https://3rabica.org/index.php?action=history&feed=atom&title=%D8%B2%D9%88%D8%AC_%D9%83%D9%88%D8%A8%D8%B1زوج كوبر - تاريخ المراجعة2026-06-09T02:38:39Zتاريخ التعديل لهذه الصفحة في الويكيMediaWiki 1.43.7https://3rabica.org/index.php?title=%D8%B2%D9%88%D8%AC_%D9%83%D9%88%D8%A8%D8%B1&diff=3222097&oldid=prevعبد العزيز: بوت: إصلاح أخطاء فحص أرابيكا من 1 إلى 1042022-12-08T03:05:42Z<p>بوت: إصلاح أخطاء فحص أرابيكا من 1 إلى 104</p>
<p><b>صفحة جديدة</b></p><div>[[ملف:Nobel Laureate Leon Cooper in 2007.jpg|تصغير|200بك|يسار]]<br />
في [[فيزياء المواد المكثفة]] '''زوج كوبر''' أو '''زوج BCS''' هو زوج من الإلكترونات (أو [[فيرومون|الفيرمونات]] الأخرى) تم ربطهما معًا عند درجات حرارة منخفضة بطريقة معينة، وُصف لأول مرة عام 1956 الفيزيائي الأمريكي [[ليون كوبر]].<ref>{{استشهاد بدورية محكمة|الأخير=Cooper|الأول=Leon N.|عنوان=Bound electron pairs in a degenerate Fermi gas|صحيفة=[[فيزيكال ريفيو]]|المجلد=104|العدد=4|صفحات=1189–1190|سنة=1956|doi=10.1103/PhysRev.104.1189|bibcode=1956PhRv..104.1189C}}</ref><br />
<br />
أظهر كوبر أن الجذب الصغير العشوائي بين الإلكترونات في المعدن يمكن أن يؤدي إلى ازدواج الإلكترونات مع طاقة أقل من [[طاقة فيرمي]]، مما يعني أن الزوج لابد أن يرتبط، في [[موصلية فائقة|الموصلية الفائقة]] التقليدية يرجع هذا الجذب إلى التفاعل بين [[إلكترون|الإلكترون]] و[[فونون|الفونون]]. حالة ازدواج كوبر هي المسؤولة عن الموصلية الفائقة كما هو موضح في نظرية BCS التي طورها [[جون باردين]] و[[ليون كوبر]] و[[جون شيفر]] والتي تقاسموا فيها [[جائزة نوبل في الفيزياء|جائزة نوبل]] عام 1972.<ref name="Hyperphysics">{{استشهاد ويب<br />
| مسار = http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Solids/coop.html<br />
| عنوان = Cooper Pairs<br />
| سنة = 2006<br />
| عمل = [[هايبرفيزيكس]]<br />
| ناشر = Dept. of Physics and Astronomy, Georgia State Univ.<br />
| تاريخ الوصول = 2008-07-24<br />
| الأخير = Nave<br />
| الأول = Carl R.<br />
|مسار أرشيف= https://web.archive.org/web/20190911030112/http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu:80/hbase/Solids/coop.html|تاريخ أرشيف=2019-09-11}}</ref><br />
<br />
على الرغم من أن زوج كوبر هو تأثير كمي، إلا أنه يمكن رؤية سبب الاقتران من تفسير كلاسيكي مبسط.<ref name="Hyperphysics" /><ref>{{استشهاد بدورية محكمة|عنوان=Spatial Structure of the Cooper Pair|الأخير1=Kadin|الأول1=Alan M.|سنة=2005|doi=10.1007/s10948-006-0198-z|صحيفة=Journal of Superconductivity and Novel Magnetism|المجلد=20|العدد=4|صفحات=285|arxiv=cond-mat/0510279}}</ref> يتصرف الإلكترون في المعدن عادة كجسيم حر، يتم طرد الإلكترون من الإلكترونات الأخرى بسبب شحنتها السالبة، ولكنه يجذب أيضًا الأيونات الموجبة التي تشكل شبكة معدنية صلبة، هذا الجذب يشوه شبكة الأيونات ويحرك [[أيون|الأيونات]] قليلاً نحو الإلكترون مسببًا زيادة كثافة الشحنة الموجبة للشبكة في المنطقة المجاورة. هذه الشحنة الموجبة يمكن أن تجذب إلكترونات أخرى لمسافات طويلة، يمكن لهذا التجاذب بين الإلكترونات بسبب الأيونات النازحة التغلب على تنافر الإلكترونات بسبب شحنتها السلبية وتسبب لهم الاقتران، يوضح التفسير الميكانيكي الكمي الدقيق أن التأثير يرجع إلى تفاعلات الإلكترون والفونون، مع كون الفونون هو الحركة الجماعية للشبكة ذات الشحنة الموجبة.<ref>{{استشهاد بكتاب|الأخير=Fujita|الأول=Shigeji|مؤلف2=Ito, Kei|مؤلف3=Godoy, Salvador|عنوان=Quantum Theory of Conducting Matter|مسار=https://archive.org/details/quantumtheorycon00fuji|ناشر=[[Springer Publishing]]|سنة=2009|صفحات=[https://archive.org/details/quantumtheorycon00fuji/page/n34 15]–27|isbn=978-0-387-88211-6}}</ref><br />
