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|G1=Chemistry
|G2=Physics
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'''利特尔-帕克斯效应'''（Little–Parks effect），或'''利特尔-帕克斯实验'''，是由威廉·A·利特尔和罗兰·D·帕克斯于1962年完成的一个[[超导]]实验<ref name="Little">W. A. Little and R. D. Parks, “Observation of Quantum Periodicity in the Transition Temperature of a Superconducting Cylinder”, ''Physical Review Letters'' '''9''', 9 (1962), doi:[[doi:10.1103/PhysRevLett.9.9|10.1103/PhysRevLett.9.9]]</ref>。在实验中，超导空心薄壳圆柱体被置于不同强度的[[磁場]]中。利特尔和帕克斯观测到空心圆柱体的[[电阻]]随磁场强度变化而振荡。利特尔-帕克斯实验说明了[[BCS理论]]中[[库柏对]]假设的重要性<ref name = Gurovich>{{Cite journal|last=Gurovich|first=Doron|last2=Tikhonov|first2=Konstantin|last3=Mahalu|first3=Diana|last4=Shahar|first4=Dan|date=2014-11-20|title=Little-Parks Oscillations in a Single Ring in the vicinity of the Superconductor-Insulator Transition|url=https://www.researchgate.net/publication/268524767_Little-Parks_Oscillations_in_a_Single_Ring_in_the_vicinity_of_the_Superconductor-Insulator_Transition|journal=Physical Review B|volume=91|doi=10.1103/PhysRevB.91.174505|access-date=2018-01-24|archive-date=2019-06-03|archive-url=https://web.archive.org/web/20190603132431/https://www.researchgate.net/publication/268524767_Little-Parks_Oscillations_in_a_Single_Ring_in_the_vicinity_of_the_Superconductor-Insulator_Transition|dead-url=no}}</ref>，而且验证了[[类磁通]]（fluxoid）的[[量子化]]{{#tag:ref|需要指出的是，fluxoid（此处译为类磁通）的定义略微不同于[[磁通量]]：对于[[第一类超导体]]，若厚度较大，则类磁通（fluxoid）和磁通量（flux）相等；而对于薄超导体，或是[[第二类超导体]]，严格来说只有类磁通（fluxiod）遵循量子化。另外，[[磁通量量子]]（flux quantum）在其他教科书中也被称作“fluxoid”（见[[查爾斯·基泰爾|Kittel]]所著《Introduction to Solid State Physics》的第281页<ref>{{cite book|last=Kittel|first=Charles|author-link=查爾斯·基泰爾|title=Introduction to Solid State Physics|url=https://archive.org/details/introductiontoso0000kitt_06ed|edition=sixth|publisher=John Wiley and Sons|year=1986|isbn=0-471-87474-4}}</ref>以及Ashcroft与Mermin所著《Solid State Physics》的第749页<ref name="AandM">{{cite book|author1=Neil W. Ashcroft|author2=N. David Mermin|title=Solid state physics|date=1977|publisher=Holt, Rinehart and Winston|location=New York|isbn=0030839939|pages=749|edition=27. repr.|accessdate=2018-01-19}}</ref>），但Tinkham在《Introduction to Superconductivity》的第127页明确指出利特尔-帕克斯实验验证的是类磁通（fluxoid）的量子化，不能与磁通量量子混为一谈。|group="注"}}<ref name="Tinkham"/>。

== 历史 ==
1950年，[[弗里茨·伦敦]]在他的文章中定义了类磁通 <math>\Phi'</math>：
:<math>\Phi' = \Phi +\frac{m^*c}{e^{*2}}\oint \frac{\mathbf{J}_s \cdot d \mathbf{s}}{|\psi|^2}</math>
其中 <math>\Phi = \oint \mathbf{A} \cdot d \mathbf{s}</math> 为传统意义上的[[磁通量]]。弗里茨·伦敦提出在多连通的超导体中，类磁通的取值离散，且为 <math>\frac{hc}{e^*}</math> 的整数倍<ref>{{cite journal|last1=HUDSON|first1=R. P.|title=Superfluids: Macroscopic Theory of Superconductivity, Vol. I. Fritz London. New York: Wiley; London: Chapman & Hall, 1950. 161 pp. $5.00|journal=Science|date=1951-04-20|volume=113|issue=2938|pages=447–447|doi=10.1126/science.113.2938.447|url=http://science.sciencemag.org/content/113/2938/447|access-date=2018-01-31|archive-date=2019-06-18|archive-url=https://web.archive.org/web/20190618033834/https://science.sciencemag.org/content/113/2938/447|dead-url=no}}</ref>。

当时弗里茨·伦敦假设有效电荷e<sup>*</sup>的大小为[[基本电荷|''e'']]；但在1961年，Deaver 和 Fairbank 的实验将[[磁通量量子]]确定为<math>\frac{hc}{2e}</math>，即 <math>e^*</math> 实际上是 <math>2 e</math><ref name="Deaver and Fairbank">{{cite journal|last1=Deaver|first1=Bascom S.|last2=Fairbank|first2=William M.|title=Experimental Evidence for Quantized Flux in Superconducting Cylinders|journal=Physical Review Letters|date=1961-07-15|volume=7|issue=2|pages=43–46|doi=10.1103/PhysRevLett.7.43}}</ref>。这一结果展示了超导电子的配对<ref name = landmark>{{cite journal|last1=Lindley|first1=David|title=Focus: Landmarks—Superconductor Quantizes Magnetic Field|journal=Physics|date=2015-10-23|volume=8|url=https://physics.aps.org/articles/v8/102|accessdate=2018-01-31|archive-date=2019-06-10|archive-url=https://web.archive.org/web/20190610025336/https://physics.aps.org/articles/v8/102|dead-url=no}}</ref>。

