Сверхпроводимость: квантовая неопределенность числа носителей и устойчивость сверхпроводящей фазы
(Стр. 312-321)
Подробнее об авторах
Рахимов Рустам Хакимович
доктор технических наук; заведующий, лаборатория № 4, Институт материаловедения
Академия наук Республики Узбекистан
г. Ташкент, Республика Узбекистан Ермаков Владимир Петрович старший научный сотрудник, лаборатория № 4, Институт материаловедения; Академия наук Республики Узбекистан; г. Ташкент, Республика Узбекистан
Академия наук Республики Узбекистан
г. Ташкент, Республика Узбекистан Ермаков Владимир Петрович старший научный сотрудник, лаборатория № 4, Институт материаловедения; Академия наук Республики Узбекистан; г. Ташкент, Республика Узбекистан
Нажимая на кнопку купить вы соглашаетесь с условиями договора оферты
Аннотация:
Статья посвящена концептуальной связи между квантовой неопределенностью числа носителей заряда и устойчивостью макроскопической сверхпроводящей фазы. Показано, что конденсат куперовских пар с хорошо определенной глобальной фазой математически близок к суперпозиции состояний с различным числом пар, вследствие чего локальный заряд делокализован по конденсату. На основе этого тезиса развивается представление о поляризуемости сверхпроводящей среды как о параметре, контролирующем энергетическую «стоимость» перераспределения заряда и, следовательно, критические характеристики материала – ток Ic и поле Hc. Рассмотрены четыре класса систем, в которых флуктуации числа и фазы особенно существенны: тонкие пленки, гранулированные сверхпроводники, купраты и гидриды под высоким давлением. Обсуждаются экспериментальные методы выявления этих флуктуаций (СТМ/СТС-спектроскопия, импедансная спектроскопия, измерения шума) и соответствующие теоретические рамки (теория БКШ, теория Гинзбурга–Ландау, модели сильных корреляций). Сделан вывод о том, что устойчивость сверхпроводящего состояния определяется балансом между фазовой когерентностью и энергетическими затратами на локализацию заряда, и обосновано требование комплексной оценки жесткости порядка при интерпретации заявлений о высокотемпературной сверхпроводимости.
Образец цитирования:
ОБРАЗЕЦ ЦИТИРОВАНИЯ: Рахимов Р.Х., Ермаков В.П. Сверхпроводимость: квантовая неопределенность числа носителей и устойчивость сверхпроводящей фазы // Computational Nanotechnology. 2026. Т. 13. № 2. С. 312-321. DOI: 10.33693/2313-223X-2026-13-2-312-321. EDN: XERUIY
Список литературы:
Ландау Л.Д. Собрание трудов / под ред. Е.М. Лифшица. М.: Наука, 1969. Т. 1. 512 с.
Abrikosov A.A., Gorkov L.P., Dzyaloshinskii I.E. Methods of quantum field theory in statistical physics. Dover, 1975. ISBN: 978-0486428277.
Anderson P.W. Random-phase approximation in the theory of superconductivity // Physical Review. 1958. Vol. 112. Pp. 1900–1916. DOI: 10.1103/PhysRev.112.1900.
Bardeen J., Cooper L.N., Schrieffer J.R. Theory of superconductivity // Physical Review. 1957. Vol. 108. Pp. 1175–1204. DOI: 10.1103/PhysRev.108.1175.
Blatter G. et al. Vortices in high-temperature superconductors // Reviews of Modern Physics. 1994. Vol. 66. Pp. 1125–1388. DOI: 10.1103/RevModPhys.66.1125.
Dagotto E. Complexity in strongly correlated electronic systems // Science. 2005. Vol. 309. Pp. 257–262. DOI: 10.1126/science.1107559.
Drozdov A.P., Eremets M.I., Troyan I.A. Conventional superconductivity at 203 Kelvin at high pressures in the sulfur hydride system // Nature. 2015. Vol. 525. Pp. 73–76. DOI: 10.1038/nature14964.
Emery V.J., Kivelson S.A. Importance of phase fluctuations in superconductors with small superfluid density // Nature. 1995. Vol. 374. Pp. 434–437. DOI: 10.1038/374434a0.
Fischer O. et al. Scanning tunneling spectroscopy of high-temperature superconductors // Reviews of Modern Physics. 2007. Vol. 79. Pp. 353–419. DOI: 10.1103/RevModPhys.79.353.
Gantmakher V.F., Dolgopolov V.T. Superconductor – insulator quantum phase transition // Physics-Uspekhi. 2010. Vol. 53. Pp. 1–49. DOI: 10.3367/UFNe.0180.201002a.0025.
Ginzburg V.L., Landau L.D. On the theory of superconductivity // JETF. 1950. Vol. 20. Pp. 1064–1082.
Goldman A.M., Marković N. Superconductor – insulator transitions in the two-dimensional limit // Physics Today. 1998. Vol. 51. Pp. 39–44. DOI: 10.1063/1.881145.
