Teoria BCS
Teoria BCS to mikroskopowa teoria nadprzewodnictwa, opracowana w 1957 roku przez Johna Bardeena, Leona Coopera i Roberta Shrieffera. Jej nazwa pochodzi od inicjałów twórców, którzy otrzymali Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki w 1972 roku za swoje osiągnięcia.
Podstawowe założenia teorii
Teoria BCS opiera się na założeniu, że fermiony, będące nośnikami ładunku w przewodnikach, mogą łączyć się w pary znane jako pary Coopera. Te pary, będące bozonami, podlegają kondensacji Bosego-Einsteina, co pozwala im na bezoporowe poruszanie się w nadprzewodniku.
Kiedy temperatura spada do odpowiednio niskich wartości, skondensowane pary elektronów tworzą ciecz, która przechodzi w stan nadciekły. Zjawisko to objawia się całkowitym zanikiem oporu elektrycznego.
Funkcja falowa i zastosowania
Teoria BCS wykorzystuje funkcję falową do opisu stanu, w którym wszystkie elektrony są połączone w pary. Dzięki temu pęd całkowity pary Coopera pozostaje niezmienny, co umożliwia nieprzerwane płynięcie strumienia elektronów.
- Cewki nadprzewodzące: mogą przewodzić duże prądy i są wykorzystywane do wytwarzania silnych pól magnetycznych.
- Zastosowania: cewki nadprzewodzące znajdują zastosowanie w akceleratorach cząstek oraz innych urządzeniach naukowych.
Nadprzewodnictwo w układach ciężkich fermionów
Nadprzewodnictwo może także występować w układach ciężkich fermionów, aczkolwiek mechanizm tego zjawiska jest bardziej złożony niż w teorii BCS.
Znaczenie teorii BCS
Teoria BCS odegrała kluczową rolę w zrozumieniu zjawiska Josephsona, które wiąże się z nadprzewodnictwem. Oferuje ona istotne wnioski dotyczące zachowania się elektronów w kontekście nadprzewodnictwa, przyczyniając się do rozwoju fizyki tego zjawiska.
