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设想的中国超导磁悬浮列车。

目前世界上只有德国拥有超导磁悬浮列车技术，而且尚未推广使用。中国在上海有一条通往浦东机场的常导磁悬浮试运营线，西南交通大学有一辆超导磁悬浮试验列车。随着中国高铁建设的发展，超导磁悬浮列车也是将来可能采用的列车之一。

超导磁悬浮的原理是利用了超导体的完全抗磁性（迈斯纳效应）：进入超导态后，外部磁场的磁通线将被排出超导体外，因此当磁体靠近超导体时会受到很强的排斥力，当排斥力和重力抵消就实现了超导磁悬浮。

图中看到的超导磁悬浮都是采用了高温超导材料钇钡铜氧（属于第二类超导体），通过液氮冷却到超导临界温度以下，上方的小磁铁就可以悬浮起来了。

超导体的meissner效应：超导体进入超态后，外部磁场磁通线将被完全排出。

 

由于水具有一定的抗磁性，处于强磁场中的生物如青蛙、老鼠等都可以实现常规磁悬浮。若要实现更强的磁悬浮，就必须借助完全抗磁的超导体。像日本相扑选手这样的体重，只要超导材料足够大，是可以悬浮在磁平台上的。

单质超导元素：红色为常压下体超导的单质元素，绿色为高压下超导的单质元素，黄色为特殊形态（如薄膜或纳米管）下的超导元素。

各种超导材料的外观形态

随着技术的进步，氮气、氧气、氢气、氖气等各种气体先后被液化，最终只剩下了氦气未被液化，被当时认为是最难液化的气体。荷兰科学家昂尼斯以范德瓦尔斯方程为理论基础，在荷兰莱顿实验室搭建了一套氦气液化装置，通过对氦气的不断节流膨胀，终于成功获得了液态氦。液氦的沸点为4.2k，通过进一步节流膨胀可以获得1.5k左右的低温。液氦的成功获得极大地推进了低温物理学的发展。 在随后1911年昂尼斯等人测量了金属汞的低温电阻，发现了超导现象。

目前发现的超导材料主要可以划分如下几大家族：金属和合金超导体、铜氧化物超导体、重费米子超导体、有机超导体、铁基超导体以及其他氧化物超导体等。 图中对应着几种超导体的晶体结构：常规金属超导体汞是密集堆积的立方晶格、铜氧化物高温超导体镧钡铜氧是以铜氧面为基础的层状结构、重费米子超导体铈钴铟和铁基高温超导体镧铁砷氧都是具有层状结构材料、有机超导体钾3碳60（掺钾足球烯）中钾离子分布在c60分子间隙当中。？

目前发现的一些典型的超导体及其晶体结构。横轴为发现的年代，纵轴为超导临界温度，插图为几种超导体的晶体结构。1986年以来发现的铜氧化物高温超导体在短时间内大大提高了tc，如同乌龟慢慢爬升的tc ，在80年代坐上了火箭。目前最高纪录tc为汞-钡-钙-铜-氧在加压下的tc约164k。 插图显示了几种典型超导体的晶体结构：铌钛合金、铌锡合金、二硼化镁、钇钡铜氧和铋锶钙铜氧。

新材料探索就像在费米海中钓鱼。固体材料内部的电子体系构成了“费米海”，这些电子的可能组态决定了材料的宏观性质。当你试图用鱼钩钓到超导体的同时，其他“鱼类”（材料）也可能被你找到。于是在新材料探索中，总是充满惊喜和收获！

？图下从左到右依次对应的材料为：超导、非传统和传统的近藤系统、准晶、stoner系统、局域磁矩材料.(nature physics 4, 167 - 169 (2008) )？

前苏联科学家金兹堡和朗道建立的g-l超导唯象理论认为：外磁场并不是完全不可以进入超导体，实际上它穿透进入了超导体的表面。即使在超导临界温度以下，如果外磁场足够强， 那么它也可以完全进入超导体而彻底破坏超导态，即恢复到正常态。采用磁光技术，我们可以直接观测到磁通线是如何随着磁场的增加逐渐穿透到超导体内部中去的。图中树枝状即为已经进入超导体的磁通线，点状为有序排列的量子化磁通。

巴丁、库伯、施隶弗三人成功建立的传统金属超导体的微观理论——bcs理论。该理论突破了传统的单电子理论，对超导的研究产生了深远的影响。至今其中许多概念如cooper对、能隙、相位相干等都还适用。bcs理论还被粒子物理和天文物理学家所借用，形成了许多新的理论体系。