发现超导电性

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超导电性现象最早是由荷兰物理学家Onnes发现的，他在1911年研究低温下金属电阻随温度的变化规律时，观测到在液氦温度下水银的电阻下降为零。20年之后，1933年Meissner发现了超导体是一个完美的抗磁体，使超导的研究取得了下一个突破性进展。但是直到1957年，超导的微观解释才由Badeen、Cooper和Schrieffer（BCS）给出。人们开始认识到超导电性是一种量子现象。与此同时，超导体在物理学各前沿领域和医疗、电力、交通等高新技术领域得到了广泛的和引人注目的应用和发展。

迄今可以见到的关于超导的高、中、低各种水平的书籍已经出版了许多。但这里介绍的2012年出版的新书，是一部风格比较独特很值得一读的精品。作为一位从事超导研究几十年的专家，本着手脑并用的教学理念，作者力求写一本给大学生用的介绍超导电性的简易教材，希望学生们一边学习，一边实践。动脑筋地（mindson ）参与一些实验的研究活动，帮助学生在观察中思考、对研究结果做出猜测、为小的研究项目制定计划、对变量进行选择和控制、对数据进行整理和分析，从而理解科学家获取超导电性经验知识的方法，同时让学生在今后的学习中，学习既会动脑又会动手的实用技巧。

本书基于作者过去几十年参与4个泛欧洲超导相关的研究项目的经验对工程设计和物理专业领域内师生讲课讲义基础上撰写。工程设计和物理专业的大学生和那些准备争取获得从事大学生或研究生教学资质的一些进修物理教师讲授超导课程的基础上撰写的。本书对于读者的数学与物理知识背景的要求不高，尽量采用一些简单的基础数学工具（不超过初等微积分知识），通俗易懂地阐述超导电性的发展简史和基本概念和原理。

本书的特点内容全面而叙述简明，可以称作是真正导论性的。另一个突出的特点是在课文叙述过程中的适当地方，插入了一些类似于练习题性质的小实验作业，作者称之为“研究”活动（正如本书的副题所指的 ：一种研究方法， An Investigative Approach），可作为教师演示或学生实验室练习。作者认为研究，特别是对于实际问题的研究在发展对现象的理解方面至关重要，希望读者有机会试一试，哪怕选择其中一部分。所有的这些材料都被作者和他的同事们设计而且测试过了，旨在以尽可能低的成本，提供给更广发的读者使用。

全书内容分成5个部分共15章。第1部分 导论，含第1-2章：1. 金属的电阻率和电导率；2. 超导电性简史。第2部分 超导电性，含第3-8章：3. 超导电性的一种解释？4. MeissnerOchsenfeld 效应；5. 抗磁效应；6. 持续电流；7. I型和II型超导体； 8. 磁通锁住。第3部分 超导材料，含第9-11章：9. 低温超导体； 10. 有机超导体；11. 高温超导体。第4部分 应用，含第12-15章：12. 超导线材； 13. 医学影像学；14. 欧洲核子研究中心的大型强子对撞机； 15. 磁悬浮列车。第5部分含6个附录，分别介绍了BCS理论、通量贯穿、Jusephson 效应和SQUID（超导量子干涉器件）、磁共振成像和超流。补充了一些深一点的物理和数学知识。最后一个附录是关于使用液氦时需要注意的安全措施，主要是为课文中建议的一些实验活动作为指导。

本书可以作为大学物理与非物理专业师生学习超导电性的很好的教材。也可以为本科高年级学生以及研究生攻读更高级的凝聚态课程做准备选用的参考书。

丁亦兵，教授

（中国科学院大学）