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超导玩的是非线性: wliming 2010-2-27 16:31; 我最近用格林函数做超导的推导发现，超导相互作用引起明显的发散，大致上按格点数的平方发散。我领悟到，超导相互作用是非线性的。想想G-L方程，这一点也是很显然的。平均场消除了这个非线性，但我不想用平均场。我不知道该如何处理这个发散的问题。; 个人分类: 物理学|1553 次阅读|4 个评论

超导需要无穷长程作用: wliming 2010-2-10 11:08; 超导的相互作用是很奇特的。无论是BCS还是D波超导的相互作用都是一种长程作用。超导的非对角长程序也表明，这样的长程作用是超导所必须的。而且，这种长程相互作用不随距离衰减。; 个人分类: 物理学|1932 次阅读|7 个评论

微波物理学中超导性应用的简单小结: williammilo 2010-2-8 09:59; 我的博客已经搬家到 xiongbox.com 欢迎访问熊伟博士的网站！本文永久链接 http://xiongbox.com/微波物理学中超导性应用/ 1.超导性的微波应用是利用超导隧道效应制成的检测器、混频器、参量放大器和压控振荡器等可有效地工作于短毫米、亚毫米和远红外波段，具有噪声低、频带宽、响应速率快等优点。超导隧道效应在上述波段的应用已成为开发电磁波资源的有效手段。有关的器件制备、电路设计、工作机理等方面的研究亦已逐渐形成专门领域，常称为超导性的微波应用或超导性的高频应用。常见的检测器采用超导隧道结，并偏置在准粒子隧道效应伏安特性的非线性拐角附近。 2.响应率已接近每输入一个光子即可产生一个电子的量子极限。混频器可分为基波混频、谐波混频和自本振混频等工作方式。在基波混频的方式中除了噪声低之外，所需本振功率极小（约１０瓦数量级），还可能提供变频增益。在谐波混频的工作方式中谐波次数可达几十至几百，尤其适用于频率综合或激光频率计量等方面。在自本振混频的工作方式中，利用超导隧道器件上所加直流偏压产生的高频振荡作为本振并与信号混频。 3. 改变直流偏压可以使本振频率在较大的范围内变化。利用这种特性还可制成压控振荡器。每微伏偏压所对应的振荡频率高达４８４兆赫，故特别适用于远红外波段。利用超导隧道器件呈现参量电感的性质，可以制成三光子或四光子式的参量放大器，提供优良的噪声、增益、带宽特性。上述各种器件已用于微弱信号接收、频率计量、等离子体诊断和基础研究等方面。在较低的频率下，超导器件还可用于功率和衰减的精密测量、高稳定度谐振腔、快速瞬态信号波形的精密测量以及模拟－数字变换器等方面。; 个人分类: 电子信息工程与计算机科学|2597 次阅读|0 个评论

单原子层超导体——超导体到底可以有多薄: msxue2004 2010-1-20 15:34; 日前，清华大学物理系薛其坤院士和陈曦、贾金锋组成的研究团队，与中科院物理所马旭村研究组、清华大学物理系王亚愚教授、香港中文大学林海青教授以及美国宾州州立大学刘荧教授等合作，发现在生长于硅衬底上的单原子层金属薄膜中存在超导现象。单个原子层是一个实际材料所能达到的极限厚度，因而该工作给出了超导体到底可以有多薄这一问题的明确答案。相关研究成果刊登在2010年1月10日《自然物理学》（ Nature Physics ）的在线版上。在降低温度时某些材料会进入超导状态，人们称这类材料为超导体。在超导状态下，材料的直流电阻为零，并且其内部不允许磁力线穿过，即具有完全抗磁性。超导是自然界中的一个重要宏观量子现象，自从荷兰科学家Onnes于1911年发现超导现象的近一百年来，超导电性的研究和超导材料的探索一直是物理学最重要的研究方向之一。作为一种典型的相变现象，超导电性随着材料维度的降低而逐渐受到抑制，比如薄膜的超导转变温度相比块材有显著下降。因而，超导体的极限厚度是一个长期令人关注但悬而未决的问题。薛其坤、陈曦和贾金锋的研究团队组建于2006年。在过去三年多的时间里，他们致力于超高真空低温扫描隧道显微镜（STM）、原子力显微镜和角分辨光电子能谱等实验技术的发展，并将STM隧道谱的稳定性和能量分辨率提高到同类仪器的国际领先水平。STM是一种能够得到原子级分辨（看到原子）的实验手段，是二十世纪最重要的发明之一，为研究物理学、化学和材料科学中各种新奇量子现象提供了一个重要工具。STM的发明人Binnig博士和Rohrer博士因此获得1986年的诺贝尔物理奖。Rohrer博士受薛其坤院士的邀请曾先后两次来访清华，并于2007年3月在清华论坛做过演讲。清华物理系的研究人员利用自己发展的高能量分辨扫描隧道谱，在生长于硅单晶表面的铅和铟的单原子层薄膜中观察到了超导能隙和磁通涡旋的形成。这表明尽管这些薄膜只有一个原子层的厚度，它们仍然是超导体。这项工作对于拓展超导的研究范围以及探索超导机理等具有非常重要的意义，同时也说明清华物理系的研究人员在原子水平上控制材料的生长，以及高灵敏度实验技术的发展等方面均进入国际先进水平之列。评价：牛牛牛！这是在国内做基础研究最好的团队之一了！; 个人分类: 生活点滴|3915 次阅读|1 个评论

