Наиболее полное описание МЭТ 8

Темы: Сверхпроводимость и сверхтекучесть.

Поскольку темы эти уже были рассмотрены в нескольких моих предыдущих заметках, здесь я постараюсь обощить уже написанное и связать его с Молекулярно-Электрической Теорией, точней,  с её ядром -- Конфигурационной Теорией Электронных Орбит.
Забавно, что описанная в предыдущей главе 7 Магнито-Электрическая Теория сопротивления металлов, хронологически возникла из размышлений о причинах сверхпроводимости, а не наоборот. То есть , сначала придумалось новое и не конвенционально принятое объяснение именно  явления сверхпроводимости, а уж от него протянулась логическая ниточка (логическая лига, дуга Легато мышления) к теории электрического сопротивления металлов.

Итак, согласно Конфигурационной Теории атом может находиться не в двух общепринятых в физике состояниях: Основном и Возбуждённом, а в трёх. Его «самое основное», самое «естественное» состояние – это состояние «Идеального Атома», когда все орбиты электронов не деформированы и располагаются в пределах объёма атома на максимально  удалённом друг от друга расстоянии.
Сам объём атома при этом – минимален.
Что это за состояние и достижимо ли оно чисто физически или это некое «идеальное допущение»?
Да, при температуре Абсолютного нуля по шкале Кельвина или весьма близкой  к нему и только, атомы любых веществ находятся в таком состоянии.
При любой другой температуре их состояние можно условно назвать «вырожденным», то есть уже НЕидеальным  с деформированными электронными орбитами.

Какое отношение все эти разглагольствования имеют к сверхпроводимости?
Прямое.
Сверхпроводимость некоторых (НЕ ВСЕХ! Например, наилучшие проводники тока, серебро, золото и медь, как раз в состояние сверхпроводников НЕ ПЕРЕХОДЯТ при самых низких технически достижимых температурах) металлов при криотемпературах связана с образованием так называемых куперовских пар, то есть спаренных электронов, а не обычно присутствующих в металлах одиночных. 
При чём здесь спаренные электроны и почему именно они обуславливают сверхпроводимотсь?
Конвенциональное, то есть общепринятое в физике, объяснение сверхпроводимости  гласит, что при очень низких температурах, фононы нулевых колебаний кристаллической решётки могут сблизить два электрона так, что они соединятся в некие пары, несмотря на крайне сильное кулоновское взаимоотталкивание и тогда, благодаря этой спаренности, они скользят сквозь решётку НЕ РАССЕИВАЯСЬ на её дефектах, вызванных примесными атомами и её же тепловыми колебаниями (всё теми же упомянутыми фононами!).
Это и есть состояние сверхпроводимости.

Я же в корне отвергаю бОльшую часть этого «объяснения» по ряду причин.

Первое, никакого рассеяния электронов при их дрейфе по проводнику нет. Ибо, скорость их дрейфа НИЧТОЖНА, тысячные, сотые и десятые доли миллиметра в секунду, в то время как скорости их хаотического движения (при токе или без него)  равны многим сотням и до двух тысяч километров в секунду! То есть в миллиарды раз больше. Если электроны при «улиточном» передвижении вдоль поля могут запросто разогреть  проводниек ЗА СЧЁТ УПОМЯНУТОГО РАССЕЯНИЯ, то уже подавно, при таком же РАССЕЯНИИ на огромных хаотических скоростях они должны были бы саморазогреть любой холоный кусок металла до многих миллионов градусов! То есть металлы вообще могли бы существовать во Вселенной только в виде раскалённого до миллионов градусов  газа! Но, мы все видим обычные холодные проволоки металла не самовзрывающиеся как водородные бомбы, а мирно сосуществующие с нами. Зато они могут разогреваться слабеньким медленным дрейфом электронов в них до белого каления.
А ведь это ТЕ ЖЕ ЭЛЕКТРОНЫ и попрежнему мечущиеся с огромными скоростям.

И ещё, пары электронов, обладая ДВОЙНЫМ электрическим зарядоми и двойной массой, должны СИЛЬНЕЙ рассеиваться на упомянутых дефектах, так как собственно механизм «рассеяния» обусловлден чисто ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ взаимодействием электронов с дефектами решётки. И вдруг, двойные заряды становятся как бы нейтральными и вместо увеличенного взаимодействия, вопреки логике, перестают ВООБЩЕ как-то взаимодействовать с решёткой!

