1908年，荷兰物理学家海克·昂内斯初度发现了将氦气退换为液氦的设施。这是一项了不得真实立，因为氦唯有在实足零度以上4度的时辰才会液化，也便是零下269摄氏度。其后，他把一份水银样本冷却到这个温度并通电，令他畏惧的是，他发现它莫得了电阻，这意味着莫得能量吃亏。这是特殊不寻常的惬心，因为频繁情况下，在电调换过材料的经由中，至少会吃亏一些能量。意志到这种惬心的热切性，他把这种物资的新景况称为超导体，他也因此赢得了1913年的诺贝尔物理学奖。

在一般情况下，当电调换过一种材料时，老是会有电阻，因为电子与原子碰撞会形成一些能量吃亏。但不知何以，在这种新的超导景况下，电子平直穿过材料，就像莫得任何原子挡住它们的路一样。事实上，如若你在一个超导线圈中放入电流，电流险些将遥远捏续流动，而无需增多电压或能量。超导体还有一个看起来很神奇的特质，那便是它们不错排出磁场。是以如若你把一块磁铁放在超导体上，磁铁就会悬浮起来。

超导材料怎么能完竣地传输电流而不吃亏能量？要恢复这个问题，咱们必须潜入到亚原子的基础，这意味着咱们必须调用量子力学。超导是什么？为什么它如斯特等，量子力学又是怎么施展它的？

迈斯纳效应

20世纪初，材料在很冷的温度下达到低电阻的思法被平常接纳，但东谈主们还不懂的是接近实足零度时电阻会发生什么变化？开尔文以为电子会完全住手，因此电阻会变成无限大。因此，当初度发现材料的电阻不错在特殊低的温度下变为零时，这是出乎预思的。1911年，昂内斯第一个在水银中发现了这少量，并发现它在4.2开尔文的温度下具有超导性。其后，东谈主们发现其它金属和合金不错在更高的温度下超导。但是，典型的温度仍然很冷，频繁低于150开尔文。

1933年，沃尔特·迈斯纳和罗伯特·奥克森菲尔德又有了一个要紧发现。他们发现，当金属在一个小磁场中冷却时，跟着金属变得超导，磁通量会自觉地捣毁在外，这现时被称为迈斯纳效应。频繁，物资允许磁场穿过它。但是，超导的一个性质是超导材料会排出磁通量场，换句话说，磁场不成穿过它。因此，磁铁的磁场会普及材料，以使磁通量能凯旋流向另一磁极，这也便是导致悬浮的原因。

即使在这一发现之后，仍然不知谈超导的实在原因是什么。在超导被发现的46年后，咱们才有了第一个实在的微不雅表面来形色超导发生的事情。1957年，约翰·巴丁、利昂·库珀和约翰·施里弗建议了现时被称为BCS的表面，并在1972年赢得了诺贝尔物理学奖。他们到底发现了啥？

电阻产生的原因

为了健硕电子如安在超导体中无阻力地流动，咱们当先需步调会导致阻力的原因。在金属里面，离原子核最远的最外层电子不错解放迁徙，甚而于金属不错视为被电子海包围的原子堆，电子约略以雷同流体的面容流动。如若咱们在金属的一边通电，它们不错很容易地接纳这些新电子，并在另一边推出一些电子以腾出空间，咱们把这种流动施展为电流。

但电子的流动并不完竣。当电子在材料中迁徙时，原子挡住了它们的去路，如若原子完全静止，电子就能更容易地通过材料。但频繁情况并非如斯，原子会振动，或者晶格中存在残障，电子与可能正在振动的原子发生碰撞。这将导致电子发生散射，最终将其部分能量开释给了原子，使其振动得更利害。这种增多的振动导致所有晶格振动得更多，这种较高的振动导致金属升温，这便是电阻导致能量吃亏的原因。

跟着温度的升高，原子的振动会更猛烈，这将导致更高能量的碰撞和更高的电阻。这种导致电子散射的振动不错通过裁减金属的温度来减少。但是，原子的振动不成完全住手，因为海森堡的不祥情味旨趣进行了适度，那么电阻又是怎么完全隐藏的呢？

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费米子与玻色子

同时，在太空实验成就之下，关于神舟十七号任务的执行，大家也在热议了，这究竟是怎么回事，下面我们就一步一步地来看看情况。

步调会这少量，咱们先来重温费米子和玻色子的观念。粒子齐有一个与动量关系的特质叫作念自旋，自旋并不是指物理上的旋转，而是粒子的内禀性质。这些自旋值是普朗克常数的倍数：它要么是整数倍，要么是半整数倍。具有半整数自旋的粒子称为费米子，具有整数自旋的粒子称为玻色子。举例，一个电子电子不错有+1/2或-1/2的自旋，是以它是费米子；光子不错有+1或-1的自旋，是以它是玻色子。

玻色子和费米子在亚原子水平上的举止不同。在量子系统中，任何数目的一样玻色子齐不错占据一样的能级，但费米子的情况并非如斯，两个或两个以上一样的费米粒子不成占据一样的能级，这被称为泡利不相容旨趣。通俗来说，一样费米子不成堆在一谈，而玻色子莫得这个适度，相悖它们在低温下可爱堆在一谈。

超导：库珀对

当一个电子在导体中迁徙时，它会被其他电子摒除，但它也会勾引组成金属刚性晶格的正离子。这种勾引力使离子晶格发生污蔑，使离子隐微地向电子迁徙，增多了晶格隔壁的正电荷密度。这种正电荷密度不错在远距离勾引其他电子，由于离子的移位，这种勾引力不错克服电子的摒除并导致它们两两结合。两个电子以这种面容结合在一谈，称为库珀对。

如若材料的温度弥漫低，库珀对会保捏在一谈，因为它莫得弥漫的能量分歧。然后，咱们不错将这种组合当成单独的粒子来对待。当两个电子以这种面容结合在一谈时，它们的半自旋一谈形成一个整数自旋。换句话说，它们驱动推崇得像玻色子，它们不再受泡利不相容旨趣的适度。

现时的情况是，由于恣意多个玻色子齐不错干预一样的痴呆态，库珀对的消亡驱动推崇得像一个实体。当一束玻色子冷却到低温占据最低量子基态时，就称为玻色-爱因斯坦凝合体。它们就像一个玻色子电子一样，齐处于一样的痴呆量景况。它是带负电的，因为它是由带负电的电子组成的，是以这意味着它不错导电。

正常情况下，当一个电子与一个原子碰撞并散射时，它会因为碰撞而失去一些能量。但是关于库珀对，它莫得更低的能量了，因为它们仍是处于最低的能态，是以它们不可能再吃亏任何能量了。库伯对与原子之间穷乏互相作用，灵验地导致电子流动莫得阻力，材料就变成了超导体。库珀对中的电子的互相作用特殊弱，是以超导频繁只在特殊低的温度下发生。当温度向上临界温度时，库伯对就会被约束，因为仍是有弥漫的能量将它们阐发，因此超导性就会丧失。

以上所形色的机制是对库珀对怎么形成的成例健硕，但是可能还有其他机制咱们尚未了解。