对高温超导费米弧和费米口袋实验的疑问: wliming 2010-1-18 17:14; 哪位来解释一下： 1. 图1bcdef中峰值都大约位于横轴的动量0.55 \pi的位置，可是，图1a的峰值却在0.45\pi的位置，这是怎么回事? 2.费米弧，也就是图3f 中红色实心原点是怎么通过图3h,j观察出来？ http://www.sciencenet.cn/m/Print.aspx?id=279256 1986 年铜氧化物高温超导体的发现,对凝聚态物理提出了许多根本性而又极具挑战性的重要问题。铜氧化合物高温超导体的母体为反铁磁绝缘体, 随着载流子的引入，它逐渐演变为金属和超导体。研究发现, 在掺入少量载流子的欠掺杂区域，高温超导体表现出的一系列奇异的正常态(超导温度Tc以上)性质，明显偏离经典的金属理论--朗道费米液体理论。一个尤为奇异的现象是在欠掺杂区域赝能隙的存在。在传统超导体中，超导能隙(打开电子对所需要的能量)只有在材料进入超导态(Tc以下)才打开。但在铜氧化物高温超导体的欠掺杂区域，在Tc以上一定的温度范围，尽管材料还没有超导，已经有所谓的赝能隙打开。理解欠掺杂区域的奇异物性,特别是赝能隙的本质及其与超导电性的关系，对理解高温超导机理具有关键的作用。高温超导体的母体在掺入少量载流子后的欠掺杂区域，费米面应具有什么样的拓扑形状？这是理解高温超导体奇异物性的最基本的问题, 也是20多年来在理论和实验两方面一直争议不断的重要问题。在理论上，不同的理论框架对费米面的拓扑形状给出截然不同的预言。如有的认为可能形成大的费米面，有的认为应该形成费米弧 (Fermi arc), 有的则认为应该形成费米口袋(Fermi pocket). 在实验上，不同的实验方法得到的结果也不一致。如近期的一系列量子振荡实验，表明在欠掺杂样品中可能存在费米口袋. 角分辨光电子能谱(ARPES)作为对费米面能够进行直接测量的实验手段，得到的结果都是支持费米弧的图像。中科院物理所周兴江研究小组，利用超高分辨率的真空紫外激光角分辨光电子能谱，在对铜氧化物高温超导体的电子结构研究中,取得重要进展。他们在实验上不仅直接观察到费米口袋的存在，而且观察到费米口袋和费米弧的共存。相关结果发表在2009年11月19日出版的 Nature 上（Jianqiao Meng et al., Nature 462(2009)335），在超导领域引起强烈反响。图1. 激光角分辨光电子能谱测量的欠掺杂Bi2(Sr2-xLax)CuO6 (x=0.73, Tc=18K) 样品的费米面（图1a）和对应的能带结构(图1b-f)。图1中的主费米面LM和费米面LP形成一个闭合的费米口袋（Fermi pocket）. 图1显示的是采用真空紫外激光角分辨光电子能谱测得的欠掺杂Bi2201高温超导体的费米面(图1a) 及相应的能带结构（图1b-f）。图1中除了强信号的主费米面LM外，还观察到另外3个弱费米面。其中，费米面LP与主费米面LM相交，形成一个封闭的费米面--即费米口袋。通过仔细的实验和分析，可以排除LP费米面是由非本征因素引起的可能性。而且LP的信号强度不到主费米面LM的1/20。因此，真空紫外激光角分辨光电子能谱仪的高精度和高数据质量，对能观察到费米口袋起着重要的作用。图2. Bi2(Sr2-xLax)CuO6样品的费米面随掺杂的演变: (a). x=0.84, Tc=3k; (b). x=0.73, Tc=18K; (c). x=0.60, Tc=26K; (d). x=0.40, Tc=32K. 在Tc=18K(b)和26K(c)的样品中可以看到费米口袋，但在重欠掺杂的Tc=3K样品（a）和在最佳掺杂的Tc=32K样品(d)中则没有观察到费米口袋。费米口袋表现出特别的掺杂依赖关系。图2显示的是4种不同掺杂的Bi2201样品测得的费米面。其中前3个样品为欠掺杂样品，超导转变温度分别为3K（图2a），18K (图2b)和26K（图2c），第4个样品为最佳掺杂（图2d）。可以看出，费米口袋在最佳掺杂样品中没有出现（图2d），而在重欠掺杂的样品中也没有观察到（图2a）。费米口袋只在欠掺杂区域，适当的掺杂范围才出现（图2b和2c）。图3.Bi2201超导体（Tc=18K）中费米口袋和费米弧的共存。图3a显示的是超导态的费米面。图3 b和3d则分别显示的是沿着主费米面LM和费米口袋LP上的光电子能谱曲线。图3f显示的是正常态的费米面及相应的光电子能谱曲线（图3g-j）。一个尤为独特的现象是费米口袋和费米弧的共存。图3显示的是在超导温度以上（图3上半部分）和以下（（图3下半部分）分别测得的费米面以及费米面上对应的光电子能谱曲线，由此可以获得能隙的信息。由图3c和3e可以看出，在超导温度以下，主费米面LM和费米口袋LP上都形成了各向异性的超导能隙。但在超导温度以上的正常态，由图3h和3j可以看出，费米口袋LP上的能隙已消失，但主费米面LM只在节点区域的能隙消失，而在远离节点靠近反节点区域能隙依然存在。图3f中以紫色实心圆点表示在费米口袋LP和主费米面LM上能隙消失的区域，由此可以看出，主费米面上的无能隙区域（费米弧）的长度，看来要比费米口袋长。这就形成了一个有趣的费米口袋（无能隙LP和部分无能隙LM形成的封闭费米面）和费米弧（主费米面LM上的无能隙区域）共存的现象。实验观察到的费米口袋为空穴型, 它的面积大小与样品的掺杂浓度相对应（图2i）。这些结果，加上费米口袋在布里渊区中的位置（图2i）以及独特的掺杂演变（图2），对确立欠掺杂区域费米面的形状，检验已有的各种理论提供了重要的信息。对实验观察到的费米口袋的形成机理，有些理论显然不符。基于P. W. Anderson最初提出的共振价键理论（RVB）的唯象理论，在几个重要的方面和实验观察到的费米口袋符合较好，但仍有不一致之处。在正常态费米口袋和费米弧的共存，则是目前理论完全没有预计到的新的情形。因此，该研究结果, 对理解高温超导体奇异正常态的的性质，检验和建立新的理论，具有重要的推动作用。相关工作得到科学院，基金委和科技部项目的资助。（来源：中国科学院物理研究所）; 个人分类: 物理学|3025 次阅读|4 个评论

