فيزياء نظرية BCS

نظرية BCS ، في الفيزياء ، نظرية شاملة تم تطويرها في عام 1957 من قبل الفيزيائيين الأمريكيين جون باردين ، وليون ن. كوبر ، وجون ر. تفقد الموصلات الفائقة فجأة جميع المقاومة لتدفق التيار الكهربائي عندما يتم تبريدها إلى درجات حرارة قريبة من الصفر المطلق.

اكتشف كوبر أن الإلكترونات في الموصل الفائق يتم تجميعها في أزواج ، تسمى الآن أزواج كوبر ، وأن حركات جميع أزواج كوبر داخل موصل فائق واحد مترابطة ؛ إنها تشكل نظامًا يعمل ككيان واحد. يؤدي تطبيق الجهد الكهربائي على الموصل الفائق إلى تحريك جميع أزواج كوبر ، مما يشكل تيارًا. عند إزالة الجهد ، يستمر التيار في التدفق إلى أجل غير مسمى لأن الأزواج لا تواجه أي معارضة. لكي يتوقف التيار ، سيتعين إيقاف جميع أزواج Cooper في نفس الوقت ، وهو أمر غير مرجح. عندما يتم تسخين الموصل الفائق ، تنقسم أزواج كوبر إلى إلكترونات فردية ، وتصبح المادة طبيعية ، أو غير موصلة.

يتم شرح العديد من الجوانب الأخرى لسلوك الموصلات الفائقة بواسطة نظرية BCS. توفر النظرية وسيلة يمكن بواسطتها قياس الطاقة المطلوبة لفصل أزواج كوبر إلى إلكتروناتها الفردية. تشرح نظرية BCS أيضًا تأثير النظائر ، حيث تنخفض درجة الحرارة التي تظهر عندها الموصلية الفائقة إذا تم إدخال ذرات أثقل للعناصر المكونة للمادة.