2017-05-10高一（9）刘珈征上海市上海中学

2017年4月23日，来自复旦大学的封东来教授为我们带来有关超导的讲座。其幽默的风格与生动的讲解，让那一波三折的超导史呈现在同学们面前。开场那神奇的超导材料在磁场中的悬浮现象便引起了大家的浓厚兴趣。

人们学文学是为了更美地表达事物，学科学则是为了更好地理解世界。现阶段我国人民的科学常识还不够，所以人们需要培养基本的科学素养和科学的思考方法。此次讲座便是封教授向同学们科普一下凝聚态物理中最激动人心的一部分——超导。

超导现象是指物质在降到接近绝对零度时，电阻率突然降为零的现象。最早是在Hg中发现的。当T>Tc时磁场可通过物质，但当T<Tc时磁场便被排斥，这就是Meissner效应。超导的应用范围十分广泛，比如强电应用与弱电应用。在弱电应用中最神奇的便是可以在飞机中通过应用超导原理来检测地磁场的微弱变化，甚至可以探测到一艘潜艇的出现。

  说完了超导的定义与应用，就真正进入了“爱恨情仇”的阶段。首先是机理探索，由“BCS”三人发现即Bardeen与他的两位学生Cooper与Schrieffer。通俗来说常规超导的原理是：当一个电子穿过晶体时，会使晶格发生畸变，第二个穿过晶体的电子便会受到这个畸变晶格的影响，从而仿佛感受到了第一个电子的吸引，这两个电子因此形成所谓Cooper Pair，两者动量和自旋大小相等方向相反，并结合成对，在宏观上便表现出超导的性质。这个理论研究过程也是充满竞争与遗憾的。除了以上这三人还有两位——“幸运儿”与“神棍”。幸运儿是指Ivar Giaever。他仅凭兴趣，以一个工程师的身份便用实验验证了电子隧穿效应并获得了诺奖，最终还是以一个工程师的身份快乐地生活着。Brian David Josephson则是勇于挑战Bardeen的权威，证明直流电通过超导——绝缘层——超导结构会成为交流电这一结论是正确的。

其次是战斗民族——俄罗斯（苏联）科学家的出场，诸如Landan、Ginzburg、Abrikosov对于超导领域都有杰出贡献。

在常规超导被攻克后，科学们仍不满足，开始研究“陶器（稀土）”超导，即重费米子超导。之后又进入“青铜时代”，即铜氧化物高温超导。Hg-Ba-Ca-Cu-O在高压下超导温度已提高到了160K。然而，这些实验背后的原理仍是未知数，有支持电声子相互作用的传统派，也有支持电子自旋间相互作用配对的一派。

现在是中国雄起的“铁器”时代。封教授讲述了一则轶事。科大陈仙辉教授做出了43K的Fe高温超导，突破了40K的大关。他交给王楠林教授测量，可王教授的课题组已经做出了41K的超导体。要知道物理界只有第一没有第二。王教授自愿让陈教授的文章先发表，虽然失去了不少荣耀，但也因此获得了学界的更大尊重。

封教授展望未来的“铱金时代”，并指出，刚刚被实现的金属氢已可能是室温超导，常温超导将不再是幻想，很可能成为现实，并广泛运用于人们的生活中。