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安德烈夫反射(Andreev reflection)是描述一个电子入射超导体(S)和正常金属(N)之现象,是由俄国物理学家亚历山大·F·安德烈夫首度发现。当电子过入射超导体和正常金属之间时,在正常金属这边会形成一个与之前入射电子自旋相反的电洞,而在超导体的另一边会形成一个库柏对(两个自旋不同电子纠缠在一起状态) 所谓正常金属, 这里指在费米面附近, 相反自旋态密度相同的金属


中文名:安德烈夫反射

外文名Andreev reflection

提出者亚历山大·F·安德烈夫

应用学科物理学

适用领域范围:超导体

适用领域范围:原子物理


超导体

超导体(superconductor),指可以在在特定温度以下,呈现电阻为零的导体。零电阻和完全抗磁性是超导体的两个重要特性。超导体电阻转变为零的温度,称为超导临界温度,据此超导材料可以分为低温超导体和高温超导体。这里的“高温”是相对于绝对零度而言的,其实远低于冰点摄氏0℃。科学家一直在寻求提高超导材料的临界温度,高温超导体的最高温度记录是马克普朗克研究所的203K(-70°C)。因为零电阻特性,超导材料在生成强磁场方面有许多应用,如MRI核磁共振成像等。

自旋

量子力学中,自旋(英语:Spin)是粒子所具有的内禀性质,其运算规则类似于经典力学的角动量,并因此产生一个磁场。虽然有时会与经典力学中的自转(例如行星公转时同时进行的自转)相类比,但实际上本质是迥异的。经典概念中的自转,是物体对于其质心的旋转,比如地球每日的自转是顺着一个通过地心的极轴所作的转动。

首先对基本粒子提出自转与相应角动量概念的是1925年由拉尔夫·克罗尼希乔治·乌伦贝克山缪·古德斯密特三人所开创。他们在处理电子的磁场理论时,把电子想象为一个带电的球体,自转因而产生磁场。后来在量子力学中,透过理论以及实验验证发现基本粒子可视为是不可分割的点粒子,所以物体自转无法直接套用到自旋角动量上来,因此仅能将自旋视为一种内禀性质,为粒子与生俱来带有的一种角动量,并且其量值是量子化的,无法被改变(但自旋角动量的指向可以透过操作来改变)。

自旋对原子尺度的系统格外重要,诸如单一原子质子电子甚至是光子,都带有正半奇数(1/2、3/2等等)或含零正整数(0、1、2)的自旋;半整数自旋的粒子被称为费米子(如电子),整数的则称为玻色子(如光子)。复合粒子也带有自旋,其由组成粒子(可能是基本粒子)之自旋透过加法所得;例如质子的自旋可以从夸克自旋得到。[1]


参考文献

  1. [de Gennes, P. G. (1966). Superconductivity of Metals and Alloys. New York: W. A. Benjamin. ISBN 978-0-7382-0101-6.]