<br />
طاقة تفاعل الاقتران ضعيفة جدًا 10<sup>−3</sup>&nbsp;[[:en:Electron volt|eV]]، والطاقة الحرارية يمكن أن تكسر الأزواج بسهولة، لذلك فقط في درجات الحرارة المنخفضة في المعادن والركائز الأخرى يوجد عدد كبير من الإلكترونات في أزواج كوبر.<br />
<br />
الإلكترونات في الزوج ليس بالضرورة أن تكون قريبة من بعضها لأن التفاعل بعيد المدى، قد تظل الإلكترونات المزدوجة متباعدة بمئات [[نانومتر|النانومتر]]، وعادة ما تكون هذه المسافة أكبر من متوسط المسافة بين الإلكترونات بحيث يمكن للعديد من أزواج كوبر أن تشغل نفس المساحة.<ref>{{استشهاد بكتاب|الأخير=Feynman|الأول=Richard P.|مؤلف2=Leighton, Robert|مؤلف3=Sands, Matthew|عنوان=Lectures on Physics, Vol.3|مسار=https://archive.org/details/feynmanlectureso03feyn_617|ناشر={{وإو|أديسون-ويسلي|Addison–Wesley}}|سنة=1965|صفحات=[https://archive.org/details/feynmanlectureso03feyn_617/page/n292 21]–7, 8|isbn=0-201-02118-8}}</ref> الإلكترونات لها [[لف مغزلي-½]] لذلك هم [[فرميون|الفرميونات]] لكن إجمالي دوران زوج كوبر هو عدد صحيح (0 أو 1) لذا فهو [[بوزون]] مركب، هذا يعني أن الدوال الموجية متماثلة تحت تبادل الجسيمات. وبالتالي فإنه على عكس الإلكترونات يُسمح بأن يكون العديد من أزواج كوبر في نفس الحالة الكمية وهو المسؤولة عن ظاهرة الموصلية الفائقة.<br />
<br />
تنطبق نظرية BCS أيضًا على أنظمة الفرميون الأخرى مثل [[هيليوم-3|هليوم 3]]، في الواقع زوج كوبر هو المسؤول عن فائض الهيليوم 3 في درجات حرارة منخفضة، وقد ثبت أيضًا مؤخرًا أن زوج كوبر يمكن أن يتكون من بوزونين.<ref>{{استشهاد ويب<br />
| مسار = http://www.optical-lattice.com/index.php?lattice-site=cooper-pairs<br />
| عنوان = Cooper Pairs of Bosons<br />
| تاريخ الوصول = 2009-09-01<br />
| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20151209184323/http://www.optical-lattice.com/index.php?lattice-site=cooper-pairs<br />
| تاريخ أرشيف = 2015-12-09<br />
| حالة المسار = dead<br />
}}</ref> هنا يتم دعم الاقتران عن طريق التشابك في شبكة بصرية.<br />
<br />
== العلاقة مع الموصلية الفائقة ==<br />
إن ميل جميع أزواج كوبر في الجسم إلى [[تكثيف|التكثيف]] إلى نفس الحالة الكمية هو المسؤول عن الخصائص المميزة [[موصلية فائقة|للموصلية الفائقة]].<br />
<br />
اعتبر كوبر في الأصل أن حالة تكوين أزواج معزولة تكون في المعادن فقط، عندما ينظر المرء إلى الحالة الأكثر واقعية للعديد من تكوينات أزواج الإلكترونات -كما هو موضح في نظرية BCS الكاملة- يجد المرء أن الاقتران يفتح فجوة في الطيف المستمر لحالات الطاقة المسموح بها للإلكترونات، مما يعني أن كل إثارة من النظام يجب أن تمتلك الحد الأدنى من الطاقة، هذه الفجوة في الإثارة تؤدي إلى الموصلية الفائقة لأن الإثارة الصغيرة مثل تناثر الإلكترونات ممنوعة.<ref>{{استشهاد ويب<br />
| مسار = http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Solids/bcs.html#c1<br />
| عنوان = The BCS Theory of Superconductivity<br />
| سنة = 2006<br />
| عمل = [[هايبرفيزيكس]]<br />
| ناشر = Dept. of Physics and Astronomy, Georgia State Univ.<br />
| تاريخ الوصول = 2008-07-24<br />
| الأخير = Nave<br />
| الأول = Carl R.<br />