掺杂后的铜氧化合物强关联体系退局域化: wliming 2009-11-22 18:35; 半满的强关联体系中的电子是严重局域化的。也就是说，每个格点上有而且只有一个空位。但是，我们必须认识到，铜氧化合物的强关联事实上是通过-2价氧离子发生的。掺杂后，氧离子上出现空穴，使得氧离子两边的铜离子之间的强关联大大减弱，从而导致铜离子上的空穴退局域化。这样的退局域化效应对高温超导应该有重大影响。; 个人分类: 物理学|1746 次阅读|5 个评论

本网好像只有曹天德一个人整天聊超导: wliming 2009-11-17 23:33; 我以关键词超导搜了一下本网的博客，几乎全是曹大侠的信息。好像做超导的人大都不来这里。不知是不是这样。; 个人分类: 物理学|1697 次阅读|0 个评论

日本发现制作铁基超导的简易方法: wliming 2009-11-11 11:42; 此次日本的联合研究小组开发出的简易制造方法具体操作为，在一根直径6毫米的铁质细管中填入硒碲化合物，再将其拉长，封入石英玻璃管中进行热处理。在处理过程中，铁与硒、碲会发生化学反应，从而制造出由铁、硒、碲构成的超导体线材。; 个人分类: 科普|1684 次阅读|0 个评论

谁来讲十分钟：There and back again: from magnets to superconductors: GrandFT 2009-11-10 19:44; 谁来讲十分钟： There and back again: from magnets to superconductors A theory of novel phase formation near quantum critical points suggests that large fluctuations lead to magnetic analogs of inhomogeneous superconductivity. 详细文献： G. J. Conduit, A. G. Green, and B. D. Simons, Inhomogeneous Phase Formation on the Border of Itinerant Ferromagnetism , Phys. Rev. Lett. 103 , 207201 (2009) .; 个人分类: 讨论班课题推荐|2514 次阅读|0 个评论

