ฟิสิกส์ทฤษฎี BCS

ทฤษฎี BCSในฟิสิกส์เป็นทฤษฎีที่ครอบคลุมที่พัฒนาขึ้นในปี 1957 โดยนักฟิสิกส์ชาวอเมริกัน John Bardeen, Leon N. Cooper, และ John R. Schrieffer (ชื่อย่อของพวกเขาให้ชื่อ BCS) เพื่ออธิบายพฤติกรรมของวัสดุตัวนำยิ่งยวด ตัวนำยิ่งยวดสูญเสียความต้านทานไปยังการไหลของกระแสไฟฟ้าทันทีเมื่อพวกเขาถูกทำให้เย็นลงถึงอุณหภูมิที่ใกล้ศูนย์สัมบูรณ์

คูเปอร์ได้ค้นพบว่าอิเล็กตรอนในตัวนำยิ่งยวดถูกจัดกลุ่มเป็นคู่เรียกว่าคูเปอร์คู่และการเคลื่อนไหวของคูเปอร์คู่ทั้งหมดภายในตัวนำยิ่งยวดเดียวนั้นมีความสัมพันธ์กัน มันประกอบด้วยระบบที่ทำหน้าที่เป็นเอนทิตี้เดียว การใช้แรงดันไฟฟ้ากับตัวนำยิ่งยวดทำให้คูเปอร์ทุกคู่เคลื่อนที่เป็นกระแสไฟฟ้า เมื่อแรงดันไฟฟ้าถูกลบออกกระแสจะยังคงไหลอย่างไม่มีกำหนดเนื่องจากคู่ไม่มีการต่อต้าน เพื่อที่จะหยุดกระแสคู่คูเปอร์ทั้งหมดจะต้องหยุดในเวลาเดียวกันซึ่งเป็นเหตุการณ์ที่ไม่น่าเกิดขึ้น ในขณะที่ตัวนำยิ่งยวดอุ่นขึ้นคูเปอร์ของมันจะแยกตัวเป็นอิเล็กตรอนแต่ละตัวและวัสดุจะกลายเป็นปกติหรือไม่ได้รับการเหนี่ยวนำ

อีกหลายแง่มุมของพฤติกรรมของตัวนำยิ่งยวดนั้นอธิบายโดยทฤษฎี BCS ทฤษฎีนี้ให้พลังงานที่จำเป็นในการแยกคู่คูเปอร์ออกเป็นอิเล็กตรอนแต่ละตัว ทฤษฎี BCS ยังอธิบายถึงผลของไอโซโทปซึ่งอุณหภูมิที่ความเป็นตัวนำยิ่งยวดปรากฏขึ้นจะลดลงหากอะตอมที่หนักกว่าขององค์ประกอบที่ประกอบขึ้นเป็นวัสดุถูกนำเสนอ