Fisica della teoria BCS

Teoria BCS, in fisica, una teoria completa sviluppata nel 1957 dai fisici americani John Bardeen, Leon N. Cooper e John R. Schrieffer (le loro iniziali del cognome che forniscono la designazione BCS) per spiegare il comportamento dei materiali superconduttori. I superconduttori perdono improvvisamente tutta la resistenza al flusso di una corrente elettrica quando vengono raffreddati a temperature vicine allo zero assoluto.

Cooper aveva scoperto che gli elettroni in un superconduttore sono raggruppati in coppie, ora chiamati coppie di Cooper, e che i movimenti di tutte le coppie di Cooper all'interno di un singolo superconduttore sono correlati; costituiscono un sistema che funziona come una singola entità. L'applicazione di una tensione elettrica al superconduttore fa muovere tutte le coppie Cooper, costituendo una corrente. Quando la tensione viene rimossa, la corrente continua a fluire indefinitamente perché le coppie non incontrano opposizione. Perché la corrente si fermi, tutte le coppie di Cooper dovrebbero essere fermate allo stesso tempo, un evento molto improbabile. Quando un superconduttore viene riscaldato, le sue coppie Cooper si separano in singoli elettroni e il materiale diventa normale o non superconduttore.

Molti altri aspetti del comportamento dei superconduttori sono spiegati dalla teoria BCS. La teoria fornisce un mezzo con cui l'energia richiesta per separare le coppie di Cooper nei loro singoli elettroni può essere misurata sperimentalmente. La teoria BCS spiega anche l'effetto isotopico, in cui la temperatura alla quale appare la superconduttività si riduce se vengono introdotti atomi più pesanti degli elementi che compongono il materiale.