超导的长程关联是无法理解的: wliming 2009-11-6 18:00; 超导需要一个极其特殊的相互作用，它是两个电子之间的短程吸引力，但又是长程关联的。所谓长程关联，意思是一对电子和无穷远处的一对电子之间有关联。用通常的wanier展开（紧束缚近似），你几乎根本无法理解这样的相互作用是如何发生的。原因是，WANIER函数随距离快速衰减，不同格点上的重叠积分几乎为0. 所以，长程关联是不存在的。相同格点的重叠积分导致HUBBARD模型的在位排斥项。相邻格点的重叠积分给出短程关联。这正是相互作用的单中心，双中心问题。; 个人分类: 物理学|430 次阅读|2 个评论

忐忑不安等待科学审判: wliming 2009-11-6 11:59; 我的一个文章 ARXIV: 0910.5871，自己感觉还是有一定价值的（是我所有垃圾文章中唯一有价值的），它提供了一个正确理解超导能隙的对称性的统一模型。简单地讲，我严格推导并配合数值计算表明，超导能隙对称性事实上是晶体点群对称性的结果，现在所观察到的S波，D波的各种能隙对称性如S, S^-, D_{x^2-y^2}, D_{xy} 等都可以得到统一的描述，尤其是当前的铁基超导的能隙也能纳入这个框架。这个思想受到了物理所王云平研究员的启发（他在本网有博客）。本网短信有故障，无法联系云平兄，在此招呼一声。等待科学审判。; 个人分类: 物理学|843 次阅读|8 个评论

我所认识的铁基超导体: wliming 2009-10-19 17:32; 我来班门弄斧科普一下。 1. 铁基超导体是FeAs经多种元素掺杂的化合物。铁基超导转变温度最高已达到55K左右。超导主要发生在FeAs平面上。FeAs形成正方晶格，Fe离子位于格点上，每个正方格子的中心有一个As离子，但在正方格子的一条对角线上，As稍微高出正方格子的平面，而在另一条对角线上，As离子稍微低于这个平面。 2. 铁基超导体的费米面有两个，一个位于扩展布里渊区的中心点（GAMMA) 周围，形成空穴口袋，另一个位于扩展布里渊区边线的中点(M)周围，形成电子口袋。由于As离子的位置破坏四重旋转对称，我们需要取大一些的原胞，每个原胞包含两个Fe离子，这样的原胞对应的布里渊区称为折叠布里渊区。在折叠布里渊区中，空穴口袋和电子口袋的个数都是两个。 3. 铁基超导体的正常态是自旋条纹状的反铁磁态，沿着正方格子的一条边，所有离子的自旋方向相同。沿着相邻的一条平行边，自旋方向相反。 4. 铁基超导体的能隙基本上被肯定是S波对称，但是，能隙的数值在空穴口袋处和电子口袋处反号，能隙大小也不同。另外，不同的掺杂，也可能容许其他对称性的能隙存在。有待补充和修正。; 个人分类: 科普|2762 次阅读|1 个评论

向同行隆重推荐《超导，超流和凝聚体》: wliming 2009-9-12 11:41; 这本书是牛津大学的研究生教材（英文版），比较系统地论述了超导超流的基本现象和物理本质。书中关于相干态，G-L方程，超导序参量，位相劲度等重要基本问题的论述，常常让人有恍然大悟之感，甚至让人心中顿生灵感（有没价值是另一回事）。所以，我向同行隆重推荐这本书。; 个人分类: 物理学|2277 次阅读|0 个评论

