第三百七十七章 新一代载人航天项目
美联社:“瑞典诺贝尔奖评审委员会刚刚公布,中国学者庞学林和柯顿·沃克共同获得本年度诺贝尔化学奖。”
泰晤士报:“史上最年轻诺贝尔科学奖诞生,庞学林刷新由英国已故物理学家劳伦斯·布拉格保持年龄记录。”
法新社:“锂空气电池项目获得本年度诺贝尔化学奖,中国天才少年成为史上最年轻的诺贝尔科学奖项获得者。”
产经新闻:“巨龙之子再创奇迹,诺贝尔化学奖最终花落中国。”
朝鲜日报:“庞学林引领中国科技进步,遗憾庞不是韩国人……”
“……”
相比于国外媒体酸溜溜的语气,中国媒体那就是不要钱地吹了。
腾讯新闻:“国士无双,庞学林院士斩获中国第二座诺贝尔科学奖奖杯,中国学术界迎来庞学林时代。”
今日头条:“震惊!我与庞学林教授不得不说的故事,原来日常生活中的庞教授竟然是这样的……”
新浪新闻:“二十四岁的诺奖得主,庞学林院士将为我国科技创新注入全新动力。”
观察者:“除了顶礼膜拜,我们还能说什么呢?中国一日之内斩获两座诺贝尔化学奖,从某种意义上说,庞学林已经成为了我们这个时代的标志性人物!”
凤凰网:“全球华人的骄傲,庞学林教授必将载入史册!”
“……”
庞学林可没有多少时间看网上的讨论和新闻。
回复完那些祝贺的电话后,他还得继续此次香山科学会议。
计划基本上得到与会众人认可的情况下,下午的时候,与会的这些科学家将就庞学林所列出方案的技术路线开始展开讨论。
这种讨论比起上午的那种针尖对麦芒就要来的轻松多了。
不过大部分情况下,都是庞学林在解释,与会的这些专家们在听。
毕竟对于这样一个史无前例的超级工程,除了庞学林,谁都没有经验。
因此,庞学林只能将整个计划书分解开来,每一个项目都一一向众人解释一遍。
下午的会议一直持续到五点才结束,庞学林原以为终于可以休息的时候,结果左亦秋跑过来告诉庞学林,说央视的记者来了,希望对庞学林做一次专访。
庞学林只好跟着左亦秋来到房间的会客室,看到了已经在会客室内等候多时的老熟人董青。
“董记者,原来是你啊,好久不见好久不见。”
“庞院士,没想到时隔一年,我们再次相见,你已经是传说中的诺奖大佬了。”
“哈哈,董记者说笑了。”
“……”
去年董青采访庞学林的时候,两人就已经比较熟悉了,因此这一次,两人聊得很轻松。
“庞院士,这次采访比较正式,除了晚上的《NEWS联播》外,我们还会在稍后的《JD访谈》放出专访的全部内容,对于我接下来要提的问题,你需要准备一下吗?”
庞学林笑着摇了摇头道:“不用了,直接开始吧。”
如果放在以前,庞学林说不定还会稍作准备,如今经过基因优化药剂的改造之后,论起思维敏捷,他已经丝毫不逊色于那些真正意义上的天才,自然不会在这种情况下露怯。
董青对一旁的摄像师打了个眼色,笑道:“既然如此,那我们现在就开始吧,第一个问题。”
“庞教授,请问你是什么时候接到自己获奖的消息的呢?当时的心情怎么样?”
庞学林道:“应该是上午十点半左右吧,当时我正在开会,结果诺贝尔奖评审委员会主席赫伯特·格林先生突然打电话过来,我当时接起来的时候还有点懵。”
“有点懵?你是对自己得奖很意外吗?”
“倒不是意外,怎么说呢?就是没想到格林先生会直接打电话过来,因为我当时在讨论一个很重要的议题,压根没想那么多。”
“那你对自己获奖怎么看?而且根据记录,你已经打破了由英国物理学家劳伦斯·布拉格所保持的最年轻的诺贝尔科学奖项获奖记录,你是怎么看待这件事的?”
