新知丨超导世界没有单身汪

编者按

2017年1月9日，赵忠贤与屠呦呦荣获国家最高科学技术奖。其中，赵忠贤院士在此之前还因在高温超导领域做出的杰出贡献而获得过两次国家自然科学奖一等奖。那么，究竟什么是超导呢？

超导，顾名思义，是物质的一种导电能力很强的状态，在超导态下物质的电阻为零。（注意，不是电阻接近零，是电阻就是等于零）人们把处于超导状态的导体称为超导体。

为什么超导体会有这样的性质呢？这还得从电阻的产生说起。以金属为例，其之所以能导电，是因为有大量自由电子在晶格间运动。等等，什么是电子，什么是晶格？我们可以把晶格看作是一条马路，而电子就是路上的行人。对这块金属加上一个电压，就相当于是原本漫无目的的行人接到任务，开始赶路。

然而，这条路修得并不好，遍地的石头凹凸不平，赶路的行人常常会被石头磕倒，浪费精力。用专业的术语解释，就是电子被晶格散射，能量损耗，产生了电阻。

可是，对于某些材料，当温度降低到一定程度，在费米面附近的电子，在晶格振动的影响下，按相反的动量和自旋两两地结合成电子对，于是不再因为散射而损耗能量，这种电子对被称为库珀对。

翻译一下，马路上这些石头，虽然妨碍单身汪的行走，但却妨碍不了出双入对的情侣。嗯，单身汪表示，受到10000点伤害。

而更神奇的是，这些情侣还是由石头们撮合成的。这些石头到底是一群怎样的存在？小编陷入了沉思。

想了整整一个晚上，小编终于发现，原来这些石头就是《冰雪奇缘》里的地精啊。

对，一定是这样，虽然这里的男女主的出生不同，一个是顶级白富美，一个只是个穷小子，世俗的压力有分开他们的趋势（电子间的库仑作用力相互排斥），但只要他们是真心相爱的男女（动量和自旋满足一定的条件），就能在地精们的撮合下，成为情侣（形成库珀对），一路得到支持（成为超导电流，电阻流失）。

看来，这些地精，还真是单身汪的福音。

当然，还有一种可能，单身的汪们，为了消除被遍地石头羁绊之苦，纷纷开始寻找自己的意中人，结为一对，来共同渡过难关。

当然，对超导体来说，温度要足够的低，也就是说，这些单身汪们，得放慢自己的步伐，多多环顾周围，才能有机会找到自己的间意中人。而且，一旦温度升高到一定程度，劳燕分飞的悲剧就会发生。

以上内容，是所谓的传统超导体的机理。不过从上世纪八十年代后期开始，新型的高温超导体被发现并得到了一系列研究，成为了人们关注的一个重点。对于高温超导体的配对机制，人们正在探索着，而可以确定的一点是，高温超导中依然是存在配对的。

也就是说，在超导的世界里，双宿双飞才是王道，不管缘起于何处，能在一起才是最重要的。在此祝福所有的情侣。（小编表示，已经塞不下狗粮了）

来源：中科院物理所