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LK-99的悬浮现象:抗磁性还是迈斯纳效应

科学探索万象经验2023-08-02

韩国的室温常压超导材料最近闹得沸沸扬扬,他们为了证明事件的真实性,拍了一个材料悬浮的视频。然而,有一些物理学家称,能造成悬浮的不一定是迈斯纳效应,一些抗磁性也可以出现悬浮的现象。那么,迈斯纳效应和抗磁性是什么呢?

我们都知道,磁铁可以吸引铁、钴、镍等金属,这是因为这些金属具有顺磁性,即它们的原子内部有未成对的电子,这些电子的自旋和轨道运动会产生微小的磁矩,使得原子表现出类似于小磁针的性质。当外加磁场时,这些原子的磁矩会倾向于与外场方向一致,从而使得整个金属表现出与外场同向的磁化现象。

但是,并不是所有的金属都是顺磁性的。有些金属在外加磁场时,会表现出与外场反向的磁化现象,这就是抗磁性。抗磁性的原理是,当外加磁场时,金属内部的自由电子会受到洛伦兹力的作用,产生一个涡旋电流,这个电流会产生一个与外场反向的磁场,从而使得整个金属表现出与外场反向的磁化现象。

抗磁性虽然与顺磁性相反,但是它们都是一种线性的响应,即外加磁场和金属内部的磁场之间存在一个比例关系。这个比例系数就是金属的磁化率。顺磁性金属的磁化率是正的,抗磁性金属的磁化率是负的,但都很小,一般在10^-5到10^-6的数量级。

然而,在1933年,两位德国物理学家迈斯纳和奥克森菲尔德发现了一种奇特的现象,他们发现当一些金属被冷却到低于某个临界温度时,它们不仅表现出零电阻(即超导),而且表现出完全抗磁。完全抗磁指的是,在低于临界温度和低于临界强度的外加磁场下,超导体内部没有任何磁感应强度,即超导体完全排斥了外部的磁力线。这种效应就被称为迈斯纳效应。