超導體
氣體液化問題是19世紀物理學的熱點之一。1894年荷蘭萊頓大學實驗物理學教授卡麥林?昂內斯建立了著名的低溫試驗室。1908年昂內斯成功地液化了地球上最后一種“永久氣體”-氦氣，并且獲得了接近絕對零度(零下273.2攝氏度，標為OK)的低溫：4.25K-1.15K(相當于零下攝氏度)。為此，朋友們風趣地稱他為“絕對零度先生”。這樣低的溫度為超導現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)提供了有力保證。經(jīng)過多次實驗，1911年昂內斯發(fā)現(xiàn)：汞的電阻在42K左右的低溫度時急劇下降，以致完全消失卿零電阻)。1913年他在一篇論文中首次以“超導電性”一詞來表達這一現(xiàn)象。由于“對低溫下物質性質的研究，并使氦氣液化”方面的成就，昂內斯獲1913年諾貝爾物理學獎。
“超導電性”現(xiàn)象被發(fā)現(xiàn)之后，引起了各國科學家的關注和研究，并寄予很大期望。通過研究，人們發(fā)現(xiàn)：所有超導物質，如鈦、鋅、銘、鉛、汞等，當溫度降至臨界溫度(超導轉變溫度)時，皆顯現(xiàn)出某些共同特性：(l)電阻為零，一個超導體環(huán)移去電源之后，還能保持原有的電流。有人做過實驗，發(fā)現(xiàn)超導環(huán)中的電流持續(xù)了二年半而無顯著衰減;(2)完全抗磁性這一現(xiàn)象是1933年德國物理學家邁斯納等人在實驗中發(fā)現(xiàn)的，只要超導材料的溫度低于臨界溫度而進入超導態(tài)以后，該超導材料便把磁力線排斥體外，因此其體內的磁感應強度總是零。這種現(xiàn)象稱為“邁斯納效應”。
超導電性的本質究竟是什么，一開始人們便從實驗和理論兩個方面進行探索。不少著名科學家為此負出了巨大努力。然而直到50年人才獲得了突破性的進展，“BCS”理論的提出標志著超導電性理論現(xiàn)代階段的開始“BCS”理論是由美國物理學家巴丁、庫珀和施里弗于1957年首先提出的，并以三位科學家姓名第一個大寫字母命名這一理論。這一理論的核心是計算出超導體中存在電子相互吸引從而形成一種共振態(tài)，即存在“電子對”。
1962年英國劍橋大學研究生約瑟夫森根據(jù)“BCS”理論預言，在薄絕緣層隔開的兩種超導材料之間有電流通過，即“電子對”能穿過薄絕緣層(隧道效應);同時還產生一些特殊的現(xiàn)象，如電流通過簿絕緣層無需加電壓，倘若加電壓，電流反而停止而產生高頻振蕩。這一超導物理現(xiàn)象稱為“約瑟夫森效應”。這一效應在美國的貝爾實驗室得到證實。“約瑟夫森效應”有力的支持了‘BCS理論”。因此，巴丁、庫怕、施里弗榮獲1972年諾貝爾物理獎。約瑟夫森則獲得1973年度諾貝爾物理獎。
超導體的研究進入60年代以來，重。已逐漸轉向對超導新材料的開發(fā)方面。開發(fā)高臨界溫度的超導材料將能為超導體的大規(guī)模應用創(chuàng)造條件。
德國物理學家柏諾茲和瑞士物理學家繆勒從1983年開始集中力量研究稀土元素氧化物的超導電性。1986年他們終于發(fā)現(xiàn)了一種氧化物材料，其超導轉變溫度比以往的超導材料高出12度。這一發(fā)現(xiàn)導致了超導研究的重大突破，美國.中國、日本等國的科學家紛紛投入研究，很快就發(fā)現(xiàn)了在液氮溫區(qū)獲(-196C”以D得超導電性的陶瓷材料，此后不斷發(fā)現(xiàn)高臨界溫度的超導材料。這就為超導的應用提供了條件。帕諾茲和繆勒也因此獲1987年諾貝爾物理獎。[-(@_@)-]
超導電性現(xiàn)象被發(fā)現(xiàn)之后，不少人就想到了如何應用的問題。由于當時很多問題在技術上一時還難以解決，應用還只是可望不可及的事情。隨著近年來研究工作的深入，超導體的某些特性已具實用價值，例如超導磁浮列車已在某些國家進行試驗，超導量子干涉器也研制成功，超導船、用約瑟夫森器件制成的超級計算機等正在研制過程中，超導材料已經(jīng)深入到科研、工業(yè)和人們的生活之中。