庞学林道:“获奖我是有心里准备的,毕竟这段时间网上传了这么久。至于说破纪录这件事,我对劳伦斯·布拉格先生很尊敬,能够破布拉格先生保持的记录,我很荣幸,我也希望将来有人能够继续突破我的记录,因为这代表着人类的未来。”
“谢谢庞院士,那你获奖之后给家人打过电话吗?和他们怎么说的?”
庞学林有些尴尬地笑道:“我还没和我爸妈通过电话。”
“啊?”
董青脸上露出了惊讶的表情。
庞学林笑道:“我父母给我发过微信,不过也没多说什么,他们知道我比较忙,所以平时没有事的话,很少主动联系我,一般都是我有空的时候联系他们,一家人再聚一聚。”
董青笑着点了点头,说道:“那你的朋友、同事呢?和他们有聊过吗?”
庞学林点头道:“这个有很多,获奖之后,我至少接到过二十多个祝贺电话,有来自大洋彼岸我研究生时期的导师陶哲轩,普林斯顿的德利涅教授,爱德华·威滕教授,也有来自欧洲的舒尔茨教授,法尔廷斯教授。当然,更多的是国内的同事,朋友,还有学生……哦,对了,柯顿·沃克也给我打了电话向我表达祝贺,然后我同时也向他表达了祝贺。”
董青忍不住笑道:“两个诺奖大佬之间相互祝贺,场面应该很有趣。”
庞学林笑着点了点头。
董青道:“那能说说你和柯顿·沃克先生的故事吗?外界关于你们俩之间的交集,可都是出自柯顿·沃克教授之口,你好像从来没有向媒体聊过这方面的话题。”
庞学林哈哈一笑,说道:“有柯顿·沃克帮我吹牛,我自己再主动去吹自己,会不会太高调了?”
“哈哈!”
董青朝庞学林竖起了大拇指,说道:“但是我们就是想听一听你自己怎么吹捧自己呀。”
庞学林脸上故意露出勉强之色,笑道:“那我就试试吧。”
“第一次见到柯顿·沃克教授的时候,在普林斯顿的一次冷餐会上,就是我在普林斯顿作报告,然后意外证明了波利尼亚克猜想那回……”
“当时看到柯顿·沃克教授第一眼,我觉得他是个骗子。”
“骗子?”
董青有些惊讶。
庞学林笑道:“对,就是我们经常在电视上看到推销保健品的那种,他当时和我说他能搞定锂空气电池,然后把锂空气电池的未来有多么多么美好向我吹嘘了一遍,其实,当时我的内心是拒绝的,因为我很清楚锂空气电池面临的困境。直到他告诉我通过石墨烯隔离锂空气电池的水性电解质的时候,我才来了一点兴趣。因为这个想法和我当时对于锂空气电池项目有些不谋而合。”
“然后我们越聊越投机,柯顿·沃克教授便向我提出了合作研究。但考虑到这一技术的敏感性以及研发经费投入问题,我要求柯顿·沃克教授必须来江大工作。我原本想着对方会不会犹豫一下,毕竟普林斯顿与江大,客观上这两所大学还存在着一定的差距,没想到对方竟然毫不犹豫地答应了。后来我才知道,柯顿·沃克教授已经被美国的产业界拉黑了,在普林斯顿也不受重视……”
“……”
这场专访持续了整整一个多小时,才算结束。
因为时间紧迫,董青婉拒了庞学林吃饭的邀请,直接启程回城。
当天晚上的《NEWS联播》中,央妈很罕见地给了庞学林将近十分钟的报道时间,将他在学术界展露头角以来的所有成就均介绍了一遍。
在新闻的最后,央妈这样报道:“庞学林教授作为我国的国宝级战略科学家,不辱使命,引领科技创新,为我国乃至全人类的科技进步做出了卓绝的贡献,让我们向庞学林教授致敬。”
《NEWS联播》结束后,《JD访谈》同步播出了董青对庞学林的专访。
庞学林和董青之间俏皮的对话,迅速在网上流传开来,引发了不小的轰动。
“哈哈,第一次看到庞教授有如此生活化的一面,感觉庞教授和正常的年轻人没什么不同。”
“是没什么不同,只不过人家的脑子里装的是黄金,我的脑子里装的是茅草。”
“你们难道没发现庞教授越来越帅了吗?比娱乐圈里那些小鲜肉帅多了,怎么办,我感觉我要粉上他了。”
“哼,你才知道呀,我家爱豆岂是娱乐圈里那些妖艳贱货可以比的……”
“放开我老公,谁也不许和我抢……”
“……”
就连庞学林也没想到,自己在网上竟然不知何时有了一支专属粉丝团,这些粉丝们的战斗力,即使在饭圈女孩中,也属于佼佼者。