Значит никакого «рассеяния на дефектах решётки» нет и в помине.

Третье: Электроны очень сильно отталкиваются электрически друг от друга и при комнатных температурах и когда металл нагрет до высоких температур. Но ТОГДА эти самые ФОНОНЫ, то есть колебания кристаллической решётка намного сильней и энергичней, чем слабенькие «нулевые» колебания при криотемпературах. Поэтому непонятно: Сильные колебания НЕ преодолевают отталкивания, и спаренных электронов не создают,  а еле-еле движущиеся – вдруг запросто это мощное отталкивание преодолевают и прочно связывают электроны в пары!
Столкнувшись с такой нелепостью,  я задал себе вопрос:  Чем же отличаются куперовские парные электроны от одиночных?
Ответ:
Двойной массой.
Двойным зарядом.
И нулевым общим  спином. То есть они соединяются в пары, как магнитики, прилипающие друг к другу взаимно противоположными полюсами
Первые два отличия ничего  полезного для сверхпроводимости сделать не могут, наоборот, должны усилить рассеяние на дефектах.
Зато третье, что-то подсказывает: Магнитный момент пары становится раным нулю. Если мы предположим, что сопротивление току вызывается не мифическим «рассеянием», а МАГНИТНЫМ взаимодействием спинов электронов с магнитными полями атомов-ионов решётки, то это сразу даёт ответ, почему куперовские пары рождают сверхпроводимость
Они МАГНИТНО НЕЙТРАЛЬНЫ! Они НЕ СЦЕПЛЯТСЯ С РЕШЁТКОЙ!

Следующий напрашивающийся вопрос:
Где и как возникают эти пары?
По общепринятой теории – свободные электроны под действием нулевых колебаний решётки связываются в пары, несмотря на их кулоновское отталкивание.
Я же считаю, что пары рождаются ТОЛЬКО В САМИХ АТОМАХ!
Почему там?
Потому что не верю в эту «мощь» нулевыых колебаний.
Кроме того, для того, чтобы магнитно «склеиться» электроны должны сблизиться так, что силы магнитного притяжения окажутся сильней кулоновского отталкивания.  Это принципиально возможно, так как силы магнитного взаимодействия изменяются пропорционально НЕ квадрату расстояния между ними, а кубу! Но, как мне возразил один физик (Саша R), на это моё утверждение, хаотические скорости свободных электронов НЕДОСТАТОЧНЫ, чтобы при взаимном столкновении они сблизились достаточно, для преобладания магнитного  притяжения.
Это и навело меня на мысль, что такое может быть не для свободных, а только для связанных на внешних орбитах электронов. 

Первое и важное, хотя обычно незамечаемое. Два электрона, движущиеся НАВСТРЕЧУ друг другу и сталкивающиеся (точнее сблизившиеся на определённое растояние и вновь разошедшиеся из-за кулоновских сил отталкивания) будут отталкиваться НЕ ТОЛЬКО ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКИ, но и магнитно! Как два тока с противоположными направлениями магнитного поля! Ведь они движутся НАВСТРЕЧУ друг другау, то есть противонаправленно!
Это надо бы учитывать и при расчёте любых реакций заряженных частиц друг с другом. СТАЛКИАЮЩИЕСЯ ОДНОИМЁННО ЗАРЯЖЕННЫЕ ЧАСТИЦЫ ОТТАЛКИВАЮТСЯ ДРУГ ОТ ДРУГА НЕ ТОЛЬКО КУЛОНОВСКИМИ СИЛАМИ, НО И МАГНИТНЫМИ, из-за противоположной направленности их векторов скоростей!
Но вернёмся к нашим атомам.

