Quantum crossover:Sådan skelnes enkelt-partikel- og parstrømme

Kvantekrydsning er et fænomen i superledere, hvor materialets opførsel ændrer sig fra en enkelt-partikel superleders opførsel til den for en par superleder, når temperaturen sænkes. I en enkeltpartikel-superleder er elektronerne parret i Cooper-par, men de opfører sig stadig som individuelle partikler. I en par-superleder er Cooper-parrene så tæt bundet, at de opfører sig som enkelte enheder.

Der er en række måder at skelne mellem enkeltpartikel- og parstrømme. En måde er at måle materialets varmeledningsevne. I en enkelt-partikel superleder er den termiske ledningsevne proportional med temperaturen, mens den i en par superleder er uafhængig af temperaturen. En anden måde at skelne mellem de to typer superledere på er at måle den specifikke varme. I en enkelt-partikel superleder er den specifikke varme proportional med temperaturen, mens den i en par superleder er konstant.

Endelig kan de to typer superledere også skelnes ved deres magnetiske egenskaber. I en enkelt-partikel superleder er materialet diamagnetisk, hvilket betyder, at det frastøder magnetiske felter. I en par-superleder er materialet paramagnetisk, hvilket betyder, at det tiltrækkes af magnetiske felter.

Kvanteovergangen fra enkelt-partikel til par-superledning er en grundlæggende egenskab ved superledere. Det har vigtige implikationer for forståelsen af ​​den superledende tilstand og for udviklingen af ​​nye superledende materialer.