用其中一名粉丝的话说:“这叫始于才华,陷于颜值……”
虽然他平日里基本上没怎么发微博,但是从开通到现在,短短两年的时间,庞学林在微博上的粉丝数已经突破了两千万。
这可是实打实的粉丝数,和那些买粉的有着本质区别。
对此庞学林倒没怎么在意,他现在主要精力,还是放在了香山科学会议上。
这场香山科学会议整整持续了三天时间,才算结束。
会议报告出炉后,将提交最高领导层做出最终决策。
庞学林原本以为,接下来就没自己什么事了。
结果香山会议结束后,他又被叫进了大内,参加了一场更高层级的会议。
最终,在国庆假期的最后一天,高层决策通过了庞学林提出的电磁轨道航天发射系统的项目计划。
这个计划的名字被命名为中国新一代载人航天项目,庞学林成为了该项目的总指挥。
只不过这个计划的出炉,显得有些无声无息,非但媒体上没有任何报道,就连在内部,也处于绝对保密阶段。
按照庞学林的计划,这个项目短期内主要进行相关理论和技术的突破,然后根据技术突破的进展,分批拨付相关经费。
于是在计划启动的第一天,第一批一百亿RMB的科研资金直接打到了钱塘实验室内。
好不容易等这些工作全部忙完,庞学林才专门抽出两天时间,陪姚冰夏在京城周边好好玩了一圈,这才搭乘专机返回江城。
回到江城的第一时间,庞学林直接找来飞刃材料项目组全体成员,就飞刃材料的升级改造方案重新过了一遍,然后要求项目组与新凯材料有限公司对接,尽快实现飞刃材料量产。
直到这时,庞学林才开始有时间将注意力放在常温超导的研究上。
事实上,在庞学林从黑暗森林世界获得的奖励中,并不存在常温超导的相关技术。
当初在黑暗森林世界,维德他们之所以搞出了那条长达二十多公里的超级电磁弹射轨道,完全是不计成本堆资源堆出来的。
单单用于维持超导效应的铌钛合金以及液氦,就耗费了数万亿美金。
在现实世界,庞学林根本不可能这么做。
因此,他必须另辟蹊径,寻找到具备普遍意义的超导体物理学机制。
所谓超导体,指的是在某一温度下,电阻为零的导体。
超导体的发现与低温研究密不可分。在18世纪,由于低温技术的限制,人们认为存在不能被液化的“永久气体”,如氢气、氦气等。
1898年,英国物理学家杜瓦制得液氢。
1908年,荷兰莱顿大学莱顿低温实验室的卡末林·昂内斯教授成功将最后一种“永久气体”——氦气液化,并通过降低液氦蒸汽压的方法,获得-的低温。
低温研究的突破,为超导体的发现奠定了基础。
在十九世纪末二十世纪初的物理学界,对金属的电阻在绝对零度附近的变化情况,有不同的说法。
一种观点认为纯金属的电阻应随温度的降低而降低,并在绝对零度时消失。
另一种观点,以威廉·汤姆逊(开尔文男爵)为代表,认为随着温度的降低,金属的电阻在达到一极小值后,会由于电子凝聚到金属原子上而变为无限大。
1911年2月,掌握了液氦和低温技术的卡末林·昂尼斯发现,在以下,铂的电阻保持为一常数,而不是通过一极小值后再增大。因此卡末林·昂尼斯认为纯铂的电阻应在液氦温度下消失。
为了验证这种猜想,卡末林·昂尼斯选择了更容易提纯的汞作为实验对象。
首先,卡末林·昂尼斯将汞冷却到零下40℃,使汞凝固成线状;然后利用液氦将温度降低至附近,并在汞线两端施加电压;当温度稍低于时,汞的电阻突然消失,表现出超导状态。
后来,经过众多科学家的研究,发现超导体具有三个基本特性:完全电导性、完全抗磁性、通量量子化。
所谓完全导电性,又称零电阻效应,指温度降低至某一温度以下,电阻突然消失的现象。
完全导电性适用于直流电,超导体在处于交变电流或交变磁场的情况下,会出现交流损耗,且频率越高,损耗越大。
交流损耗是超导体实际应用中需要解决的一个重要问题,在宏观上,交流损耗由超导材料内部产生的感应电场与感生电流密度不同引起;在微观上,交流损耗由量子化磁通线粘滞运动引起。