探寻不同量子干涉现象中的共性规律: 热度 1 yunping 2009-4-18 19:48; 苹果下落和天体运行在常人看来是完全无关的两件事情，但几百年前的牛顿偏偏从这两件不搭界的现象中找出了它们共有的规律。我在上篇博文中提到的德波罗意和爱因斯坦也是因为认识到光子和其他普通粒子中所具有的本质共性，分别预言了普通粒子的波动性和玻色爱因斯坦凝聚。他们二位在没有现成的关于普通粒子直接观测现象的情况下，能够作出如此富于想象力的推断，真的太了不起了。当然前面的牛顿更了不起，因为当时不管是苹果下落还是天体运行都不知道怎么回事，牛顿完全是从无到有给出了统一的解释。而从已经熟知的现象中总结共性规律，则要简单容易得多。我们可以先列出同一类中所有现象已知的性质，找出它们共同存在的性质，那么这些共性大概就是这类现象中本质的特征性质了。现在已经有很多形形色色的量子干涉现象(文中图片摘自网络），如：（ 1）光子的杨氏干涉；（ 2）光子的Mach-Zehnder干涉；（ 3）真空中自由电子的AB效应；（ 4）介观环中电子的AB效应；（ 5）电子的静电AB效应；（ 6）有磁矩粒子的AC效应；（ 7）超导量子干涉；（ 8）动量纠缠的EPR双光子干涉；（ 9）不纠缠的Hong-Ou-Mandel双光子干涉（参见我的拙文《奇妙的量子效应之一：孪生子结伴而行》；（ 10）不同效应之间的量子干涉，如：单光子吸收和三光子吸收之间的干涉；（ 11）各种真实自旋和假想自旋在自旋取向( , )的二维空间中运动所导致的Berry相移引起的干涉。量子干涉现象实在太多，这样列举也肯定是挂一漏万，但受我自己的知识所限，也只能如此了。在杨氏干涉中，我们知道要有双缝，要有屏幕，光子要来自同一光源，光子走不同路径的光程差要小于光子的相干长度。在满足这些要求的前提下，我们可以在屏幕上观察到明暗相间的干涉花样（或称干涉条纹）。杨氏干涉是这样，那么其他干涉是不是也这样呢？在我贴出拙文《奇妙的量子效应之一：孪生子结伴而行》后，沈阳金属所的张志东研究员就敏锐地感觉到，这种非常奇妙的双光子干涉是不是也应该有它的干涉花样。他在第十个跟贴中问了一句这种干涉有花样吗？。这确实是一个优秀科学家应该考虑的问题。他的问题很有启发性，也促使我进一步思考。经过仔细思考后，我对这个问题作了如下答复：正象志东考虑的那样，不同体系中的干涉现象一定是存在共性的。水波干涉有花样，杨氏双缝也有干涉条纹。那这个干涉现象里对应的是什么呢。我的理解是这样的：杨氏干涉是连续的图案，而这个干涉是分立的图案。杨氏干涉在屏幕上显示随一维坐标 x连续变化的空间强弱调制，而这个干涉也是有强弱调制的，只不过它相应的x坐标只是c态、d态、ab态等三个点而已。另外杨氏干涉中，可以通过改变两个狭缝出口处子波的相对相位，可以使得屏幕上的干涉条纹明变暗，暗变明。在这个双光子干涉中也可以找到其对应的东西，只是这完全是思想实验了。我们知道玻色子有交换对称性，就是波色子之间两两交换，总的波函数不变，即交换后没有相位变化；费米子交换后，总的波函数变负，即交换后相位变；任意子（有的话）交换后，总的波函数改变 0－2 之间的一个相位。如果我们用一个可以随意改变交换相位的任意子做这样的实验，我们将看到通过连续改变交换相位，可以连续地改变干涉条纹的明暗。对于所有量子干涉现象，实际上我们都应该问：干涉条纹是什么？双缝是什么？什么是明条纹？什么是暗条纹？什么是屏幕上的位置？什么是相干长度？我觉得是挺有意思的问题，大家不妨思考一下。研究量子干涉，最理想的对象就是光子，因为光子之间在真空中是没有相互作用的，实验比较简单，解释也比较容易。用电子做研究对象，情况就复杂得多，电子之间总是存在着电磁相互作用。这些粒子之间的相互作用都是破坏粒子的相干性能的，就是说不利于干涉图样的形成。但是，幸运的是，从所有已有的干涉实验中我们可以发现，如果仅仅只有粒子之间的相互作用的影响，干涉图样的干涉周期，明暗交替规律都是不改变的，它只使得干涉条纹的调制程度降低，即明暗对比度下降。所以只要观察到显著的干涉条纹，就可以认为相互作用不重要或可重整化。介观环中电子的 AB效应就是一个很好的实例，电子在环中运动，肯定是受到其他电子的作用，并且受到各种散射，但是只有温度足够低（相干长度超过环的尺寸）就可以观察到AB效应，并且其在磁场中的干涉周期就是正好为h/e，相强相销位置也跟没相互作用情况下的单电子AB效应完全一样（在误差范围内）。这一点清楚的说明，只要我们观察到干涉，就不用过多计较相互作用的大小。超导问题是多体问题，但光说它是多体问题解决不了问题，关键是要如何简化，如何给出清晰的物理图象。超导量子干涉实验发现，干涉图样跟没有相互作用的电荷为 2e的粒子所形成的干涉条纹一模一样，说明在超导干涉实验中，我们完全可以把Cooper对当称单粒子来处理而没有问题。实际上，现在流行的理论在一定程度上也是把Cooper对当称单粒子来处理的。只是他们处理得有问题而已。综上所述，无论参与干涉的是单电子、 Cooper对，还是更多电子组成的粒子团，有一点是肯定的，通过测量干涉图样的相强相销位置，只能得到这些参与干涉的个体和环境相互作用的信息，不能得到它们个体内部相互作用或者它们之间相互作用的信息。个体之间的相互作用唯一的贡献就是破坏干涉，使得干涉条纹不清晰，它无法改变干涉条纹的明暗位置和间距。个体内部的相互作用对干涉来说完全是个黑箱，它不仅不能改变干涉条纹的明暗位置，而且也不改变干涉条纹的对比度。这就象经典力学中一个复杂系统，无论其内部如何相互作用、相互运动，只要它不跟外界作用，那么它的质心的运动状态是不会改变的。无论一个人有多大力气，他是不可能把自己提起来的。另外，超导量子干涉和介观环中电子的 AB效应都是由环中的磁通引起。两者的主要差别就在于前者是电荷为2e的粒子的干涉，后者是就是电荷为e的粒子的干涉。这两者本质上都可以看成是带电粒子的AB效应。理解介观环中电子的AB效应肯定对理解超导量子干涉有好处。科学研究就是要透过现象看本质，需要我们抓着具有简单、共性规律的主要矛盾，而把琐碎、具体的问题先放在一边。毛主席有过纲举目张的语录，其实是有一定道理的。附：我们论证高温超导波函数理论存在逻辑悖论和违背量子力学基本原理的文章 http://cn.arxiv.org/abs/cond-mat/0210285; 个人分类: 量子物理|31331 次阅读|67 个评论