При критемпературах атомы находятся в идеальном или весьма бликом к нему состоянии. И объём этих атомов МИНИМАЛЕН, Следовательно, их внешние орбиты весьма близки одна к другой (в некоторых металлах). Легко можно допустить, что вращающиеся на этих орбитах с огромными скоростями электроны порождают за счёт движения свои магнитные поля, кроме спиновых - постоянных. Столь же легко и логично предположить, что два электрона двух соседних атомов вращаются на своих орбитах так, что в местах их  МАКСИМАЛЬНОЙ БЛИЗОСТИ ОНИ ДВИЖУТСЯ ПАРАЛЛЕЛЬНО ДРУГ ДРУГУ, пусть и с разными скоростями Но это – параллельные токи и их сильные магнитные поля преодолевая отталкивание стягивают их в пару, а затем срабатывает и магнитное притяжения из спиновых  моментов. ТАК В ДВУХ СОСЕДНИХ АТОМАХ, близко распроложенных из-за очень низкой температруы ВОЗНИКАЮТ КУПЕРОВСКИЕ ПАРЫ!
Атомов много, электронов ещё больше и вероятность именно ТАКОГО описанного выше совпадения скоростей и близости внешних орбит весьма велика!
Это допущение сразу решает несколько проблем:
Никаких мифических нулевых колебаний здесь не требуется.
Такое может быть только для идеальных или близких к идеальным атомов, поскольку при криотемпературах, орбиты не деформированы и атомы максимально сближены.
Это сразу объясняет, что НЕ СТАЛКИВАЮЩИЕСЯ свободные электорны образуют пары, что, как было сказано выше, не соответствует расчётам, а параллельно движущиеся на очень близких внешних орбитах атомов электроны соединяются  в пары двумя магнитными полями: Полем их быстрого параллельного движения и затем спиновыми моментами.
Это же объясняет, почему НЕ ВСЕ металлы становятся сверхпроводниками: Их кристаллические решётки таковы, что даже при криотемпературах их внешние орбиты не настолько сближаются, чтобы вызвать связывание в пару.
Это  объясняет и температурную зависимость: Только при очень низких температурах идеальные атомы достаточно сближены своими внешними орбитами электронов и при строго определённой температуре скачкообразно возникает лавинный процесс образования куперовских пар.
Это также объясняет исчезновение сверхпроводимости под влияением внешнего магнитного поля.
Опять чисто МАГНИТНОЕ влияние на решётку и пары!

Резюмируя:
Теория сверхпроводимости за счёт образования куперовских пар, предложенная в 1955 году Бардиным, Шриффером и Купером, верна в той её части, которая касается определяющей роли ПАР в сверхпроводимости.
Но механизм их образования и все вытекающие из него эффекты, мне представляется, лучше объясняются вышеописаннми рассуждениями. По ощущению, моему и поэтому сугубо субъективному, они более ЕСТЕСТВЕННЫ, логичны и взаимосвязаны с другими эффектами.
Пары образуются  на внешних орбитах близко расположившихся при криотемпературах атомов за счёт двойственного магнитного стягивания. Сначала магнитное поле  двух парааллельно и однонаправленно движущихся электронов преодолевает их кулоновское отталкивание и достаточно сближает электроны, а затем вступает в силу их «сцепление» за счёт магнитных спиновых моментов.

Буквально несколько слов о сверхтекучести гелия два.

Полагаю, что схожие явления связывают в пары уже атомы жидкого гелия и тем создаётся сверхтекучесть слоёв гелия  относительно друг друга. То есть исчезает ПОПЕРЕЧНАЯ вязкость атомов гелия, при НЕИЗМЕННОЙ и сохраняющейся ПРОДОЛЬНОЙ вязкости атомов в потоке. Поперечная вязкость атомов сверхтекучего гелия тем не менее сохраняется для атомов гелия по отношению к атомам другого вещества, с которым он контактирует.
Поэтому гелий два МОЖЕТ растекаться сверхтонкими плёнками по подложкам, образует мениск и самопереливается по стенкам одного сосуда в другой.
Снова, есть ДВЕ разные вязкости в любой жидкости:
Продольная – связывающая воедино частицы потока вдоль вектора его движения.
И вязкость поперечная, то есть сцепление частиц потока со смежными слоями или иным веществом, например, стенками трубы.
Поперечная вязкость,  внутренняя, только для атомов гелия два друг с другом – исчезает,  но  та же поперечная связь атомов  со  слоями  контактирующего твёрдого вещества сохраняется.

23 Х 2023