為什麼超導比熱容定律給出指數形式就說明具有超導能隙?


對於BCS超導,提供一個簡單粗糙的解釋,實際上是可以嚴格推導出來的。考慮超導裡面最簡單的激發(minimum energy required to break a pair, or create an excitation in the BCS ground state)具有能量2 Delta 能隙,則 delta Esim 2Delta e^{-eta 2Delta}, eta=1/k_bT, Tll T_c . 所以 C_{es}sim frac{partial delta E}{partial eta } frac{partial eta}{partial T}sim frac{Delta^2}{T^2}e^{-eta 2Delta} . 學過固體物理都知道低溫下normal state的電子貢獻Cn和T是線性關係(聲子的貢獻正比於T^3)。

從唯象的Landau理論去看,specific heat是不連續的,即它是個二級相變,相變以後Cooper pair不再對energy transport有貢獻。specific heat 只是其中一種測量手段,下圖是通過electron tunneling測得的超導能隙和轉變溫度的關係

BCS理論雖然是個平均場理論,但對於常規超導描述還是十分準確的(畢竟拿了諾貝爾獎)。


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