给国际超导物理学家们提个建议: 热度 1 yunping 2009-4-15 19:06; 我在第一篇博文里提到了量子干涉的三个基本原理，这三个原理虽然是不依赖于量子光学存在的普遍规律，但证明这些原理的实验证据大多数来自于量子光学的研究中，量子光学领域的专家们对这些原理的认识更多地建立在丰富的感性认识的基础之上，他们能够真正理解并接受这些原理。但对固体物理领域的专家来说，就普遍缺乏这种感性认识，他们即使认可这些原理，也没有象量子光学家那样深刻理解。上个世纪初，爱因斯坦、德波罗意等人在量子力学发展过程中，表现出了非凡的理性思维。爱因斯坦在看到玻色寄来的关于黑体辐射的理论解释的论文后，能够马上想到把玻色所解决的光子问题推广到更一般的粒子上，于是有了玻色爱因斯坦统计和玻色爱因斯坦凝聚。德波罗意把光子的波动性推广到一般粒子，于是有了量子力学的物理基础。量子光学中的双光子干涉实验早在1981年就有了第一个实验，而到现在超导物理学家们还不能理解光子对和电子对的量子干涉之间有什么相通的地方。所以我建议国际上的超导物理学家们（特别是理论物理学家们）学一点量子光学，特别是其中双光子干涉的内容，不然不可能正确理解量子力学，不可能理解超导量子干涉，不可能理解超导波函数，也就不可能真正理解超导。（当然，以出文章为最终目的物理学家们不在我的建议对象之列。）量子力学是固体物理的基础，固体物理是超导物理的基础。如果一个超导理论违背量子力学，从理性的角度考虑，我们应该首先怀疑这个超导理论，而不是怀疑量子力学，因为量子力学的基础远比任何一个超导理论都要坚实得多。超导物理是凝聚态物理中最吸引人的研究领域，凝聚态物理领域里的绝大多数理论物理牛人都曾经从事过超导研究。在凝聚态物理领域里曾经获得过诺奖的理论家中几乎所有人都从事过超导研究，这些人包括 Leggett(1938-)、Abrikosov(1928-)、Ginzberg(1916-2005)、Laughlin(1950-)、De Gennes(1932-2007)、mott(1905-1996)、Anderson(1923-)、Josephson(1940-)、Bardeen(1908-1991)、Cooper(1930-)、Schriffer(1931-)、Landau(1908-1968)等，其中在1986年高温超导发现后投身于高温超导研究热潮中的就有Anderson、Schriffer、Laughlin、 Leggett、mott、Ginzberg、Abrikosov等七位，其他没有参与的要么已经过世，要么已经退出凝聚态物理圈子。可见，超导物理的研究阵容是超豪华的。但就是这样一个集中了凝聚态物理精英的研究团体，在经过了二十多年的高温超导研究以后，仍然没有能够正确理解高温超导的量子干涉，没有正确理解高温超导的超导波函数。这其中的原因，我觉得主要还在于大家都以为别人已经把它搞清楚了，那么就不值得计较了，拿来用就行了，因为还有更重要的科研任务要做。DNA双螺旋结构的发现者之一Francis Crick在参观完冷泉港国家实验室后说过这样一句话他们太忙了，忙得忘了思考。超导物理的理论家们倒没有忘了思考，但他们忘了对基本问题的思考，而把思考精力集中在那些很多假定基础上建立起来的理论的细节上。他们太忙了，忙了二十多年，没得一丝空闲，我对这种勤勤恳恳的态度深表钦佩。问题是再精美的房子，如果建造在流沙之上，那肯定只会是兔子尾巴。亚里斯多德是物理学的祖师爷，是古希腊哲学家中最博学的人物。但他有个很有名的错误观点，他认为重的物体比轻的物体下落速度快。这个观点在后来将近两千年的时间内一直被认为是金科玉律，但是四百年前的伽利略在他的《对话》一书中用极其简单的逻辑推理，三言两语就把金科玉律给否定了。在伽利略之前的近两千年时间内，也曾经有过很多优秀的科学家，他们为什么就没有发现并纠正这个错误呢？问题就出在轻信这两个字上面。知道的不等于理解的，要论证一个观点应该要用自己理解的内容去论证，而不是用那些自己仅仅知道而不理解的东西作为论据。因为如果仅仅是知道的话，就没有能力对这些内容做真伪判断。用自己不理解的东西作为论据就不是科学态度。谈到科学态度，其实我们两千多年前的孔老夫子对待知识的态度就是科学态度，《论语为政》中说:知之为知之，不知为不知，是知也。郑融老师的一篇博文标题说得好：欲识真理，勿轻信之。他在博文正文中很好地论证了，不轻信对于科学研究的重要性。附：我们论证高温超导波函数理论存在逻辑悖论和违背量子力学基本原理的文章 http://cn.arxiv.org/abs/cond-mat/0210285; 个人分类: 超导|20526 次阅读|26 个评论

