文档介绍：物理学前沿领域——凝聚态物理学凝聚态物理学是当今物理学最大也是最重要的分支学科之一。据70年代中期的调查统计,凝聚态物理学年发表论文数居首位,占物理学论文总数的三分之一;从事凝聚态物理研究的人数也居首位,占总人数的四分之一;而从60年代末到80年代末,获诺贝尔物理奖的人数中,从事凝聚态研究的人数,超过了研究粒子物理的人数,接近总人数的一半,也居首位。凝聚态物理学得以迅猛发展,首先表现在其研究对象的开拓上。在由原来传统的三维周期性结构,向着低维甚至非周期结构的发展中,所涉及到的理论也逐渐地趋于深化与成熟,从30年代的晶体结构分析的唯象理论与固体的比热理论、金属自由电子论和铁磁性理论,发展到30年代后的能态理论、电子衍射和X射线衍射的动力学理论,以及点阵动力理论。60年代以后,在凝聚态物理学中,对称性破缺理论又占据了中心地位。以它为基础,建立了能态、元激发、缺陷及临界区域四个层次。与之相应,各种有序态的序参量、广义刚度、标度不变性、自相似结构等一系列新的概念随之诞生。此外,大量非线性课题相继出现,使凝聚态物理不仅在深度及广度上冲破了传统固体物理学,而且向着更深层次与更大的范围蓬勃发展。90年代所兴起的纳米物理学,又成为凝聚态物理的一个新的世界性研究热点。纳米粒子与一般尺度物体相比,在力、热、电磁和光等方面具有显著不同的特性,它们不仅成为未来新材料研究的基础,而且也为人类在认识客观世界上展开了一个新的层次,与此相应兴起了介观物理学的研究。当今凝聚态物理学已成为物理学最活跃的前沿领域,它不仅突破了传统固体物理学,使研究对象日益多样化和复杂化,又由于许多有价值的发现出现在相互交叉的学科领域,它又对促进交叉学科的发展,显现出强大的活力。它的实验手段、理论概念与技术不断地向着化学物理、生物、地球物理、天文、地质等领域渗透,从DNA晶体结构到地球板块驱动力的研究,从量子电子器件的机理到新材料的研制,无一不与凝聚态物理学有关。凝聚态物理在物理学乃至整个自然科学中,正在显示出日益强大的影响力。一),已有5位物理学家由于超导电性的研究而获得诺贝尔奖。他们是:1957年提出BCS超导微观理论的美国物理学家巴丁()、库珀()、施里弗(),于1972年获奖,从理论的提出到获奖时隔15年;1960年发现单电子超导隧穿效应的美国物理学家贾埃佛();1962年预言约瑟夫森效应的英国物理学家约瑟夫森(),他们时隔11年后,于1973年获奖;1986年,在国际商用机器公司(IBM)苏黎士研究室工作的瑞士物理学家缪勒()和他的学生、德国物理学家柏诺兹()发现Ba-La-Cu-O系统物质的高温超导性,于1987年获奖。他们的这一工作,如此快速地得到了诺贝尔评奖者的承认,这在诺贝尔颁奖历史中是极为罕见的,由此看出柏诺兹和缪勒工作的重要意义。伴随着超导临界温度提高到液氮温区以上,超导技术的应用发生了一场新的技术革命。超导技术的影响,很快地波及到了电力工程、电能输送、电动机与发电机的制造、磁流体发电、超导磁悬浮列车、超导计算机、超导电子器件、地球物理勘探、地质学、生物磁学、高能加速器与高能物理研究等多种领域与学科。尽管高温超导体在实用上仅只处于开端,但它的远大前景已经展现出来了。1986年以来,瑞士、美国、日本、中国等国的科学家们,相继发现了多种高温氧化物超导材料。这些发现,在国际上引起了巨大的反响。目前,超导体的零电阻转变温度已经达到上百K。但是,这主要是实验物理学家的探索成果,在理论研究方面,仍还没有给出一种圆满的解释。超导理论研究与超导实验研究的飞速发展极不相适应。从这PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建角度看,高温氧化物超导材料的发现,无疑也是对超导理论研究的巨大冲击。BCS理论是第一个成功的微观超导理论。它很好地解释了大多数元素的超导性质。这一理论的出发点是电声子的相互作用。两个电子由于交换虚声子而产生引力,当这一引力超过库仑斥力时,电子双双地结成库珀对。库珀对的行为就像一个松散结合的大分子,它们在空间延伸的范围远大于晶格常数。成千上万个库珀对相互交叠,使电子系统获得某种“整体刚性”,它们能克服个别散射事件造成的阻力,而产生零电阻现象。同时,它们还能抗拒外来磁场的进入,而导致迈斯纳效应。然而,新发现的氧化物超导体都有一个共同的特点,即具有一个铜-氧层,并表现为空穴导电。BCS理论在Cu-O在高温超导体中,效应并不明显,人们不得不对BCS理论的适应性提出了怀疑。1987年,安德森()提出了共价键理论①。该理论