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20世纪初,科学家发现汞冷却到低于4.2K时,电阻会突然消失,导电性几乎是无限大,当外加磁场接近固态汞随后又撤去,电磁感应产生的电流会在金属汞内部长久地流动而不会衰减,这种现象被称为“超导现象”。具有超导性质的物体被称为“超导体”,而使超导体电阻突然消失的温度则称为“临界温度”。在临界温度以下时,超导体的电阻为零,也就是说,电流在超导体中通过而没有任何损失。
众所周知,当电流通过金属时,金属会发热。用熔点高的金属丝制成的电热原件,当有电流通过时,电能将转换为热能,从而获得高温。电流通过金属(或合金)能使金属发热是由于金属内部存在着电阻,电阻具有阻碍电流通过的性能。金属的电阻随温度的升高而增大,电阻的增大反过来又促进金属的发热,如此“恶性”循环,用金属导线传输电时,电流通常会受到金属材料电阻的限制,随温度的增高而流量减小。
超导现象是1911年由荷兰人海克·卡默林·翁内斯发现的。几十年中,没有人能对这奇妙的现象做出解释。让人信服的理论出现在半个世纪之后,那便是由物理学家约翰·巴丁、利昂·库珀和约翰施里弗推出的“BCS”原理。他们认为电阻的产生是因为金属离子阻碍了电子的流动,而阻碍的原因又是由于原子本身的热振动以及它们在空间位置的不确定所造成的。而在超导体中,电子一对一对结合构成了所谓的“库珀对”,它们中的每一对都以单个粒子的形式存在。P11