超导配对和原子轨道: 热度 1 yunping 2009-1-27 07:41; 在超导文献中，我们经常可以看到s波配对、p波配对和d波配对等概念。这些概念描述的是超导电子对（Cooper对）内部两个电子（也可以是两个空穴，为了简便起见，下文中只说电子对）的配对状态。初次接触的人容易把这些概念和原子中的s、p、d轨道等概念相混淆，以为s波配对、p波配对和d波配对分别是原子中s轨道、p轨道和d轨道电子参与的配对，用固体物理的语言，就是以为是s带、p带和d带电子参与的配对。其实这样理解是错误的，参与s波配对的电子，可以是s带电子，也可以是p带和d带电子等其他带电子，还可以是s和p、s和d等杂化带的电子，甚至是固体中不同种原子的轨道之间组成的杂化带的电子。超导配对中的s波配对、p波配对和d波配对，跟原子轨道中的s轨道、p轨道、d轨道确实不是一码事，但它们之间也是有联系的。s波配对、p波配对和d波配对等概念是从原子轨道中借鉴过来的。以氢原子为例，氢原子是一个质子和一个电子组成的两体系统，而超导电子对是一个电子和另一个电子组成的两体系统。它们之间还是有一些共同之处的。在氢原子中，电子受到质子的吸引力作用，这个力场是一个中心力场，具有连续的转动对称性，这样原子的角动量是守恒的，角动量量子是一个好量子数。电子处在s、p、d等轨道，分别表示角动量量子L=0，L=1，L=2。在超导电子对中，一个电子受到另一个电子的吸引力作用，这个力场严格来说不再是中心力场，也就是说角动量不再是守恒量，角动量量子不再是一个好的量子数。幸运的是，在固体中超导电子对的角动量守恒在一定程度上是近似成立的，所以把原子中的s、p、d等概念借过来，还是有一定意义的。在传统的符合BCS理论的金属超导体中，超导相干长度远大于晶胞的尺寸，电子虽然处在以晶胞尺寸为周期的周期性的晶格场的作用下，但在相干长度的尺度下，这种由周期性势场引起的势场起伏基本已经被平滑掉。这种情况下，超导电子对的一个电子受到另一电子的吸引作用，也可以近似看成是中心力场，角动量守恒近似成立。因此，传统超导体中我们称超导配对为s波配对是没什么问题的。在氧化物超导体中，超导相干长度和晶胞的尺寸相比拟，由离子实作为中介（起作用的有可能是磁作用，也可能是电作用）的电子之间相互吸引作用，不再可以近似看成是各向同性的，也就不存在连续的转动对称性（连近似的连续对称性都没有）。在这种情况下，角动量量子数不再是一个好量子数。然而，氧化物超导体中虽然不存在连续的转动对称性，但在很多氧化物超导体中还存在分立的、以z方向为转动轴的四次转动对称性（有的是严格的，有的是近似的）。在只具有严格的四次转动对称性的情况下，总角动量量子L肯定不是一个好量子数，其分量Lz严格说也不是一个好量子数。在这种情况下，Lz=0一定与Lz=+/-4,+/-8,+/-12,...等无数不同的角动量相互混杂在一起的；Lz=+/-2与Lz=+/-6,+/-10,+/-14,...等相互混杂；Lz=+1的态一定与Lz=-3,+5,-7,+9,...等相互混杂；Lz=-1的态一定与Lz=+3,-5,+7,-9,...等相互混杂。但是，由于存在四次转动对称性，这四种混杂状态相互之间又是不混杂的，这样我们可以把含有Lz=0、并且主要成分为Lz=0的混杂态定义为s波配对态，把含有Lz=+/-2、并且主要成分为Lz=+/-2的混杂态定义为d波配对态。后面两个既相互正交又相互简并，我们可以把含有Lz=+1（或－1）、并且主要成分为Lz=+1（或－1）的混杂态态定义为p波配对态。需要指出的是，超导电子对中的两个电子是全同粒子，这一点和氢原子不同。由于是粒子全同性的缘故，超导电子对中的两个电子满足交换反对称性。如果自旋波函数交换反对称（两个电子自旋相互反平行，即单态配对），那么轨道波函数就应该是交换对称的，s波配对和d波配对属于这种情况；如果自旋波函数交换对称（两个电子自旋相互平行，即三态配对），那么轨道波函数就应该是交换反对称的，p波配对属于这种情况。文献上的说法如果与这里的说法有出入，请以这里的说法为准。呵呵。; 个人分类: 超导|25454 次阅读|3 个评论

