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低温与超导状态下GBW “瘦身”的原因
时间:2023-08-24
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你们有没有想过,为什么在低温和超导状态下,GBW(晶格振动)会变得如此之小?今天,微碧将和大家共同来探讨这个有趣的问题!

老样子,先和微碧一起来简单了解下低温和超导这两个概念。

低温,顾名思义,就是比常温低的温度,通常指的是接近绝对零度的温度。而超导,则是指某些材料在低温下电阻为零的奇妙现象。

当我们将这两种现象结合起来,就会知道 GBW 在低温和超导状态下为何变得如此微小。

GBW,全称晶格振动,是固体材料中离子或原子在晶格结构中做周期性振动的现象。在常温常压下,GBW 的表现得相当活跃,但当温度降到一定程度,它就会像一个调皮的孩子被家长管教一样,变得规规矩矩,不再那么随意。

那么,这个“一定程度”的温度到底是多少呢?

这得从低温和超导的原理说起:

在低温下,固体材料的原子间距会发生变化,原子振动的能量也会降低。这就好像我们在冬天里,会把双手插进口袋里取暖,原子们也会在低温下紧紧依偎在一起,以降低自身的能量。而在超导状态下,原子间的电阻会变为零,电流可以在材料内部畅通无阻。

举个生活例子:我们在玩滑滑梯时,摩擦力为零,然后就可以毫无阻力地滑下来。

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那么,低温和超导状态下的 GBW 为什么会变小呢?

这就涉及到一个重要的物理现象——“自发对称破缺”

在低温和超导状态下,材料的晶格结构会发生变化,原本对称的结构会被破坏,呈现出一种不对称的状态,而这种不对称状态会导致 GBW 的能量降低。

与此同时,由于在低温下,超导材料的电阻突然变为零,其内部电子运动呈现出特殊的规律。也就是说,电流可以在材料内部畅通无阻,使得 GBW 无法在材料内部肆虐,只能“老实本分”地待着。

低温条件下,超导材料的临界磁场会增大,这意味着在相同的磁场下,超导材料的临界电流会减小。而临界电流和 GBW 参数之间存在直接的关系。因此,在低温和超导状态下,为了满足临界电流的减小,GBW 参数也会相应地减小。

好了,今天微碧和大家的探讨就到这里啦!喜欢的话可以关注和点个赞哦!创作不易,您的支持会是微碧持续创作的更大动力!我们下期再见!


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