Haviland D.B., Liu Y., Goldman A.M. Onset of superconductivity in the two-dimensional limit // Physical Review Letters. 1989. Vol. 62. Pp. 2180–2183. DOI: 10.1103/PhysRevLett.62.2180.
Ioffe L.B., Millis A.J. Phase fluctuations and the pseudo gap in cuprates // arXiv: cond-mat/9808005,
Lee P.A., Nagaosa N., Wen X.-G. Doping a Mott insulator: Physics of high-temperature superconductivity // Reviews of Modern Physics. 2006. Vol. 78. Pp. 17–85. DOI: 10.1103/RevModPhys.78.17. arXiv: cond-mat/0410445
Nambu Y. Quasi-particles and gauge invariance in the theory of superconductivity // Physical Review. 1960. Vol. 117. Pp. 648–663. DOI: 10.1103/PhysRev.117.648.
Sondhi S.L., Girvin S.M., Carini J.P., Shahar D. Continuous quantum phase transitions // Reviews of Modern Physics. 1997. Vol. 69. Pp. 315–333. DOI: 10.1103/RevModPhys.69.315.
Tinkham M. Introduction to superconductivity. 2nd ed. Dover Publications, 2004. ISBN: 978-0486435039.
Abrikosov A.A., Gorkov L.P., Dzyaloshinskii I.E. Methods of quantum field theory in statistical physics. Dover, 1975. ISBN: 978-0486428277.
Anderson P.W. Random-phase approximation in the theory of superconductivity // Physical Review. 1958. Vol. 112. Pp. 1900–1916. DOI: 10.1103/PhysRev.112.1900.
Bardeen J., Cooper L.N., Schrieffer J.R. Theory of superconductivity // Physical Review. 1957. Vol. 108. Pp. 1175–1204. DOI: 10.1103/PhysRev.108.1175.
Blatter G. et al. Vortices in high-temperature superconductors // Reviews of Modern Physics. 1994. Vol. 66. Pp. 1125–1388. DOI: 10.1103/RevModPhys.66.1125.
Dagotto E. Complexity in strongly correlated electronic systems // Science. 2005. Vol. 309. Pp. 257–262. DOI: 10.1126/science.1107559.
Drozdov A.P., Eremets M.I., Troyan I.A. Conventional superconductivity at 203 Kelvin at high pressures in the sulfur hydride system // Nature. 2015. Vol. 525. Pp. 73–76. DOI: 10.1038/nature14964.
Emery V.J., Kivelson S.A. Importance of phase fluctuations in superconductors with small superfluid density // Nature. 1995. Vol. 374. Pp. 434–437. DOI: 10.1038/374434a0.
Fischer O. et al. Scanning tunneling spectroscopy of high-temperature superconductors // Reviews of Modern Physics. 2007. Vol. 79. Pp. 353–419. DOI: 10.1103/RevModPhys.79.353.
Gantmakher V.F., Dolgopolov V.T. Superconductor – insulator quantum phase transition // Physics-Uspekhi. 2010. Vol. 53. Pp. 1–49. DOI: 10.3367/UFNe.0180.201002a.0025.
Ginzburg V.L., Landau L.D. On the theory of superconductivity // JETF. 1950. Vol. 20. Pp. 1064–1082.
Goldman A.M., Marković N. Superconductor – insulator transitions in the two-dimensional limit // Physics Today. 1998. Vol. 51. Pp. 39–44. DOI: 10.1063/1.881145.
Haviland D.B., Liu Y., Goldman A.M. Onset of superconductivity in the two-dimensional limit // Physical Review Letters. 1989. Vol. 62. Pp. 2180–2183. DOI: 10.1103/PhysRevLett.62.2180.
Ioffe L.B., Millis A.J. Phase fluctuations and the pseudo gap in cuprates // arXiv: cond-mat/9808005,
Lee P.A., Nagaosa N., Wen X.-G. Doping a Mott insulator: Physics of high-temperature superconductivity // Reviews of Modern Physics. 2006. Vol. 78. Pp. 17–85. DOI: 10.1103/RevModPhys.78.17. arXiv: cond-mat/0410445
Nambu Y. Quasi-particles and gauge invariance in the theory of superconductivity // Physical Review. 1960. Vol. 117. Pp. 648–663. DOI: 10.1103/PhysRev.117.648.
Sondhi S.L., Girvin S.M., Carini J.P., Shahar D. Continuous quantum phase transitions // Reviews of Modern Physics. 1997. Vol. 69. Pp. 315–333. DOI: 10.1103/RevModPhys.69.315.
Tinkham M. Introduction to superconductivity. 2nd ed. Dover Publications, 2004. ISBN: 978-0486435039.
Ключевые слова:
сверхпроводимость; соотношение неопределенности числа и фазы; флуктуации заряда; поляризуе- мость; критический ток; суперинсулятор; куперовские пары; тонкие пленки.
