: 当然 理论物理学家并不只是因为超导体有什么应用价值而言就研究它们而已
: 而是因为 人们在BCS理论中学到的物理实在是太多了 并不只是侷限在超导现象而已
: 例如说 希格斯机制本身就可以看做是超导的机制
: 事实上这个机制之所以能被理论学家所建立的历史过程 和BCS脱离不了关系
: 超导体之所以抗拒磁性 可以看成是光子在超导体中获得了质量 因此不会无限传播
: 在这样的想法下 其实而宇宙本身就是一个"超导体" 让一般的粒子也获得了质量
: 某些理论物理学家的幻梦 就是期望高温超导背后有个相当统一的理论
: 并且从这个理论中 我们又可以新学到一些更广大的崭新观念
这一段刚好是小鲁蛇上学期某门课期末报告的主题:超导体中的希格斯机制
所谓希格斯机制其实是一种自发性对称破缺(spontaneous symmetry breaking)
上面那句话虽然是中文 但是乡民大概有99%有看没有懂 且待小鲁蛇解释
所谓对称破缺 就是指对称性被破坏
本来我们对空间有一致性 往x轴方向和往y轴方向移动是没有差别的 有“对称性”
但是如果x轴出现了一名正妹 你就自动自发的趋向x轴移动
再比如说一只直立的铅笔 只要受到一点震荡 就会往其中一个方向倒下
这就是自发性对称破缺
比较科学的例子还有对电子施加磁场 就会使光谱线分裂 此谓Zeeman effect
也是一种对称破缺的概念
在超导体里 因为电子成对形成库柏对 这个过程会使电子的位势改变
从一个抛物线形状变成“墨西哥帽”形状
像这样http://goo.gl/6a7Wmq 把右边那张图捏著y轴转一圈就是一顶墨西哥帽了
一开始电子在左图最低点 也就是绿色线和红色线的交点
位势改变以后 他仍然在交点处 但此时交点已不是位势最低点
只要受到一点扰动就会落入两旁的低点 这过程 就是“自发对称性破缺”
那对称破缺以后会怎样呢
根据南部-戈德斯通定理（Nambu-Goldstone Theorem）
会产生没有质量的戈德斯通玻色子
可是这粒子从来没被发现过 使科学家发展出一套理论 就是大名鼎鼎的
希格斯机制（Higgs Mechanism）
这个机制说明“场”如何把戈德斯通玻色子透过适当的变换(transformation)“吃掉”
创造出带有质量的规范粒子
在宇宙中 希格斯场赋予其它粒子质量 希格斯粒子则是场的激发
在超导体中 电磁场的规范粒子 光子 获得质量
因此在超导体中 电磁场的传递不再是无穷远的
所以电磁场进入超导体中会很快衰减(decay)掉 这就是超导体反磁性的理论根据
另外E=R*J 电场E=0, 电流密度J≠0（超导电流很显然不是零）因此电阻R=0
这就是零电阻的来源 但这样说其实太简略 超导体电阻也不是零 只是很小
大家当科普看看就好
对了 还有希格斯机制赋予的质量其实很小 比如说 质子的质量938MeV/c^2
和其组成夸克 uud 二上(1.5~4MeV/c^2)一下(4MeV/c^2)的总和 依然相去甚远
主要贡献还是来自于强交互作用
以下故事
当年BCS理论写好还未发表时 日本物理学家南部阳一郎去某个物理会议
遇到了BCS三人中还是研究生的...我忘记是谁了 应该是施里弗John Schrieffer
他被BCS理论的概念震慑了 回去写出了南部定理
后来希格斯依据这个定理写出了希格斯机制
但是希格斯运气相当背 他在1964年预言的粒子质量高达125GeV/c^2
差不多同时期的Murray Gell-Mann在1962年预言了Ω粒子 质量只有1.67GeV/c^2
在1964年就找到了 1969就得诺贝尔奖了
不过虽然希格斯等了那么久 还是轮到他了 可喜可贺 可喜可贺