BCS理論の物理学

物理学におけるBCS理論は、超伝導材料の挙動を説明するために1957年にアメリカの物理学者ジョンバーディーン、レオンN.クーパー、およびジョンR.シュリーファー（姓のイニシャルはBCSと呼ばれる）によって開発された包括的な理論です。超伝導体は、絶対零度に近い温度まで冷却されると、電流の流れに対するすべての抵抗を突然失います。

クーパーは、超伝導体の電子がペア（現在はクーパーペアと呼ばれる）にグループ化され、単一の超伝導体内のすべてのクーパーペアの動きが相関していることを発見しました。それらは単一のエンティティとして機能するシステムを構成します。超電導体に電圧をかけると、すべてのクーパー対が動き、電流が構成されます。電圧が取り除かれると、ペアは反対に遭遇しないため、電流は無期限に流れ続けます。電流が停止するには、すべてのクーパーペアを同時に停止する必要がありますが、これはほとんど発生しません。超伝導体が暖められると、そのクーパーペアが個々の電子に分離し、材料は正常または非超伝導になります。

超伝導体の挙動の他の多くの側面は、BCS理論によって説明されます。この理論は、クーパー対を個々の電子に分離するために必要なエネルギーを実験的に測定できる手段を提供します。BCS理論はまた、同位体効果を説明します。同位体効果では、材料を構成する元素のより重い原子が導入されると、超伝導が現れる温度が低下します。