|مسار أرشيف= https://web.archive.org/web/20190911030450/http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu:80/hbase/Solids/bcs.html|تاريخ أرشيف=2019-09-11}}</ref> تظهر الفجوة بسبب تأثيرات الجسم المتعددة بين الإلكترونات التي تشعر بالجاذبية.<br />
<br />
كان آر إيه أوج أول من اقترح أن الإلكترونات قد تعمل كأزواج إلى جانب اهتزازات الشبكة في المادة،<ref>{{استشهاد بدورية محكمة|الأخير=Ogg|الأول=Richard A.|عنوان=Bose-Einstein Condensation of Trapped Electron Pairs. Phase Separation and Superconductivity of Metal-Ammonia Solutions|صحيفة=Physical Review|ناشر=American Physical Society (APS)|المجلد=69|العدد=5-6|تاريخ=1 فبراير 1946|issn=0031-899X|doi=10.1103/physrev.69.243|صفحات=243–244}}</ref><ref>Poole Jr, Charles P, "Encyclopedic dictionary of condensed matter physics", (Academic Press, 2004), p. 576</ref> وقد تم توضيح ذلك من خلال تأثير [[نظير (كيمياء)|النظائر]] الملاحظ في الموصلات الفائقة، أظهر تأثير النظائر أن المواد التي تحتوي على أيونات أثقل (نظائر نووية مختلفة) ولها درجات حرارة انتقال منخفضة فائقة التوصيل، يمكن تفسير ذلك من خلال نظرية اقتران كوبر: فمن الصعب على الإلكترونات أن تجذب وتحرك الأيونات الثقيلة (كيف تتشكل أزواج كوبر)، مما يؤدي إلى طاقة ربط أصغر للأزواج.<br />
<br />
نظرية أزواج كوبر عامة جدًا ولا تعتمد على التفاعل بين الإلكترون والفونون، اقترح منظري المادة المكثفة آليات الاقتران بناءً على تفاعلات جذابة أخرى مثل تفاعلات الإلكترون-[[أكسيتون]] أو تفاعلات الإلكترون-البلازمون، حاليًا لم تتم ملاحظة أي من تفاعلات الاقتران الأخرى هذه في أي مادة.<br />
<br />
وتجدر الإشارة إلى أن اقتران كوبر لا يتضمن اقتران إلكترونات فردية لتكوين «شبه بوزونات»، الحالة المزدوجة مفضلة بقوة، والإلكترونات تدخل وتخرج من تلك الحالات بشكل تفضيلي، وقد وضَّح جون باردين تفصيل دقيق:<br />
<br />
''«إن فكرة الإلكترونات المزدوجة على الرغم من أنها ليست دقيقة بالكامل تجسد معنى ذلك.»'' ''<ref>{{استشهاد بكتاب|الأخير=Bardeen|الأول=John|عنوان=Cooperative Phenomena|مسار=https://archive.org/details/cooperativepheno00mott|الفصل=Electron-Phonon Interactions and Superconductivity|ناشر=Springer Berlin Heidelberg|مكان النشر=Berlin, Heidelberg|سنة=1973|isbn=978-3-642-86005-8|doi=10.1007/978-3-642-86003-4_6|محرر=H. Haken and M. Wagner|مكان=New York|صفحة=[https://archive.org/details/cooperativepheno00mott/page/n80 67]| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20211202163752/https://archive.org/details/cooperativepheno00mott | تاريخ أرشيف = 2 ديسمبر 2021 }}</ref>''<br />
<br />
يقدم يانغ الوصف الرياضي للتماسك من الدرجة الثانية المتضمن هنا.<ref>{{استشهاد بدورية محكمة|الأخير=Yang|الأول=C. N.|عنوان=Concept of Off-Diagonal Long-Range Order and the Quantum Phases of Liquid He and of Superconductors|صحيفة=Reviews of Modern Physics|ناشر=American Physical Society (APS)|المجلد=34|العدد=4|تاريخ=1 سبتمبر 1962|issn=0034-6861|doi=10.1103/revmodphys.34.694|صفحات=694–704}}</ref><br />
<br />
== انظر أيضًا ==<br />
* [[عازل]]<br />
* [[ميوعة فائقة]]<br />
* [[زوج غير رابط]]<br />
* [[زوج إلكترون]]<br />
* [[موصلية فائقة]]<br />
* [[نظير (كيمياء)]]<br />
<br />
== المراجع ==<br />
{{مراجع}}<br />
<br /><br />
{{ضبط استنادي}}<br />
{{شريط بوابات|الفيزياء}}<br />
<br />
[[تصنيف:موصلات فائقة]]<br />
[[تصنيف:إلكترونيات دورانية]]<br />
[[تصنيف:فيزياء]]<br />
[[تصنيف:مفاهيم فيزيائية]]<br />
[[تصنيف:موصلية فائقة]]</div>عبد العزيز