He estado leyendo muchos libros de texto sobre materia condensada, que afirman tanto que el momento neto de un par de Cooper en un superconductor es cero, como que los pares de Cooper tienen momento cuando llevan corriente.
¿Cómo pueden ser coherentes estas dos afirmaciones? Si un par de Cooper tiene momento cero, ¿cómo puede fluir la corriente en un superconductor?
Esta es una excelente pregunta. Uno de los pocos libros de texto que he encontrado que habla de ello es el de Ibach y Lüth "Solid-State Physics: An Introduction to Theory and Experiment", capítulo 10.6. Supercorrientes y corrientes críticas.
Muestran que una transformación galileana aplicada a los pares de Cooper sólo cambia la fase del parámetro de orden superconductor. Dado que la energía del estado básico de BCS depende de la magnitud del parámetro de orden y no de la fase, esto no supone ningún coste energético.
Esto también significa que, en la aproximación de Ginzburg-Landau, cuando la simetría U(1) del parámetro de orden se rompe espontáneamente, también se rompe la invariancia galileana. Así que, en efecto, el condensado de pares de Cooper se comporta como un superfluido y "elige" el marco de referencia inercial en el que ser estacionario. Este sistema de referencia no está necesariamente fijado al sistema de referencia del laboratorio.
Para mí, ésta es la esencia de la superconductividad: el hecho de que el propio estado de tierra pueda transportar corriente. Esta corriente tiene que ser sin disipación, porque no se puede quitar ninguna energía a un sistema que ya está en su estado básico.
Esta es una pregunta interesante. Creo que las dos respuestas anteriores ya han proporcionado lo que quieres entender.
Sin embargo, aquí propongo una nueva pregunta: ¿es posible que el par de Cooper lleve una supercorriente cuando su momento total es exactamente cero? (Nótese que en la discusión anterior, la supercorriente ocurre cuando el par de Cooper lleva un momento finito).
Creo que es posible. ¿Por qué? Porque la corriente está determinada por la velocidad y no por el momento. Esto se puede ver en que el operador de corriente siempre está definido por el operador de velocidad. Por lo tanto, sólo necesitamos buscar el par de Cooper que lleve velocidad finita pero momento cero, lo cual puede ser esbozado como la siguiente imagen.
El panel de la izquierda es el caso habitual, en el que el fondo de la banda se encuentra en $k=0$ , de modo que el estado de transporte de corriente necesita que el par de Cooper posea un momento finito, $k_{cp}>0$ . Investiguemos ahora el panel de la derecha, donde el fondo de la banda tiene un momento finito, $k<0$ por ejemplo. Entonces, cuando el momento del par de Cooper $k_{cp}=0$ En realidad, contribuyen a una supercorriente finita. Las dos imágenes son diferentes sólo en el momento del par de Cooper, que es el mismo en la velocidad del par de Cooper. En este sentido, el momento parece inobservable, al menos por la corriente.
El argumento anterior se basa en el modelo de juguete. ¿Existe algún material real que pueda conseguir el caso del panel correcto? Creo que es factible. La red cristalina puede proporcionar una estructura de bandas diferente, lo que conduce a una deformación diferente de la estructura de bandas. Cuando el estado básico del superconductor rompe la simetría inversa, se produce una supercorriente con momento de par de Cooper nulo.
El razón del flujo continuo es muy simple: los pares de cooper no tienen una opción. No hay resistencia y el campo magnético de la corriente actúa como la masa en la mecánica. La corriente en un superconductor La corriente en un superconductor circular simplemente "sigue". La verdadera pregunta (que no es tan fácil) es, ¿cómo se inicia una corriente en primer lugar? Creo que marad tiene la respuesta adecuada. El hecho de que Luminarias respuesta equivocada obtuvo la mayor apreciación, muestra la limitación de este foro democrático. La verdad y los hechos no se pueden encontrar por votación.
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