高温超导波函数理论中存在错误的简单介绍: yunping 2009-1-9 08:05; 超导波函数是超导理论的基础，如果把超导波函数中最基本的概念搞错，那么再高深的超导理论都是空中楼阁。当今超导界关于高温超导波函数的理论正是存在着这种错误。错误的产生应该只是来自于小的疏忽，但在后面的理论发展中会被不断放大。大家都知道这样的常识，如果某人撒了一个谎，那么他以后为了避免谎言被戳穿，他需要撒几个的谎。为了圆这几个谎，他不得不撒更大、更多的谎，如此恶性膨胀。高温超导波函数理论中存在错误肯定不会仅仅在一个方面表现出来，我们发现有下面这些错误：（1）波函数理论用于解释相位敏感实验会出现悖论。（2）认为超导配对对称性可以从相位敏感实验（即超导量子干涉实验）中获得的想法违反了量子力学基本原理中粒子内部状态不可能通过干涉测量的原理【参见第一篇博文 http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=208581 中第三条原理】（3）Cooper对由两个粒子组成，要对Cooper对完全描述需要关于两个粒子位置（或动量）的双体波函数，或者是一个整体波函数加一个内部相对运动的波函数。但现在很多人用一个单体波函数号称既描述了整体又描述了内部。（4）当初常规超导体上引入能隙波函数来描述超导波函数是有前提条件的，高温超导中不满足这些条件。（5）超导序参量表示成配对粒子动量的函数本身存在逻辑错误。（6）关于相位敏感实验的理论违反了量子力学基本原理中干涉中粒子路径不可测的原理【参见第一篇博文 http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=208581 中第二条原理】（7）现在的理论还隐含着这样的错误：认为位置和动量这一对共扼量是对称的，实空间中成立的东西原封不动地搬到动量空间也认为是成立的。但事实上，超导是一个定态，能量具有确定值使得动量（Cooper对整体动量）也是确定的，而位置则不确定，位置和动量并不对称。对以上错误，我们以后会比较仔细地一一说明，这里只是简单介绍一下。其中（1）（2）（3）条在我们的论文 http://cn.arxiv.org/abs/cond-mat/0210285 中已经有所说明。; 个人分类: 超导|14436 次阅读|20 个评论

关于量子干涉的几个量子力学基本原理: 热度 1 yunping 2009-1-5 09:01; （1）量子干涉可以是粒子跟自己干涉，跟粒子之间的相互作用无关。关于这一条有一个著名的单光子干涉实验，在光子的双缝干涉实验中，把光子通量调到很低，使得光子在其相干时间内，最多只可能有一个光子通过双缝。这种情况下虽然单个光子只可能在屏幕上显示一个点，但不同时刻(在时间上不相干）通过双缝的很多光子却可以在屏幕上形成双缝干涉图象。（2）量子干涉必须在存在路径不确定性的情况下才有可能发生，当关于路径确定的信息原则上有可能被人获知时，干涉就会消失。著名的惠勒延迟选择实验（ Wheeler's delayed choice experiment ）就是关于这一条的事例。更精彩的实验是1991年在美国留学的两个中国学生在他们导师的带领下，完成的一个双光子干涉实验【PRL67, 318 (1991)】。实验表明，双光子干涉中也遵循这一原理。该实验后来在《科学美国人》上有详细报道。（3）从量子干涉实验中，人们可以得到粒子跟环境相互作用的某些信息，但永远不可能得到粒子内部状态方面的信息。到目前为止没有发现任何一个实验事实违反这一条。当今国际超导物理界对超导量子干涉的理解违背了上述量子力学基本原理，在这种理解基础上构想出的超导波函数自然也就不可能是合理的（参见我们的论文 http://cn.arxiv.org/abs/cond-mat/0210285 ）。附：因为和湖南大学刘全慧教授的讨论中受到启发，于2009年4月21日修改过第一条。; 个人分类: 量子物理|27260 次阅读|28 个评论

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