Rf Superconductivity For Accelerators pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Padamsee, Hasan/ Knobloch, Jens/ Hays, Tomas

出品人:

页数:537

译者:

出版时间:

价格:1351.00

装帧:

isbn号码:9783527408429

丛书系列:

图书标签:

• 超导
• 射频超导
• 加速器
• 材料科学
• 物理学
• 电子学
• 工程学
• 表面物理
• 薄膜技术
• 低温物理

凝聚态物理前沿：超导材料的微观结构、宏观应用及未来挑战 本书旨在为物理学、材料科学、工程技术领域的研究人员和高级学生提供一个全面、深入的视角，探讨凝聚态物质中超导现象的最新进展、关键材料体系的微观机制、以及这些基础发现如何转化为尖端技术应用。 本书摒弃了对特定技术领域（如高能加速器中的超导磁体）的聚焦，转而将重点放在超导体的普适性物理原理和新一代功能材料的开发上。全书内容围绕以下四个核心模块展开，旨在构建一个连贯且层次分明的知识体系： --- 第一部分：超导性的基本理论与量子诠释 本部分深入剖析了超导现象背后的量子力学基础，重点探讨了超越标准BCS理论框架的新兴物理图像。 1. 电子关联效应与配对机制的精细化研究： 我们将详细回顾和批判性分析传统的电子-声子耦合模型（BCS理论），并将其与现代观测到的高临界温度（$T_c$）材料中的强关联效应进行对比。重点分析了自旋涨落、轨道耦合以及晶格畸变在配对对称性形成中的作用。探讨了非s波配对的数学描述，包括d波、p波以及更复杂的混合对称态的理论模型，例如在铁基超导体中观察到的节点结构。 2. 拓扑超导体的理论前沿： 本书用大量篇幅介绍了拓扑性质在超导态中的体现。我们将从数学上定义拓扑不变量，并阐述如何通过能带结构计算来预测材料的拓扑特性。核心内容包括： Majorana费米子的理论构造： 讨论了在界面效应、Rashba自旋轨道耦合系统以及外加磁场下，如何诱导出具有非阿贝尔统计特性的Majorana零能模式（MZMs）。深入分析了这些模式在拓扑量子计算中的潜力与挑战。 手性超导体的分类与判据： 考察了具有自发磁通或手性序的超导态，它们在磁性与超导性竞争中展现出的复杂相图。 3. 介观尺度下的量子输运现象： 聚焦于超导量子干涉仪（SQUIDs）以外的更精细的输运测量。讨论了在纳米尺度上，超导结（Josephson Junctions）的相位动力学、量子隧穿效应的修正，以及在量子霍尔效应体系中观察到的分数电荷和非阿贝尔准粒子激发。 --- 第二部分：先进超导材料的结构化学与性能调控 本部分侧重于从原子层面理解和设计具有特定性能的超导化合物，关注材料合成、缺陷工程和相界调控。 1. 铜氧化物（Cuprates）的层状结构与电荷转移： 对钇钡铜氧（YBCO）及其家族的结构进行深入分析，重点讨论了CuO₂层与空穴掺杂的精确程度如何影响$T_c$的演变。研究了晶界、孪晶界等结构缺陷如何局部地改变电子态密度和配对势。详细阐述了“母体”绝缘态向超导态转变的电荷隔离和电子相分离机制。 2. 铁基超导体（Iron-Based Superconductors）的多面性： 系统性地比较了1111型、122型和FeSe超导体家族的晶体结构差异。分析了铁原子层之间的间距、层间耦合强度对方程内电子行为的影响。重点讨论了磁序（螺旋自旋密度波）与超导电性之间的竞争与共存关系，以及通过应力或化学替换来抑制磁序从而提升$T_c$的实验策略。 3. 新型低维与低维/二维体系： 探讨了二维材料（如单层或少层金属化合物、界面异质结）中诱导的超导性。分析了范德华异质结（vdW Heterostructures）中不同材料的堆叠角度（如“魔角”效应）如何影响界面处的电子结构和超导配对。讨论了有机超导体和硫化物（如$MgB_2$）在特定压力下的性能提升机制。 --- 第三部分：超导态的非平衡动力学与极端条件响应 本部分关注超导体在强场、高应变和快速变化电磁场下的动态行为，侧重于弛豫过程和临界电流密度。 1. 磁通钉扎与临界电流密度（$J_c$）的微观机理： 详细讨论了钉扎中心（如空位、析出相、畴壁）的形貌和密度如何决定材料的输运性能。引入了“平均场理论”和“激活势垒模型”来定量描述磁通线的运动阈值。研究了利用快速淬火或辐照技术来优化钉扎景观的材料工程方法。 2. 超导体的超快激发与弛豫： 分析了超快激光脉冲激发下，超导电子系统的非热态行为。探讨了库珀对的激发、光致超导性的恢复时间尺度，以及如何利用太赫兹光谱研究超导能隙的动态变化。讨论了电子-无声子弛豫过程和超导态的相变动力学。 3. 高压物理中的超导转变： 系统回顾了在数百万个大气压（Mbar）下，氢化物材料（如$H_3S$, $LaH_{10}$）实现室温超导的里程碑式成果。重点讨论了由高压导致的晶格软化、原子振动频率的显著提升（零点能的增加），以及这些因素如何推高电子-声子耦合常数，从而实现高$T_c$。 --- 第四部分：超导性的先进表征技术 本部分聚焦于当前用于解析复杂超导态的尖端实验技术，强调了空间分辨和能量分辨能力。 1. 扫描探针技术在超导薄膜中的应用： 深入介绍扫描隧道显微镜（STM）/谱学（STS）在测量局部电子态密度和能隙结构中的精确性。讨论了如何通过扫描超导量子干涉器件（SQUID-on-tip）来成像材料内部的磁通量分布和超导电性梯度。 2. 散射实验与同步辐射技术： 强调了高能X射线散射技术在确定超导态与电荷密度波（CDW）竞争中的关键作用。详细阐述了非弹性X射线散射（IXS）在探测高频声子模式和电子-声子耦合强度方面的能力。同时，探讨了高分辨中子散射如何揭示磁序的精确结构和自旋激发谱。 3. 光谱学在对称性判别中的应用： 讨论了角分辨光电子能谱（ARPES）如何直接“看到”费米面结构和配对势的细节。特别是，如何通过分析高对称点上的激发谱来判别$spm$波、d波等非传统配对的特征，以及利用斯托克斯/反斯托克斯拉曼散射来监测晶格-电子耦合的演变。 本书的深度和广度旨在为下一代超导材料的理论预测和实验验证提供坚实的跨学科基础，推动超导物理学从现象理解迈向精确设计的新阶段。

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进组新手包之一，每人一本。

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