图2-2漂亮的北极光图2-3太阳风图2-4宇宙中的星云
6 图 2-2 漂亮的北极光 图 2-3 太阳风 图 2-4 宇宙中的星云
（6）核聚变众所周知，轻核的聚变可以获得取之不尽用之不竭的能量，为了实现可控热核反应而不是热核爆炸，需要解决一系列难题。例如，聚变只能在儿百万度或更高的温度下进行，在这种温度下任何固体都将熔化而无法作为装载的容器”，为此，人们采用磁场来约束等离子体，迫使等离子体的全部带电粒子按一定队形运动而不与固体器壁接触。然而，又出现了等离子体的不稳定性问题，它使得约束无法维持到实现反应所需的时间。所以，为了解决等离子体的磁约束问题，不仅需要设计各种磁场位形，建立巨大而复杂的托卡马克装置，图2-1就是托卡马克中的等离子体：图2-5是合肥的中国科学院等离子体研究所的正在建造的新一代超导托卡马克HT-7U装置。ASIPP图2-5中国科学院合肥等离子体研究所的超导托卡马克HT-7U装置7
7 （6）核聚变 众所周知，轻核的聚变可以获得取之不尽用之不竭的能量，为了实现可控热核反应而不是热核爆炸，需要解决一系列 难题。例如，聚变只能在儿百万度或更高的温度下进行，在这种温度下任何固体都将熔化而无法作为装载的‘容器”，为此， 人们采用磁场来约束等离子体，迫使等离子体的全部带电粒子按一定队形运动而不与固体器壁接触。然而，又出现了等离子 体的不稳定性问题，它使得约束无法维持到实现反应所需的时间。所以，为了解决等离子体的磁约束问题，不仅需要设计各 种磁场位形，建立巨大而复杂的托卡马克装置, 图 2-1 就是托卡马克中的等离子体；图 2-5 是合肥的中国科学院等离子体研究 所的正在建造的新一代超导托卡马克HT-7U 装置。 图 2-5 中国科学院合肥等离子体研究所的超导托卡马克HT-7U 装置
3.超导体（1）什么是超导体某些金属或合金的温度降到接近绝对零度时，其电阻突然变为零或接近于零，这种现象称为超导电现象。现代超导重力仪的观测表明，超导态物体的电阻率必定小于102m，远远小于正常金属迄今所能达到的最低电阻率0~m，因此，可以认为超导态的电阻率确实为零。图2-6是超导厚薄膜的微观电镜图象。图2-6超导厚薄膜的微观电镜图象（2）超导体的发现超导体首先由荷兰物理学家开默林一昂纳斯（Kamerlingh-OnnesHeike1853-1926）图2-7）于1911年发现。昂纳斯长期从事低温物理的研究，是他首先打开了低温世界的大门，他创建的莱顿实验室是世界著名的低温物理研究中心之一。他第一个8
8 3· 超导体 （1） 什么是超导体 某些金属或合金的温度降到接近绝对零度时，其电阻突然变为零或接近于零，这种现象称为超导电现象。 现代超导重力仪的观测表明，超导态物体的电阻率必定小于 10-28Ω m，远远小于正常金属迄今所能达到的最低电阻率0-8Ω m，因此，可以认为超导态的电阻率确实为零。图 2-6 是超导厚薄膜的微观电镜图象。 图 2-6 超导厚薄膜的微观电镜图象 （2）超导体的发现 超导体首先由荷兰物理学家开默林一昂纳斯（Kamerlingh-Onnes Heike 1853-1926）（图 2-7）于 1911 年发现。昂纳斯长期 从事低温物理的研究，是他首先打开了低温世界的大门，他创建的莱顿实验室是世界著名的低温物理研究中心之一。他第一个
实现了氢气的液化，接着又实现了氨气的液化。1911年，他发现的水银样品在温度4.22°K～4.27°K时电阻消失，接着他又发现其他一些金属也有这种现象。昂纳斯因在低温的获得和低温下物性的研究而获得1913年诺贝尔物理学奖。图2-7超导体的发现者荷兰物理学家开默林一昂纳斯（3）转变温度正常导体转变成超导体的温度称为转变温度。大量的研究表明，除汞外有儿十种元素、数千种合金和化合物都具有超导性。由于处在超导态的导体的电阻接近零，电流在超导体中一旦形成，便能经久不衰地持续下去，而无需电场的作用。(4)BCS理论1957年美国物理学家巴丁（J.Bardeen）、库柏（LN.Cooper）和施瑞弗（J.R.Schrieffer）三位理论物理学家（图2-8）提出了超导的微观理论简称BCS理论（以三人名字第一个字母命名的理论），他们三人因此而获得1972年诺贝尔物理学奖。按照这一理论，超导的转变温度不会高于30°K，这一结论使本来已经萧条的超导物理变得更加沉闷。?
9 实现了氢气的液化，接着又实现了氦气的液化。1911 年，他发现的水银样品在温度 4.22 °K～4.27°K 时电阻消失，接着他又发 现其他一些金属也有这种现象。昂纳斯因在低温的获得和低温下物性的研究而获得1913 年诺贝尔物理学奖。 图 2-7 超导体的发现者荷兰物理学家开默林一昂纳斯 （3）转变温度 正常导体转变成超导体的温度称为转变温度。大量的研究表明，除汞外有儿十种元素、数千种合金和化合物都具有超导 性。由于处在超导态的导体的电阻接近零，电流在超导体中一旦形成，便能经久不衰地持续下去，而无需电场的作用。 （4）BCS 理论 1957 年美国物理学家巳丁（J.Bardeen）、库柏（L.N.Cooper）和施瑞弗（J.R.Schrieffer）三位理论物理学家（图 2-8）提出 了超导的微观理论简称 BCS 理论（以三人名字第一个字母命名的理论），他们三人因此而获得 1972 年诺贝尔物理学奖。按照 这一理论，超导的转变温度不会高于 30°K，这一结论使本来己经萧条的超导物理变得更加沉闷