BCS理论

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BCS 理论 是解释常规超导体的超导电性的微观理论（所以也常意译为超导的微观理论）。该理论以其发明者巴丁（J.Bardeen）、库珀（L.V.Cooper）施里弗（J.R.Schrieffer）的名字命名。 某些金属在极低的温度下，其电阻会完全消失，电流可以在其间无损耗的流动，这种现象称为超导。超导现象于1911年发现，但直到1957年，巴丁、库珀和施里弗提出BCS理论，其微观机理才得到一个令人满意的解释。BCS理论把超导现象看作一种宏观量子效应。它提出，金属中自旋和动量相反的电子可以配对形成所谓“库珀对”，库珀对在晶格当中可以无损耗的运动，形成超导电流。在BCS理论提出的同时，博戈留波夫（Bogoliubov）也独立的提出了超导电性的量子力学解释。它使用的博戈留波夫变换至今为人常用。

电子间的直接相互作用是相互排斥的库伦力。如果仅仅存在库伦直接作用的话，电子不能形成配对。但电子间还存在以晶格振动（声子）为媒介的间接相互作用。电子间的这种相互作用是相互吸引的，正是这种吸引作用导致了“库珀对”的产生。大致上，其机理如下：电子在晶格中移动时会吸引邻近格点上的正电荷，导致格点的局部畸变，形成一个局域的高正电荷区。这个局域的高正电荷区会吸引自旋相反的电子，和原来的电子以一定的结合能相结合配对。在很低的温度下，这个结合能可能高于晶格原子振动的能量，这样，电子对将不会和晶格发生能量交换，也就没有电阻，形成所谓“超导”。

巴丁、库珀和施里弗因为提出超导电性的BCS理论而获得1972年的诺贝尔物理学奖。

关于BCS理论的介绍，可以参见施里弗所著的面向研究生的优秀教材 Theory of Superconductivity, ISBN 0-7382-0120-0.