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单畴磁性颗粒的宏观量子现象及拓扑相位干涉效应

本论文对单畴铁磁和反铁磁颗粒中的宏观量子相干和隧穿现象,以及宏观量子共振相干现象中的拓扑相位干涉效应进行了系统的理论研究,希望有助于今后的实验观测和与理论结果的比较。首先详细地讨论了单畴铁磁和反铁磁颗粒中的宏观量子相干和隧穿现象。在自旋相干态表象基础上,研究了关于单畴铁磁颗粒的宏观量子相干和隧穿模型,利用瞬子技术,给出了体系量子隧穿率和基态隧穿能级劈裂的完整表达式,并且在这些模型中,所加外磁场的强度可以在0<H<H_c范围内连续变化,这超越了以往理论工作中所作的低势垒高度(H→H_c)近似,为实验提供了一便利条件以观测单畴铁磁颗粒中磁化矢量的宏观量子隧穿和相干现象。理论和实验研究都表明:与相似体积大小的单畴铁磁颗粒相比,单畴反铁磁颗粒具有较大的量子隧穿率和较高的从热激发区域向量子隧穿区域过渡的转变温度,这使得单畴反铁磁颗粒成为理论和实验研究的热点。对于单畴反铁磁颗粒,以往的理论结果只精确到量子隧穿率中的WKB指数因子,并且所考虑  (本文共255页) 本文目录 | 阅读全文>>

《物理》1985年04期
物理

宏观量子现象──超流动性

1868年8月18日,Lockyer和 Janssen分别在印度和马来亚观察日全蚀,从太阳的发射光谱中发现了浅黄色的5876A线.他们猜测这是地球上尚未发现的一个新元素的谱线,并称它为Helium(氦). 1895年,Ramsay在地球上也找到了氦,主要在铀矿中.大气中氦的体积仅占10-6-10-5,是稀有气体. 1908年,荷兰Leiden实验室的昂内斯液化了最后一个“永久气体”──He气.最常见的He的同位素是He4,其沸点是4.215K,是当时所有气体中沸点最低的.(后来发现He3的沸点是3.19K,He3也有超流特性,但机制与He4不同).氦气的成功液化,开创了低温物理这一新的研究领域. 一、液氦的λ转变 一般单质的相图如图1所示.常压下,单纯的冷却就可以使之固化.通常液态只有一相存在. He4的相图和所有单质不同,如图2所示.其特点为: (1)常压下,即使温度达到绝对零度,液氦也不会固化,形成所谓“量子液体“’,这是量...  (本文共6页) 阅读全文>>

权威出处: 《物理》1985年04期
《物理》1978年04期
物理

宏观量子现象和它的应用

一、引 言 一般说来,量子现象只能发生在微观的尺度(原子)上.当我们研究分子、原子、电子和核子等等一些微观粒子的运动时,才能明显看到量子力学效应,例如分子、原子光谱的不连续谱线.而当微观粒子数目足够大时,量子力学效应就不明显了,也就是说,过渡到了经典力学的范围.因此,人们常把量子力学称为“微观力学”.但是,对超导体和超流液态氦来说,由于它们具有独特的性质,量子力学效应能够在宏观的尺度上表现出来.这个思想早在1935年研究超导体的电动力学性质时,伦敦就提出来了[1],但是直到六十年代初才从实验上得到证实,并为人们所普遍接受.它的中心思想是:由干超导体和超流液氦具有我们下面要讲的原因,在它们之中的所有粒子(电子或氦原子)都凝聚到一个单一态上.所有粒子的状态完全相同,因而它们的行为也将完全一样.这样,我们就不必用描述大量粒子运动的统计方法来描写粒子体系的运动,而只要用一个粒子的波函数就可以描述整个的粒子体系了.这样,描述一个宏观态的运...  (本文共5页) 阅读全文>>

权威出处: 《物理》1978年04期
《物理》2005年08期
物理

约瑟夫森器件中的宏观量子现象及超导量子计算

1薛定谔猫和宏观量子现象经典力学自从建立以来,成功地解释了星体的运动以及我们日常生活中的物体运动现象.但是到了19世纪末、20世纪初,经典力学在光学和原子领域遇到了严重困难,许多物理现象,例如黑体辐射、光电效应、原子轨道无法用经典力学来解释,于是由玻尔,薛定谔,海森伯等科学家创立了量子力学.近百年来,量子力学在物理、化学、生物等许多领域获得了巨大成功.然而,量子力学的规律和我们日常所见的现象是如此的不一致,人们很难彻底理解量子力学的精髓.比如,一个自从量子力学创立以来就一直困扰人们的问题是量子力学是否适用于宏观物体或宏观变量?如果量子力学适用于宏观物体,为什么我们平常看不到量子现象?如果量子力学不适用于宏观物体,那么量子力学和经典力学的分界线又在哪儿?当然,最直接的验证是用实验来观测宏观物体的量子现象,但由于理论和实验条件的局限,20世纪80年代以前人们一直无法观测到宏观物体的量子现象,从而引出了一个非常著名的佯谬:薛定谔猫[1...  (本文共5页) 阅读全文>>

权威出处: 《物理》2005年08期
《工科物理》1991年02期
工科物理

超导电性和其他宏观量子现象

Frit‘Lond“n最先提出,超导电性和液氦中的超流体流动都是宏观量子现象.它们跟这样的事实几有关:即使是宏观物体的能量状态也是分立的,虽然彼此紧密靠近;它们也跟全同粒子系统的统计力学有关。超导金属中自旋李的电子遵循费密一狄喇克统计和 一2-一一不相容原理.同位素质量4的氦原子遵循爱因斯坦一玻色统计,这时可以有许多粒子处在相同的量子态,这跟光子(即辐射量子,看作是粒子)的情形是一样的._‘。。”{才/了非相互作”的相互作用的/铃叹神勺一10呱P=0动盘(任意单位)在r=。K下超流氦4基态中的原子动量分布,非相互作用玻色气中(用细线表示),100%的粒子处在零动量状态中。在相互作用系统中(用粗线表示),由于零点运动,占有几率降到约为10%但仍为有限的.直到升至〔转变温度之前该几率保持为有限的. 这些系统及其他宏观量子系统、的共同特工科物理1仑91第2期点是系统某一状态的宏观占有.在静止的超流氦中,尽管零点运动很大并且有热骚动,发...  (本文共6页) 阅读全文>>

《工科物理》1993年01期
工科物理

宏观量子现象、量子Hall效应和电学单位的自然基准

人们研究微观粒子的运动和结构时,常常会碰到一系列量子化现象,如氢原子的能量、角动量量子化,而对于大量分子、原子组成的宏观物体,这种量子化现象则不表现出来.因此过去我们常常强调量子化现象是微观粒子所独有的.然而六十年代以来,人们发现,不仅微观领域有这种量子力学性质,在某些条件下,大量微观粒子组成的宏观物体,也具有这种量子力学效应.和德国的K.Doll和N五baue:先后测得磁通量子的值是必。、2又1『7gauss·cm,要是把。。一立中,电荷q一2。代入计算时,理论与实 q验就完全一致了.这正好说明超导的BCS理论的正确,根据该理论,超导体中的载流子不是电子,而是由一对自旋、动量都相反的电子组成的eooper对,因此,一Ze· …l‘eelwe .‘‘..1护!!.护‘....... B.二J性刁们111211梦.11 !沈l,,沪J一!l。‘、产 |l名|乍︸一!l,O ,‘l,‘公肋肪以‘﹄12‘. 吐..月t‘.l.lt!1...  (本文共5页) 阅读全文>>