超导体中的迈斯纳效应、自旋迈斯纳效应与电荷排斥

迈斯纳效应和自旋迈斯纳效应分别是金属在向超导态转变时，其表面附近自发产生的电荷流和自旋流。迈斯纳效应广为人知，但我认为，它并未被传统理论所解释；而自旋迈斯纳效应尚待探测。我提出这两种效应在所有超导体中都会发生，前者存在于外加静磁场的情况下，后者则即使在没有外加外部场的情况下也会发生。这两种效应都可以通过以下假设来理解：电子在向超导态转变时扩展其轨道，从而降低其量子动能。与此过程相关，金属将负电荷从内部排斥到表面，并在内部产生一个电场。由此产生的电荷流可以理解为源于径向向外运动的电子所受的磁洛伦兹力，而产生的自旋流则可以理解为源于电子磁矩与内部电场之间类拉什巴耦合所引发的自旋霍尔效应。相关的电动力学与伦敦电动力学有本质区别，但可以通过对传统伦敦方程的小幅修正来描述。超导态的稳定性及其宏观相位相干性取决于这样一个事实：承载自旋流的载流子的轨道角动量恰好为$\hbar/2$，这暗示了其拓扑起源。我们理论的简洁性和普适性为其有效性提供了论据，并且许多类材料中超导电性的发生可以在我们的理论中得到理解。