交流损耗是表征超导材料性能的一个重要参数,如果交流损耗能够降低,则可以降低超导装置的制冷费用,提高运行的稳定性。
第二,完全抗磁性,又称迈斯纳效应,“抗磁性”指在磁场强度低于临界值的情况下,磁力线无法穿过超导体,超导体内部磁场为零的现象,“完全”指降低温度达到超导态、施加磁场两项操作的顺序可以颠倒。
完全抗磁性的原因是,超导体表面能够产生一个无损耗的抗磁超导电流,这一电流产生的磁场,抵消了超导体内部的磁场。
超导体电阻为零的特性为人们所熟知,但超导体并不等同于理想导体。
从电磁理论出发,可以推导出如下结论:若先将理想导体冷却至低温,再置于磁场中,理想导体内部磁场为零;但若先将理想导体置于磁场中,再冷却至低温,理想导体内部磁场不为零。
对于超导体而言,降低温度达到超导态、施加磁场这两种操作,无论其顺序如何,超导体超导体内部磁场始终为零,这是完全抗磁性的核心,也是超导体区别于理想导体的关键。
第三,通量量子化效应,又称约瑟夫森效应,指当两层超导体之间的绝缘层薄至原子尺寸时,电子对可以穿过绝缘层产生隧道电流的现象,即在超导体—绝缘体—超导体结构可以产生超导电流。
约瑟夫森效应分为直流约瑟夫森效应和交流约瑟夫森效应。
直流约瑟夫森效应指电子对可以通过绝缘层形成超导电流。
交流约瑟夫森效应指当外加直流电压达到一定程度时,除存在直流超导电流外,还存在交流电流,将超导体放在磁场中,磁场透入绝缘层,超导结的最大超导电流随外磁场大小作有规律的变化。
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泰晤士报:“史上最年轻诺贝尔科学奖诞生,庞学林刷新由英国已故物理学家劳伦斯·布拉格保持年龄记录。”
法新社:“锂空气电池项目获得本年度诺贝尔化学奖,中国天才少年成为史上最年轻的诺贝尔科学奖项获得者。”
产经新闻:“巨龙之子再创奇迹,诺贝尔化学奖最终花落中国。”
朝鲜日报:“庞学林引领中国科技进步,遗憾庞不是韩国人……”
“……”
相比于国外媒体酸溜溜的语气,中国媒体那就是不要钱地吹了。
腾讯新闻:“国士无双,庞学林院士斩获中国第二座诺贝尔科学奖奖杯,中国学术界迎来庞学林时代。”
今日头条:“震惊!我与庞学林教授不得不说的故事,原来日常生活中的庞教授竟然是这样的……”
新浪新闻:“二十四岁的诺奖得主,庞学林院士将为我国科技创新注入全新动力。”
观察者:“除了顶礼膜拜,我们还能说什么呢?中国一日之内斩获两座诺贝尔化学奖,从某种意义上说,庞学林已经成为了我们这个时代的标志性人物!”
凤凰网:“全球华人的骄傲,庞学林教授必将载入史册!”
“……”
庞学林可没有多少时间看网上的讨论和新闻。
回复完那些祝贺的电话后,他还得继续此次香山科学会议。
计划基本上得到与会众人认可的情况下,下午的时候,与会的这些科学家将就庞学林所列出方案的技术路线开始展开讨论。
这种讨论比起上午的那种针尖对麦芒就要来的轻松多了。
不过大部分情况下,都是庞学林在解释,与会的这些专家们在听。
毕竟对于这样一个史无前例的超级工程,除了庞学林,谁都没有经验。
因此,庞学林只能将整个计划书分解开来,每一个项目都一一向众人解释一遍。
下午的会议一直持续到五点才结束,庞学林原以为终于可以休息的时候,结果左亦秋跑过来告诉庞学林,说央视的记者来了,希望对庞学林做一次专访。
庞学林只好跟着左亦秋来到房间的会客室,看到了已经在会客室内等候多时的老熟人董青。
“董记者,原来是你啊,好久不见好久不见。”
“庞院士,没想到时隔一年,我们再次相见,你已经是传说中的诺奖大佬了。”
“哈哈,董记者说笑了。”
“……”
去年董青采访庞学林的时候,两人就已经比较熟悉了,因此这一次,两人聊得很轻松。
“庞院士,这次采访比较正式,除了晚上的《NEWS联播》外,我们还会在稍后的《JD访谈》放出专访的全部内容,对于我接下来要提的问题,你需要准备一下吗?”
