超導
相干長度
/ koh-HEER-uns length /
想像合唱隊裡必須步調一致的舞者。這條隊伍調整節奏有一個天然的跨度——你沒法讓相隔一根頭髮絲的兩位舞者動得截然不同,但一端的變化也不會瞬間傳到另一端。超導態也有一個類似的內在跨度,在這個跨度之內它無法變化得太劇烈。
相干長度,就是超導態的強弱——粗略地說,就是庫珀對的密度——能夠明顯變化的最短距離。它大致就是單個庫珀對的尺寸:你若想在某一點把超導壓制下去,它的恢復也快不過這個距離所允許的速度。換個說法,一對中的兩個電子在大約這個跨度上保持相干,而這個跨度可以從銅氧化物裡的幾個原子間距,到簡單金屬裡的數百奈米不等。
它之所以重要,是因為相干長度與磁場滲入的深度相比較,決定了一種材料是第一類還是第二類,也決定了渦旋能擠得多密。一個常見的混淆,是把庫珀對想像成一個緊湊的小啞鈴;在經典超導體裡,相干長度按原子尺度看大得驚人,意味著這兩個夥伴其實相距很遠,而許多對彼此交疊。在相干長度很短的地方,渦旋芯很小,超導對無序也更穩健。
在鋁裡,相干長度超過一千奈米,所以單個庫珀對鋪展在成千上萬個原子之上;而在銅氧化物超導體裡,它可能僅有一兩奈米,相比之下對幾乎是緊湊的。
相干長度差異巨大——從鋁裡的一微米以上,到銅氧化物裡約一奈米。
超導體其實有兩個特徵長度:相干長度,以及穿透深度(磁場伸入表面的距離)。這兩者之比,就是決定第一類還是第二類行為的那個唯一數字。
又稱
另見