可以想象一个阳光明媚的晴天,蝴蝶们怀着愉悦的心情,纷纷振翅飞向正在盛开的向日葵。
而在神秘的微观世界中,导体内部自由穿梭的电子就宛如蝴蝶,一旦受到电场吸引的作用,便会沿着特定的方向,即电源正极的方向移动。
调皮的蝴蝶们,也就是自由电子,虽然拥有自由飞翔的能力,但它们在奔向美丽的向日葵也就是电源正极的旅途中,总会遭遇到令人不悦的蜘蛛这个蜘蛛就是中心原子核的阻挠;为了挣脱这些蜘蛛中心原子核的束缚,蝴蝶们会奋力抵抗。
同样地,导体中分布在自由电子周围的中心原子就如同蜘蛛;当自由电子试图朝着某一特定方向移动时,它们不可避免地会与周围的中心原子发生碰撞,这种碰撞导致了自由电子的运动受到阻碍。
尽管遭遇重重阻碍,但蝴蝶也就是自由电子对向日葵也就是电源正极的向往之心从未动摇,它们依旧坚持不懈地振翅飞翔。同样地,自由电子也始终坚守着向电源正极方向前进的决心,不断地运动着。
终于,蝴蝶也就是自由电子还是坚定地飞向了它心中那朵绽放的向日葵也就是电源正极。
而这一过程正如自由电子挣脱了中心原子的束缚,成功抵达了最终的目的地——电源正极。
在自由电子的运动和与中心原子的碰撞过程中,能量会从自由电子转移到中心原子上,而后中心原子会将这些能量以热量的形式释放到周围环境中。从宏观角度来看,这就是电流在流过常规导体的过程中产生电阻的原因。
那么,相比于常规导体存在的电阻状态,超导体的零电阻状态又是如何发生的呢?
想象一下,当环境温度骤降至零下一百多度,达到低温超导体的临界值时,原本轻盈自由、翩翩起舞的蝴蝶们也就是自由电子,仿佛感受到了前所未有的挑战。为了在这严酷的低温环境中存活下来,它们不再像往常那样独自飞翔,而是选择了一种全新的生存策略——两两相拥,也就是超导体能产生的超导的原因库伯对。
两两相拥的蝴蝶们也就是库伯对,紧密地依偎在一起,仿佛结成了一个个小小的生命共同体。它们通过这种方式,共同抵御着外界的寒冷,相互取暖,共渡难关。令人惊叹的是,“蝴蝶cp”们竟然完美地避开了所有前进的阻碍,最终到达了那远方的向日葵电源正极。
在超导体的微观世界中,如此低温的环境下,自由电子也会发生类似的行为;它们会两两配对,形成库伯对,就像那些两两相拥的蝴蝶一样,再共同朝着电源正极的方向移动;从而实现了电流在超导体中的无阻流动,即零电阻状态。