庞学林笑着摇了摇头道:“不用了,直接开始吧。”
如果放在以前,庞学林说不定还会稍作准备,如今经过基因优化药剂的改造之后,论起思维敏捷,他已经丝毫不逊色于那些真正意义上的天才,自然不会在这种情况下露怯。
董青对一旁的摄像师打了个眼色,笑道:“既然如此,那我们现在就开始吧,第一个问题。”
“庞教授,请问你是什么时候接到自己获奖的消息的呢?当时的心情怎么样?”
庞学林道:“应该是上午十点半左右吧,当时我正在开会,结果诺贝尔奖评审委员会主席赫伯特·格林先生突然打电话过来,我当时接起来的时候还有点懵。”
“有点懵?你是对自己得奖很意外吗?”
“倒不是意外,怎么说呢?就是没想到格林先生会直接打电话过来,因为我当时在讨论一个很重要的议题,压根没想那么多。”
“那你对自己获奖怎么看?而且根据记录,你已经打破了由英国物理学家劳伦斯·布拉格所保持的最年轻的诺贝尔科学奖项获奖记录,你是怎么看待这件事的?”
庞学林道:“获奖我是有心里准备的,毕竟这段时间网上传了这么久。至于说破纪录这件事,我对劳伦斯·布拉格先生很尊敬,能够破布拉格先生保持的记录,我很荣幸,我也希望将来有人能够继续突破我的记录,因为这代表着人类的未来。”
“谢谢庞院士,那你获奖之后给家人打过电话吗?和他们怎么说的?”
庞学林有些尴尬地笑道:“我还没和我爸妈通过电话。”
“啊?”
董青脸上露出了惊讶的表情。
庞学林笑道:“我父母给我发过微信,不过也没多说什么,他们知道我比较忙,所以平时没有事的话,很少主动联系我,一般都是我有空的时候联系他们,一家人再聚一聚。”
董青笑着点了点头,说道:“那你的朋友、同事呢?和他们有聊过吗?”
庞学林点头道:“这个有很多,获奖之后,我至少接到过二十多个祝贺电话,有来自大洋彼岸我研究生时期的导师陶哲轩,普林斯顿的德利涅教授,爱德华·威滕教授,也有来自欧洲的舒尔茨教授,法尔廷斯教授。当然,更多的是国内的同事,朋友,还有学生……哦,对了,柯顿·沃克也给我打了电话向我表达祝贺,然后我同时也向他表达了祝贺。”
董青忍不住笑道:“两个诺奖大佬之间相互祝贺,场面应该很有趣。”
庞学林笑着点了点头。
董青道:“那能说说你和柯顿·沃克先生的故事吗?外界关于你们俩之间的交集,可都是出自柯顿·沃克教授之口,你好像从来没有向媒体聊过这方面的话题。”
庞学林哈哈一笑,说道:“有柯顿·沃克帮我吹牛,我自己再主动去吹自己,会不会太高调了?”
“哈哈!”
董青朝庞学林竖起了大拇指,说道:“但是我们就是想听一听你自己怎么吹捧自己呀。”
庞学林脸上故意露出勉强之色,笑道:“那我就试试吧。”
“第一次见到柯顿·沃克教授的时候,在普林斯顿的一次冷餐会上,就是我在普林斯顿作报告,然后意外证明了波利尼亚克猜想那回……”
“当时看到柯顿·沃克教授第一眼,我觉得他是个骗子。”
“骗子?”
