Główny nauka

Fizyka teorii BCS

Fizyka teorii BCS
Fizyka teorii BCS

Wideo: Nadprzewodnictwo konwencjonalne - podstawy teorii BCS 2024, Wrzesień

Wideo: Nadprzewodnictwo konwencjonalne - podstawy teorii BCS 2024, Wrzesień
Anonim

Teoria BCS w fizyce, kompleksowa teoria opracowana w 1957 r. Przez amerykańskich fizyków Johna Bardeen, Leona N. Coopera i Johna R. Schrieffera (inicjały ich nazwisk określające BCS) w celu wyjaśnienia zachowania materiałów nadprzewodzących. Nadprzewodniki nagle tracą wszelką oporność na przepływ prądu elektrycznego, gdy są schładzane do temperatur zbliżonych do zera absolutnego.

Cooper odkrył, że elektrony w nadprzewodniku są pogrupowane w pary, zwane teraz parami Coopera, i że ruchy wszystkich par Coopera w obrębie jednego nadprzewodnika są skorelowane; stanowią system, który funkcjonuje jako jeden byt. Przyłożenie napięcia elektrycznego do nadprzewodnika powoduje, że wszystkie pary Coopera poruszają się, tworząc prąd. Po usunięciu napięcia prąd płynie w nieskończoność, ponieważ pary nie napotykają przeciwności. Aby zatrzymać prąd, wszystkie pary Coopera musiałyby zostać zatrzymane w tym samym czasie, co jest bardzo mało prawdopodobne. Gdy nadprzewodnik zostanie rozgrzany, jego pary Coopera rozdzielają się na pojedyncze elektrony, a materiał staje się normalny lub nie przewodzi.

Wiele innych aspektów zachowania nadprzewodników wyjaśniono teorią BCS. Teoria zapewnia środki, za pomocą których energia wymagana do rozdzielenia par Coopera na poszczególne elektrony może być mierzona eksperymentalnie. Teoria BCS wyjaśnia także efekt izotopowy, w którym temperatura, w której pojawia się nadprzewodnictwo, jest zmniejszana, jeśli wprowadzone zostaną cięższe atomy pierwiastków tworzących materiał.