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理論

某些金屬在極低的溫度下，其電阻會完全消失，電流可以在其間無損耗的流動，這種現(xiàn)象稱為超導。超導現(xiàn)象于1911年發(fā)現(xiàn)，但直到1957年，巴丁、庫珀和施里弗提出BCS理論，其微觀機理才得到一個令人滿意的解釋。BCS理論把超導現(xiàn)象看作一種宏觀量子效應(yīng)。它提出，金屬中自旋和動量相反的電子可以配對形成所謂“庫珀對”，庫珀對在晶格當中可以無損耗的運動，形成超導電流。在BCS理論提出的同時，尼科萊·勃格留波夫（Nikolay Bogolyubov）也獨立的提出了超導電性的量子力學解釋，他使用的勃格留波夫變換（英語：Bogoliubov transformation）（Bogoliubov transformation）至今為人常用。

E=3.52kBTc1? ? -->(T/Tc){\displaystyle E=3.52k_{B}T_{c}{\sqrt {1-(T/T_{c})}}}

電子間的直接相互作用是相互排斥的庫倫力。如果僅僅存在庫倫力直接作用的話，電子不能形成配對。但電子間還存在以晶格振動（聲子）為媒介的間接相互作用：電聲子交互作用。電子間的這種相互作用在滿足一定條件時，可以是相互吸引的，正是這種吸引作用導致了“庫珀對”的產(chǎn)生。大致上，其機理如下：電子在晶格中移動時會吸引鄰近格點上的正電荷，導致格點的局部畸變，形成一個局域的高正電荷區(qū)。這個局域的高正電荷區(qū)會吸引自旋相反的電子，和原來的電子以一定的結(jié)合能相結(jié)合配對。在很低的溫度下，這個結(jié)合能可能高于晶格原子振動的能量，這樣，電子對將不會和晶格發(fā)生能量交換，也就沒有電阻，形成所謂“超導”。

貢獻

巴丁、庫珀、施里弗因此獲得1972年的諾貝爾物理學獎。不過BCS理論并無法成功的解釋所謂第二類超導，或高溫超導的現(xiàn)象。

參見

超導

進一步閱讀

關(guān)于BCS理論的介紹，可以參見施里弗所著的面向研究生的優(yōu)秀教材Theory of Superconductivity, ISBN 0-7382-0120-0.

ScienceDaily:Physicist Discovers Exotic Superconductivity（University of Arizona）August 17, 2006

Hyperphysics page on BCS

BCS History

Dance Analogyof BCS theory as explained by Bob Schrieffer (audio recording)

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