然而，因为 Deaver 和 Fairbank 使用的是外壳较厚的空心圆柱体，所以类磁通 <math>\Phi'</math> 中的 <math>\mathbf{J}_s</math> 一项等于零，即无法区分 <math>\Phi'</math> 和 <math>\Phi</math> <ref name = Tinkham/>。1962年，利特尔和帕克斯制备出薄壳空心圆柱超导体，发现样品在超导转变温度附近的[[磁阻效应|磁阻]]随[[磁场]]的变化而[[振荡]]（其[[周期]]相关于磁通量量子 <math>\Phi_0</math>），间接证实了类磁通 <math>\Phi'</math> 的量子化。

== 实验 ==
[[File:LPcylinderv5.jpg|缩略图|利特尔-帕克斯实验的示意图。]]
利特尔和帕克斯在文章中描述的样品制备方法是：首先，将一滴G.E. 7031[[水泥]]置于两根电线的末端后，迅速将两根电线拉开至一臂的距离。经过反复尝试，直径约为一微米的丝线可被拉制出来。接着，丝线被固定于一个凹槽中匀速旋转，运用[[蒸镀]]可以在丝线上沉积出均匀厚度的金属薄膜。因为薄于900 [[埃|Å]] 的[[锡]]在水泥表面无法形成完整连续的薄膜，所以还需先在表面沉积厚度为25 Å 的[[金]]薄层。在此基础上，厚度为375 Å 的锡薄层被成功地生长出来。<ref name="Little"/>

[[伦敦方程]]预言了磁通量的量子化，但无法得出利特尔-帕克斯效应。对利特尔-帕克斯效应的分析需要用到[[金兹堡－朗道方程|金兹堡－朗道理论]]或[[BCS理论]]。超导空心薄壁圆柱体的转变温度 T<sub>c</sub> 可由下式给出<ref name="Little"/><ref name="Tinkham">{{cite book|title=Introduction to Superconductivity, Second Edition|url=https://archive.org/details/introductiontosu0000mich|last=Tinkham|first=M.|publisher=McGraw-Hill|year=1996|isbn=0486435032|location=New York, NY}}</ref>：
:<math>\Delta T_c=\frac{\hbar^2}{16m^\ast R^2}\left(\frac{2e}{hc}\Phi+n\right)^2</math>
其中 R 为圆柱体的半径，n 为任意整数。

然而，利特尔和帕克斯没有去直接测量 T<sub>c</sub>，只通过测量电阻间接地说明了 T<sub>c</sub> 的周期性行为<ref name="Little"/>。之后的理论分析<ref>{{cite journal|last1=Groff|first1=R. P.|last2=Parks|first2=R. D.|title=Fluxoid Quantization and Field-Induced Depairing in a Hollow Superconducting Microcylinder|journal=Physical Review|date=1968-12-10|volume=176|issue=2|pages=567–580|doi=10.1103/PhysRev.176.567}}</ref>在考虑了其他各方面因素对 T<sub>c</sub> 的影响后，较为令人满意地解决了一系列关键问题，成功地将理论和实验联系在了一起。

== 应用 ==
[[File:LPoscNOW.jpg|缩略图|不同温度下的利特尔-帕克斯（LP）振荡。]]
利特尔-帕克斯效应被广泛地作为对[[庫柏對]]机制的一种证明，例如应用在对{{le|超导体-绝缘体转变|Superconductor Insulator Transition}}的研究中<ref name="Kopnov">{{cite journal|last1=Kopnov|first1=G.|last2=Cohen|first2=O.|last3=Ovadia|first3=M.|last4=Lee|first4=K. Hong|last5=Wong|first5=C. C.|last6=Shahar|first6=D.|title=Little-Parks Oscillations in an Insulator|journal=Physical Review Letters|date=2012-10-17|volume=109|issue=16|doi=10.1103/PhysRevLett.109.167002}}</ref><ref name="Sochnikov">{{cite journal|last1=Sochnikov|first1=Ilya|last2=Shaulov|first2=Avner|last3=Yeshurun|first3=Yosef|last4=Logvenov|first4=Gennady|last5=Božović|first5=Ivan|title=Large oscillations of the magnetoresistance in nanopatterned high-temperature superconducting films|journal=Nature Nanotechnology|date=2010-06-13|volume=5|issue=7|pages=516|doi=10.1038/nnano.2010.111|url=http://www.nature.com/nnano/journal/v5/n7/full/nnano.2010.111.html|language=En|access-date=2018-01-09|archive-date=2015-01-22|archive-url=https://web.archive.org/web/20150122060330/http://www.nature.com/nnano/journal/v5/n7/full/nnano.2010.111.html|dead-url=no}}</ref><ref name="Gurovich"/>。这里的难点是如何将利特尔-帕克斯振荡和其他效应分离开。
{{-}}

== 注释 ==
{{Reflist|group="注"}}

== 参考资料 ==
{{reflist|2}}

[[Category:凝聚体物理学]]
[[Category:超导]]