最近比较关注超导体的理论研究。主要因为我们还没有真正的高温超导体理论机制。而这种相变机制是我很感兴趣的。
在开始低温超导和高温超导的介绍之前，我先介绍一种常见的相变现象：磁化现象。
铁磁体在两种情况下会发生磁化。一种是将它放在外磁场中进行磁化，它就会从没有磁性变成有磁性。另一种是将它放在低温环境下，当温度低于铁磁体的居里温度时，铁磁体自发产生磁性。
这两种磁化的机制一种可以看作是高温诱导磁化，另一种则是低温自发磁化。分别对应于强迫对称破缺和自发对称破缺两种相变机制。
通过铁磁体的磁化相变，我们可以知道，同一种相变可以有不同的机制。温度只是其中的一种可能机制。
那么，超导现象中的低温超导和高温超导的机制也绝不可能是一样的。很多科学家致力于将低温超导的BCS理论推广到高温超导中去，在我看来，这是徒劳的。
BCS超导的核心机制可以如下表述：电子声子相互作用，随后导致电子和电子间产生吸引势，这个有效吸引势能在某个长度上克服了电子之间的库伦排斥势，产生了净吸引势，因而生成了库伯对。
在生成库伯对之后，如果在库伯对附近又产生了库伯对，那么这个净势能就会互相叠加，最终形成了宏观净吸引势能。
库伯对就像水倒入杯子一样处在这个净势能中。在这个情形下，所有库伯对都处在宏观量子态上，这就是超流态，在此状态下，库伯对可以在超导体内自由流动，不会受到任何阻力。
超流态的原理其实就是动量凝聚，也就是说库伯对的动量都一样。根据海森堡不确定原理，当动量趋于同一个值时，单个库伯对的位置完全不确定，因而也就不存在位置改变的阻力了。当存在外电场时，库伯对形成了稳恒的同向流动。就形成了超导电流。
虽然上面的机制看起来非常复杂，但核心只有一个，在超导体内形成电子间净吸引势，且可以克服库伦排斥势。
我们来看看为什么BCS超导需要那么低的温度。电子-声子相互作用其实非常微弱，这种弱耦合很容易被晶格的热振动破坏。因为热振动其实代表很多的噪音振动。高频的振动代表高频的声子，而高频声子和电子之间的耦合强度实际上更小，这就说明更难形成库伯对。即便形成库伯对，相互作用太弱也使得库伯对很难和邻近的库伯对共势。所以必须压低高频声子来稳定住库伯对，也就是降低温度。
那么可不可以跨越这个低温约束呢？
从铁磁相变来看，我们必须改变思路才行。作为预告，我在下一篇文章中科普一下第二类超导体。
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