BCS超伝導シミュレータ～これであなたもSuper Conductor！～
イントロ 身の回りにある物質、絶縁体や半導体、そして金属の振る舞いは、物質中に存在する電子の応答により決まる。こうした物質中の電子の振る舞いを記述しようとする物理学の一分野が Condensed matter physics、いわゆる凝縮系物理学である。Condensed matter の中でも最も劇的な現象が、超伝導現象であるといっても過言ではないだろう。超伝導現象は、ある温度以下で電気抵抗が突然ゼロになるという驚きの現象である。 この現象を説明する理論が、バーディーン、クーパー、シュリーファーの3人の理論物理学者が提唱したいわゆる BCS 理論である。BCS 理論に基づけば、物質中の電子が格子振動を媒介にクーパー対と呼ばれる2電子ペアを組むことが超伝導の起源であるとされている。この BCS 理論を使って計算すれば、例えば比熱の温度依存性や同位体効果といった超伝導に関わる各種現象を説明することができる。では、例えば超伝導の起源となる電子と格子の相互作用パラメータを変化させたら、各種物性はどのように変わるのだろうか？ そこで本記事では、BCS 理論に基づき、超伝導状態における各種物性が、温度や電子格子結合定数といったパラメータを変化させた時にどのように変化するか、一括で確認できるシミュレーター、その名も BCS 超伝導シミュレーターを作ってみたので、記事として紹介する。Claude Opus 5.5 を使って、赤子と動物園を回っている間に作れたのだから、すごい世の中である。パラメータをいじってみて、超伝導に関わる物性に興味を持ってもらえたら嬉しいな。 これであなたも超伝導の案内人、Super Conductor！ シミュレーター ここから下が BCS 超伝導シミュレーター本体です。左のパネルでパラメータを動かすと、導出量とグラフがその場で更新されます。 BCS 超伝導シミュレーター 弱結合・等方的 s 波の BCS 理論で、ギャップ方程式を数値的に解いた Δ( T ) を求め、そこから比熱、熱力学的臨界磁場、トンネルスペクトルを描きます。常伝導状態は「フェルミ液体シミュレーター」と同じく、3次元等方の単一放物線バンドで表します。 物質系 スライダーの解説を表示 導出量 測定温度での値 グラフ ...