库伯对和BCS理论.doc

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1、BCS理论u在进行超导研究中，巴丁意识到场论方法对求解粒子间带有吸引相互作用的费米气体多体问题，将是一种有利的工具。u1956年库珀首先迈出了关键的和基础性的一步，提出了现在以“库珀对”而闻名的电子对的概念。u1957年1月底，施里弗提出了超导体的基础波函数。u1957年3人合作写作发表了论文，一个全新的揭示超导电性的微观理论就诞生了。现在人们习惯采用这个理论的3位作者各自姓氏的第一个字母，称之为BCS理论。u库柏电子对的形成原理描述：金属晶体中的外层价电子处在带正电性的原子实组成的晶格环境中，带负电的电子吸

2、引原子实向它靠拢，在电子周围形成正电势密集的区域，它又吸引第二个电子，即电子通过格波声子相互作用形成电子对，称为“库柏电子对”。这种库柏电子对具有低于两个单独电子的能量，在晶格中运动没有任何阻力，因而产生超导性。u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。u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。u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

3、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”。u核心是计算出导体中存在电子相互吸引从而形成一种共振态，即存在“电子对”。uBCS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。uBCS理论（BCStheory）是解释常规超导体的

4、超导电性的微观理论（所以也常意译为超导的微观理论）;不过，BCS理论并无法成功的解释所谓第二类超导，或高温超导的现象。uBCS理论标志着超导电性理论现代阶段的开始。u