董青有些惊讶。
庞学林笑道:“对,就是我们经常在电视上看到推销保健品的那种,他当时和我说他能搞定锂空气电池,然后把锂空气电池的未来有多么多么美好向我吹嘘了一遍,其实,当时我的内心是拒绝的,因为我很清楚锂空气电池面临的困境。直到他告诉我通过石墨烯隔离锂空气电池的水性电解质的时候,我才来了一点兴趣。因为这个想法和我当时对于锂空气电池项目有些不谋而合。”
“然后我们越聊越投机,柯顿·沃克教授便向我提出了合作研究。但考虑到这一技术的敏感性以及研发经费投入问题,我要求柯顿·沃克教授必须来江大工作。我原本想着对方会不会犹豫一下,毕竟普林斯顿与江大,客观上这两所大学还存在着一定的差距,没想到对方竟然毫不犹豫地答应了。后来我才知道,柯顿·沃克教授已经被美国的产业界拉黑了,在普林斯顿也不受重视……”
“……”
这场专访持续了整整一个多小时,才算结束。
因为时间紧迫,董青婉拒了庞学林吃饭的邀请,直接启程回城。
当天晚上的《NEWS联播》中,央妈很罕见地给了庞学林将近十分钟的报道时间,将他在学术界展露头角以来的所有成就均介绍了一遍。
在新闻的最后,央妈这样报道:“庞学林教授作为我国的国宝级战略科学家,不辱使命,引领科技创新,为我国乃至全人类的科技进步做出了卓绝的贡献,让我们向庞学林教授致敬。”
《NEWS联播》结束后,《JD访谈》同步播出了董青对庞学林的专访。
庞学林和董青之间俏皮的对话,迅速在网上流传开来,引发了不小的轰动。
“哈哈,第一次看到庞教授有如此生活化的一面,感觉庞教授和正常的年轻人没什么不同。”
“是没什么不同,只不过人家的脑子里装的是黄金,我的脑子里装的是茅草。”
“你们难道没发现庞教授越来越帅了吗?比娱乐圈里那些小鲜肉帅多了,怎么办,我感觉我要粉上他了。”
“哼,你才知道呀,我家爱豆岂是娱乐圈里那些妖艳贱货可以比的……”
“放开我老公,谁也不许和我抢……”
“……”
就连庞学林也没想到,自己在网上竟然不知何时有了一支专属粉丝团,这些粉丝们的战斗力,即使在饭圈女孩中,也属于佼佼者。
用其中一名粉丝的话说:“这叫始于才华,陷于颜值……”
虽然他平日里基本上没怎么发微博,但是从开通到现在,短短两年的时间,庞学林在微博上的粉丝数已经突破了两千万。
这可是实打实的粉丝数,和那些买粉的有着本质区别。
对此庞学林倒没怎么在意,他现在主要精力,还是放在了香山科学会议上。
这场香山科学会议整整持续了三天时间,才算结束。
会议报告出炉后,将提交最高领导层做出最终决策。
庞学林原本以为,接下来就没自己什么事了。
结果香山会议结束后,他又被叫进了大内,参加了一场更高层级的会议。
最终,在国庆假期的最后一天,高层决策通过了庞学林提出的电磁轨道航天发射系统的项目计划。
这个计划的名字被命名为中国新一代载人航天项目,庞学林成为了该项目的总指挥。
只不过这个计划的出炉,显得有些无声无息,非但媒体上没有任何报道,就连在内部,也处于绝对保密阶段。
按照庞学林的计划,这个项目短期内主要进行相关理论和技术的突破,然后根据技术突破的进展,分批拨付相关经费。
于是在计划启动的第一天,第一批一百亿RMB的科研资金直接打到了钱塘实验室内。
好不容易等这些工作全部忙完,庞学林才专门抽出两天时间,陪姚冰夏在京城周边好好玩了一圈,这才搭乘专机返回江城。
回到江城的第一时间,庞学林直接找来飞刃材料项目组全体成员,就飞刃材料的升级改造方案重新过了一遍,然后要求项目组与新凯材料有限公司对接,尽快实现飞刃材料量产。
直到这时,庞学林才开始有时间将注意力放在常温超导的研究上。
事实上,在庞学林从黑暗森林世界获得的奖励中,并不存在常温超导的相关技术。
当初在黑暗森林世界,维德他们之所以搞出了那条长达二十多公里的超级电磁弹射轨道,完全是不计成本堆资源堆出来的。
