超导现象的本质原因是什么？ _经验知识

这是难题。难在物理创新。而非数学建模。本题也是最近将来的能源、交通、通信等高科技事业的一大走向。
笔者认为。低温超导效应、瑟尔低温效应、激光低温效应。唯象论嫣然力不从心。
需唯本质方法论(唯本论)或超对称论。把实体与真空互因起来。才能把基础物理推向纵深。

文章插图
▲笔者以图题记：朱棣文的激光制冷效应是对人类文明的最杰出贡献之一。绝不亚于爱因斯坦的光电效应方程(当然也卓越) 。
涉及低温效应的概况(1~6)
1.关于玻色-爱因斯坦凝聚态(BEC)摘要
所有原子量子态都束聚于同一量子态。被称为玻色-爱因斯坦凝聚。以下简写BEC 。
1920年代玻色和爱因斯坦以玻色关于光子的统计力学研究为基础。对这个状态做了预言。玻色和爱因斯坦的研究结果是遵守玻爱统计论的玻色气体。玻爱统计论描写玻色子的统计分布。如光子-氦4原子可分享同一量子态。爱因斯坦推测。玻色子冷却到超低温会塌陷到最低的量子基态。
1938年彼得·卡皮查、约翰·艾伦和冬·麦色纳发现。氦-4在降温到2.2 K时成为超流的新液态。超流氦有许多不寻常特征。比如黏度为零。漩涡是量子化的。很快人们认识到超液体是BEC 。
康奈尔和威曼发现。气态BEC呈现出许多超流体特性。真正的BEC是康奈尔和威曼在天体物理实验室联合研究所于1995年6月5日制造成功。他们用激光和磁阱蒸发约2000个铷87原子气。降温170nK后。获得BEC 。四个月后。麻省理工的沃尔夫冈·克特勒使用钠-23独立地获得BEC 。克特勒BEC比康威多100倍原子。可观测不同凝聚间的量子衍射。2001年康奈尔、威曼和克特勒共享诺贝尔物理奖。
2003年11月因斯布鲁克大学的鲁道尔夫·格里姆、科罗拉多大学鲍尔德分校的德波拉·金和克特勒制造第一个分子BEC 。
2016年5月17日澳大利亚新南威尔士大学和国立大学团队首用人工智能制造BEC 。人工智能在此项实验中的作用是调节要求苛刻的温度和防止原子逃逸的激光束。
常温下气体原子象台球。原子间以及与器壁间碰撞遵从经典原理；但低温下原子运动遵从量子原理。由德布罗意波描述。BEC的λd小于原子间距d 。BEC性质取决于自旋量子数。
玻色子具有整体特性。低温时集聚到同一量子基态；但费米子具有互斥性。不能占据同一量子态。其它费米子就得占据能量较高的量子态。原子中的电子就是典型的费米子。
1924年玻色和爱因斯坦就预言BEC：超低温原子足够慢会集聚到同一量子态。所有原子全同整合化。按λd=h/mv 。粒子越慢波越长。温度足够低的原子波长与原子间距在同一量级。物质波之间相互作用达到全同态。由1个原子波函数即可描述；到0K热运动消失。原子是理想的玻爱冷凝态。
BEC用于降低光速：BEC非常不稳定。BEC与外界极微作用到超临界温度。分解为单一原子态。故短期内尚不能进入应用。BEC很难理解很难制作。但有许多趣特性。可以有异常高的光学密度差。BEC折射系数非常小。因为密度比固体要小得多。激光可改变BEC原子态。对一定频率的系数骤增。光速在凝聚内会骤降。降到数米每秒。自转的BEC可作为黑洞模型。入射光不会逃离。凝聚也可用来冻结光。被冻结的光在凝聚分解时又会被释放出来。
2.关于激光低温效应的摘要

文章插图
初步原理：利用激光和原子碰撞来减速原子以获得超低温原子的高新技术。这一技术早期是为了精确测量原子参数。用于高分辨率激光光谱和超高精度量子频标(原子钟) 。后来成为实现原子BEC关键实验方法。20世纪初人们就注意到光对原子有辐射压力。在激光器发明后。才发展了利用光压改变原子速度。
应用：原子光学、原子刻蚀、原子钟、光学晶格、光镊子、BEC、原子激光、高分辨率光谱以及光和物质的相互作用的基础研究等。激光可在极短时间极小范围使被照物接受极高能量。故可进行金属焊接和施行人体手术等。
理论发展：当原子在频率略低于原子跃迁能级差且相向传播的一对激光束中运动时。由于多普勒效应。原子倾向吸收对自己的反向光子。对同向光子吸收几率小；吸收后的光子将各向同性地自发辐射。两束激光的净作用是产生与原子运动反向的阻尼力。从而使原子的运动减缓而冷却下来。