用

叙述了高压方法在高温超导研究中的应用概况，着重介绍了用高温高压法合成高温超导新材料、在新材料探索中高压的特点和所起的作用，以及高压合成和原位测量过程中引发的一些物理问题，指出高压方法是高温超导研究中一个十分重要的手段．     

一种基于迈斯纳效应的超导电机

超导电机是基于低温环境下超导体迈斯纳效应应用的一种新型旋转电机．该电机有常规电机无法比拟的优良特性：具有高速，结构简单和低损耗的特点．近年来得到发展，特别是在航空，航海，卫星等高科技领域的应用．本文讨论了应用迈斯纳效应的超导电机的工作原理，电机的设计方案．着眼于工程制造，应用有限元方法针对电机设计进行了可行性分析，并对电机性能进行了理论评估．     

稀土元素Ce/Eu共掺杂对Bi-2201相微结构和超导电性的影响

我们采用传统固相反应法成功制备了系列多晶样品Bi_(1.6)Pb_(0.4)Sr_(2-x)(Ce_(1-y)Eu_y)_xCuO_z(x=0.1,0.2;0≤y≤1),并且用XRD和电阻率分别对其晶体结构和输运性质进行了研究.XRD结果表明,当Ce/Eu共掺杂量x=0.1时,样品成单相,当x=0.2时,会有杂相出现;随着Eu掺杂量的增加及相应Ce掺杂量的减少,样品的晶胞参数a,b稍有增大,晶胞参数c则显著增大;电阻率测量表明,随着Eu掺杂量的增加,样品的超导转变温度Tocnset可以提高到21K,Ce掺杂对超导电性有一定的抑制作用,而Eu掺杂却能够改善超导电性,其中Tconset随Ce/Eu掺杂量的变化可以用电荷转移模型进行合理解释.     

金属氢超导性能的研究

 本文用强耦合超导理论研究了金属氢的一些超导性能，求出了具有超导性的金属氢的同位素效应值，热力学临界磁场，比热和T_c，H_c及Δ对有效声子谱α²F(ω)的泛函导数：dT_c/dα²F(ω)，dH_c/dα²F(ω)和d(2Δ/k_BT_c)/dα²F(ω)等与ω的关系曲线，说明超导性的一些参数与金属氢的电子-声子作用的关系。     

铁磁复合对Bi2212相超导电性的抑制

我们成功制备了由高温超导Bi2212相和铁磁LCMO相两相复合的系列陶瓷样品．复合陶瓷样品的相分析表明无杂相生成，电阻温度曲线显示出铁磁性LCMO相对Bi2212相超导电性有显著抑制作用，随LCMO相含量增加，复合样品的超导转变温度逐渐降低，进而失去超导电性．在分析实验数据基础上，我们对铁磁性LCMO相对Bi2212相超导电性的影响进行了研究，并简要探讨了铁磁复合对Bi2212相超导电性抑制机理．     

超导材料的各向异性特征与超导转变温度T_c

在本文中,以电声子机制超导电性理论为基础,用电负性均衡原理研究了由于超导材料的各向异性引起的电子态密度分布的不均匀性,晶格稳定性的差异性及超导材料中元素成键特征对超导转变温度影响的特征,提出了在各向异性的超导材料中电声子机制可以产生高的超导转变温度Tc.     

晶格常数与掺杂MgB2体系超导电性及硬度均衡值ηcp的关系

依据现有的MgB2掺杂实验,通过对掺杂MgB2体系超导电性与其晶格常数的研究,发现具有较好的规律性.因此本文提出用晶格常数作为掺杂MgB2超导电性的一个判断标准.为了得到晶格常数随掺杂元素及掺杂比例的变化规律,我们又研究了晶胞体积与掺杂MgB2体系硬度均衡值ηcp的关系,发现也具有较好的规律性.这些结果对掺杂二硼化镁超导电性的研究工作及今后实验工作者掺杂元素和掺杂比例的选取都有很好的指导意义.