К вопросу о механизме сверхпроводимости в металлах-сверхпроводниках

Почему решили связать появление сверхпроводимости с тепловыми колебаниями атомов решетки? Потому, что материалы изотопов элемента имели разные температуры перехода в сверхпроводящее состояние. Конечно, такая зависимость есть, но она незначительна. Сверхроводимость не зависит от типа решетки. Вокруг сверхпроводника ниобия в таблице элементов много проводников, но не сверхпроводимых. А тепловые колебания их атомов практически такие же. Почему же у других металлов сверхпроводимость не обнаруживается? Тепловые колебания атомов - не главный механизм сверхпроводимости! Проводимость, конечно, зависит от температуры. Но у меди и серебра почему-то при самых низких температурах сверхпроводимость не наблюдается, а у проводника ниобия, который проводит значительно хуже меди и серебра сверхпроводимость есть. Есть она и у более тяжелого свинца с типом кристаллической решетки меди. Значит не тепловые колебания главные здесь, а какие-то процессы в зоне проводимости. Для их рассмотрения необходимо знать число электронов, отдаваемое каждым атомом решетки в зону проводимости. Авторы БКШ утверждают, что в сверхпроводимости участвует каждый десятитысячный электрон, а согласно теории твердого тела в простой проводимости участвует от одного до примерно трех электронов от атома или, грубо, каждый десятый или 160

сотый электрон. Тем не менее, токи сверхпроводимости значительно больше токов обычной проводимости! Что-то происходит с электронами в зоне проводимости! Задача поставлена.

Решение этой задачи на качественном уровне

Зона проводимости представляется мне как поверхность ячейки Вигнера-Зейтца, которая располагается между атомами кристаллической решетки. А больше электрону проводимости и негде находиться, как только на этой поверхности. При переходе в сверхпроводящее состояние в зоне проводимости электроны должны образовать коллектив или стать зависимыми друг от друга. Значит в зоне проводимости число электронов, отданное атомом, должно быть значительным по сравнению с медью, никелем или серебром, которые не сверхпроводники. Число электронов проводимости в металлах - элементах приводится в работе [4].

У ванадия, ниобия и тантала по 5 электронов проводимости на атом и, соответственно, температуры переходов Тс=5,30...9,26 и 4,48К. У гафния, титана и циркония по 3 электрона, а Тс=0,09...0,39 и 0,65К. Посмотрим таблицу элементов справ - там свинец, олово -по 4-5 электронов и алюминий, галий, индий, талий, у которых по 2-3 электрона, а Тс=1,196...1,091...3,40...2,39 соответственно. У свинца и олова Тс=7,19 и 3,72 соответственно. Что и требовалось доказать. Так как зона проводимости - поверхность, а электроны обладают спинами, то, по-моему, организация электронов проводимости в коллектив идет посредством взаимодействия через спины.

Я здесь хочу сказать, что электроны проводимости, конечно, как-то объединяются, но только не так как в БКШ, когда они начинают «заигрывать» на расстоянии в несколько тысяч атомов, между которыми находится еще больше электронов, и после этого "спариваются". Ясно и то, что число энергетических уровней в зоне проводимости не равно числу электронов проводимости (как в квантовой механике), а составляет величину, равную числу электронов проводимости от атома кристаллической решетки, т.е. 1-5 или чуть больше.

Электроны проводимости вносят низкий вклад в теплоемкость металла (закон Дюлонга-Пти). Теоретический же расчет по модели Друде показывает, что вклад электронов в теплоемкость должен быть значительным. Предположительно, в реальном пространстве зона проводимости должна находиться в районе поверхности ячейки Вигнера-Зейтца. Грубо, она напоминает собой пчелиные соты. Поэтому электроны проводимости вносят низкий вклад в теплоемкость металла, т.к. они по сути находятся в пространстве двумерном со сложной поверхностью. Здесь - ошибка Друде. А периодичность для электрона проводимости в кристалле связана не столько с постоянной решетки, сколько со стереометрией гибридных (валентных) орбиталей атомных остовов – см. осцилляции в опытах де-Гааза-ван-Альфена по исследованию поверхности Ферми.

Выводы

Согласно выше изложенного для повышения Тс в металлах могу предложить следующее: отрицательно зарядить металлический образец и испытать его.