¿Qué observables son indicativos de la condensación del par BCS Cooper?

De hecho, esta pregunta está un poco en el lado filosófico (¡o tal vez esta respuesta lo esté!)

Es mucho más fácil (y probablemente científicamente más preciso) establecer cuándo un sistema no está emparejado con BCS Cooper que decir cuándo lo está . Podemos decir que tenemos evidencia de que un material es un superconductor de tipo BCS, pero no podemos decir que lo sea con 100% de certeza. BCS es un modelo y, por supuesto, en cualquier material real habrá desviaciones debido a la estructura de bandas, interacciones electrón-electrón, etc.

Existen numerosos experimentos que son indicativos y consistentes con la teoría BCS de la superconductividad. Por supuesto, el más notable es el pico Hebel-Slichter, que predijo BCS. Luego están los experimentos de túneles de Giaver que mostraron una brecha uniforme (onda s) en la densidad de estados. También están los golpes de fonones en la segunda derivada de los espectros de tunelización analizados en profundidad por McMillan que sugieren un mecanismo de fonones. Luego están los experimentos con cuantificación de flujo y tunelización de Josephson que muestran carga$2e$cuasipartículas. Por supuesto, este último ejemplo también está presente en los superconductores no convencionales. Sin embargo, todos estos son sugestivos de condensación de tipo BCS cuando se consideran como un todo.

Creo que esta pregunta está mal planteada en cierto sentido porque todas estas firmas experimentales, que son predichas por BCS, no son necesariamente específicas de BCS.

La mayoría de los superconductores no convencionales no se ajustan a la teoría BCS porque violan uno o varios requisitos previos para un superconductor BCS, como:

1) Surgido de un estado normal de Fermi Liquid

2) Ser metales tridimensionales antes de sufrir la transición superconductora .

3) Ser afectado adversamente por impurezas magnéticas

4) No ser afectado por impurezas no magnéticas

5) Ser impulsado por fonones

6) Algunos otros

La naturaleza es mucho más inteligente que nosotros, los humanos, y es fácil imaginarla inventando mecanismos de superconductividad mucho más exóticos que se ajustan a casi todos menos a una ausencia evidente de una firma experimental que pensamos que era necesaria para que ocurriera el emparejamiento o la condensación de Cooper.

Por lo tanto, no deberíamos preguntar si un superconductor específico es un superconductor BCS, sino examinar si podemos o no encontrar pruebas que demuestren que no es un superconductor BCS. Si el superconductor en cuestión sigue pasando las pruebas, más cerca estaremos de la certeza de que es un mecanismo de tipo BCS el responsable de la superconductividad en el material en particular.

¿No es el efecto de proximidad una deslocalización del condensado fuera del superconductor? Entonces, uno puede sondear este efecto a través de túneles (densidad de sonda de estado).

Los vórtices son también una falta de homogeneidad del condensado que uno puede visualizar fácilmente (STM, rayos X, ...).

Bueno, cualquier tipo de falta de homogeneidad se puede ver como creo. Pero no conozco un experimento que pruebe el condensado estable y constante (cada vez, uno necesita un gradiente de fase en lo que sé).

También puede ser posible probar las corrientes de borde propuestas por London hace mucho tiempo (no estoy al tanto de tal detección, ni de un experimento real).

EDITAR: Ok, otra forma de responder, es posible que haya entendido mal la pregunta. Después de leer este tema , tal vez algunas mejores respuestas serían:

1) El acoplamiento de dos electrones para formar un estado ligado, mediado por un fonón (a la Cooper / Bardeen y Schrieffer). Entonces, en principio, uno podría generarlo mediante excitaciones de fonones (ya hecho en los años 70 si no recuerdo mal)

2) La aparición de un estado cuántico macroscópico a partir de electrones que interactúan y la creación de un estado macroscópico cuántico con todos los electrones compartiendo la misma fase. Entonces, en principio, se podría observar el crecimiento de la rigidez de fase.

3) La aparición de una excitación con huecos en el nivel de Fermi.

Pero sigo creyendo que la pregunta no está clara... :-( Bueno, como debe ser al principio de organizar mentes :-)

Esta respuesta, que en esencia no es realmente mía, pretende comprender un poco mejor de qué se trata realmente la pregunta real. Estaba abriendo el libro de Feynman hace unos días y recordé esta pregunta. A ver si Feynman nos puede ayudar :-)

Feynman, en su libro Física estadística: un conjunto de conferencias , escribió una sección titulada 10.8: prueba real de existencia de estados de pares y brecha de energía que podría ser de su interés.

Para darte la idea desarrollada allí, déjame copiar algunas oraciones:

Cualquier fenómeno en el que esté implicada la dispersión de electrones servirá como prueba de la existencia de los estados del par. La atenuación de fonones y la relajación paramagnética son ejemplos. […]

Cuando existen los estados de par propuestos en la teoría BCS, se produce una dispersión de un electrón$k\uparrow$induce una interferencia con el electrón apareado en$-k\downarrow$[…]

Analicemos ahora los experimentos de brecha. [... entonces Feynman describe el experimento de túnel para medir el DOS...]

Mi sensación es que Feynman captura la esencia del condensado del par BCS Cooper. Pero también me parece que esta es precisamente esta noción que no está clara.

Se sabe por la tunelización de los pares de Cooper a través de las uniones de Josephson/Squids que hay excitaciones en los superconductores que (a) tienen una carga de exactamente 2 cargas de electrones y (b) están en un condensado. Por lo tanto, al examinar las oscilaciones en un AC Squid se establece que hay pares de cobre. No nos habla de la simetría o similar pero nos muestra que hay pares. ¿Es esto adecuado para responder a esta pregunta?