: 當然 理論物理學家並不只是因為超導體有甚麼應用價值而言就研究它們而已
: 而是因為 人們在BCS理論中學到的物理實在是太多了 並不只是侷限在超導現象而已
: 例如說 希格斯機制本身就可以看做是超導的機制
: 事實上這個機制之所以能被理論學家所建立的歷史過程 和BCS脫離不了關係
: 超導體之所以抗拒磁性 可以看成是光子在超導體中獲得了質量 因此不會無限傳播
: 在這樣的想法下 其實而宇宙本身就是一個"超導體" 讓一般的粒子也獲得了質量
: 某些理論物理學家的幻夢 就是期望高溫超導背後有個相當統一的理論
: 並且從這個理論中 我們又可以新學到一些更廣大的嶄新觀念
這一段剛好是小魯蛇上學期某門課期末報告的主題:超導體中的希格斯機制
所謂希格斯機制其實是一種自發性對稱破缺(spontaneous symmetry breaking)
上面那句話雖然是中文 但是鄉民大概有99%有看沒有懂 且待小魯蛇解釋
所謂對稱破缺 就是指對稱性被破壞
本來我們對空間有一致性 往x軸方向和往y軸方向移動是沒有差別的 有「對稱性」
但是如果x軸出現了一名正妹 你就自動自發的趨向x軸移動
再比如說一隻直立的鉛筆 只要受到一點震盪 就會往其中一個方向倒下
這就是自發性對稱破缺
比較科學的例子還有對電子施加磁場 就會使光譜線分裂 此謂Zeeman effect
也是一種對稱破缺的概念
在超導體裡 因為電子成對形成庫柏對 這個過程會使電子的位勢改變
從一個拋物線形狀變成「墨西哥帽」形狀
像這樣http://goo.gl/6a7Wmq 把右邊那張圖捏著y軸轉一圈就是一頂墨西哥帽了
一開始電子在左圖最低點 也就是綠色線和紅色線的交點
位勢改變以後 他仍然在交點處 但此時交點已不是位勢最低點
只要受到一點擾動就會落入兩旁的低點 這過程 就是「自發對稱性破缺」
那對稱破缺以後會怎樣呢
根據南部-戈德斯通定理（Nambu-Goldstone Theorem）
會產生沒有質量的戈德斯通玻色子
可是這粒子從來沒被發現過 使科學家發展出一套理論 就是大名鼎鼎的
希格斯機制（Higgs Mechanism）
這個機制說明「場」如何把戈德斯通玻色子透過適當的變換(transformation)「吃掉」
創造出帶有質量的規範粒子
在宇宙中 希格斯場賦予其它粒子質量 希格斯粒子則是場的激發
在超導體中 電磁場的規範粒子 光子 獲得質量
因此在超導體中 電磁場的傳遞不再是無窮遠的
所以電磁場進入超導體中會很快衰減(decay)掉 這就是超導體反磁性的理論根據
另外E=R*J 電場E=0, 電流密度J≠0（超導電流很顯然不是零）因此電阻R=0
這就是零電阻的來源 但這樣說其實太簡略 超導體電阻也不是零 只是很小
大家當科普看看就好
對了 還有希格斯機制賦予的質量其實很小 比如說 質子的質量938MeV/c^2
和其組成夸克 uud 二上(1.5~4MeV/c^2)一下(4MeV/c^2)的總和 依然相去甚遠
主要貢獻還是來自於強交互作用
以下故事
當年BCS理論寫好還未發表時 日本物理學家南部陽一郎去某個物理會議
遇到了BCS三人中還是研究生的...我忘記是誰了 應該是施里弗John Schrieffer
他被BCS理論的概念震懾了 回去寫出了南部定理
後來希格斯依據這個定理寫出了希格斯機制
但是希格斯運氣相當背 他在1964年預言的粒子質量高達125GeV/c^2
差不多同時期的Murray Gell-Mann在1962年預言了Ω粒子 質量只有1.67GeV/c^2
在1964年就找到了 1969就得諾貝爾獎了
不過雖然希格斯等了那麼久 還是輪到他了 可喜可賀 可喜可賀