单单用于维持超导效应的铌钛合金以及液氦,就耗费了数万亿美金。
在现实世界,庞学林根本不可能这么做。
因此,他必须另辟蹊径,寻找到具备普遍意义的超导体物理学机制。
所谓超导体,指的是在某一温度下,电阻为零的导体。
超导体的发现与低温研究密不可分。在18世纪,由于低温技术的限制,人们认为存在不能被液化的“永久气体”,如氢气、氦气等。
1898年,英国物理学家杜瓦制得液氢。
1908年,荷兰莱顿大学莱顿低温实验室的卡末林·昂内斯教授成功将最后一种“永久气体”——氦气液化,并通过降低液氦蒸汽压的方法,获得-的低温。
低温研究的突破,为超导体的发现奠定了基础。
在十九世纪末二十世纪初的物理学界,对金属的电阻在绝对零度附近的变化情况,有不同的说法。
一种观点认为纯金属的电阻应随温度的降低而降低,并在绝对零度时消失。
另一种观点,以威廉·汤姆逊(开尔文男爵)为代表,认为随着温度的降低,金属的电阻在达到一极小值后,会由于电子凝聚到金属原子上而变为无限大。
1911年2月,掌握了液氦和低温技术的卡末林·昂尼斯发现,在以下,铂的电阻保持为一常数,而不是通过一极小值后再增大。因此卡末林·昂尼斯认为纯铂的电阻应在液氦温度下消失。
为了验证这种猜想,卡末林·昂尼斯选择了更容易提纯的汞作为实验对象。
首先,卡末林·昂尼斯将汞冷却到零下40℃,使汞凝固成线状;然后利用液氦将温度降低至附近,并在汞线两端施加电压;当温度稍低于时,汞的电阻突然消失,表现出超导状态。
后来,经过众多科学家的研究,发现超导体具有三个基本特性:完全电导性、完全抗磁性、通量量子化。
所谓完全导电性,又称零电阻效应,指温度降低至某一温度以下,电阻突然消失的现象。
完全导电性适用于直流电,超导体在处于交变电流或交变磁场的情况下,会出现交流损耗,且频率越高,损耗越大。
交流损耗是超导体实际应用中需要解决的一个重要问题,在宏观上,交流损耗由超导材料内部产生的感应电场与感生电流密度不同引起;在微观上,交流损耗由量子化磁通线粘滞运动引起。
交流损耗是表征超导材料性能的一个重要参数,如果交流损耗能够降低,则可以降低超导装置的制冷费用,提高运行的稳定性。
第二,完全抗磁性,又称迈斯纳效应,“抗磁性”指在磁场强度低于临界值的情况下,磁力线无法穿过超导体,超导体内部磁场为零的现象,“完全”指降低温度达到超导态、施加磁场两项操作的顺序可以颠倒。
完全抗磁性的原因是,超导体表面能够产生一个无损耗的抗磁超导电流,这一电流产生的磁场,抵消了超导体内部的磁场。
超导体电阻为零的特性为人们所熟知,但超导体并不等同于理想导体。
从电磁理论出发,可以推导出如下结论:若先将理想导体冷却至低温,再置于磁场中,理想导体内部磁场为零;但若先将理想导体置于磁场中,再冷却至低温,理想导体内部磁场不为零。
对于超导体而言,降低温度达到超导态、施加磁场这两种操作,无论其顺序如何,超导体超导体内部磁场始终为零,这是完全抗磁性的核心,也是超导体区别于理想导体的关键。
第三,通量量子化效应,又称约瑟夫森效应,指当两层超导体之间的绝缘层薄至原子尺寸时,电子对可以穿过绝缘层产生隧道电流的现象,即在超导体—绝缘体—超导体结构可以产生超导电流。
约瑟夫森效应分为直流约瑟夫森效应和交流约瑟夫森效应。
直流约瑟夫森效应指电子对可以通过绝缘层形成超导电流。
交流约瑟夫森效应指当外加直流电压达到一定程度时,除存在直流超导电流外,还存在交流电流,将超导体放在磁场中,磁场透入绝缘层,超导结的最大超导电流随外磁场大小作有规律的变化。
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