עיקרי מדע

פיסיקה של תורת BCS

פיסיקה של תורת BCS
פיסיקה של תורת BCS

וידאו: Quantum Theory - Full Documentary HD 2024, סֶפּטֶמבֶּר

וידאו: Quantum Theory - Full Documentary HD 2024, סֶפּטֶמבֶּר
Anonim

תורת BCS, בפיזיקה, תיאוריה מקיפה שפותחה בשנת 1957 על ידי הפיזיקאים האמריקנים ג'ון ברדן, לאון נ 'קופר וג'ון ר. שריפר (ראשי תיבות שם משפחתם המספקים את הכינוי BCS) כדי להסביר את התנהגותם של חומרים מוליכים-על. מוליכי-על מאבדים בפתאומיות את כל ההתנגדות לזרימת זרם חשמלי כאשר הם מקוררים לטמפרטורות בקרבת אפס מוחלט.

קופר גילה שאלקטרונים במוליך-על מקובצים בזוגות, שנקראים כיום זוגות קופר, וכי התנועות של כל זוגות הזוגות של קופר בתוך מוליך-על יחידים קשורים זה לזה. הם מהווים מערכת שמתפקדת כישות יחידה. יישום מתח חשמלי למוליך העל גורם לכל זוגות קופר לנוע, ומהווה זרם. כאשר מוסרים את המתח, הזרם ממשיך לזרום ללא הגבלת זמן מכיוון שהזוגות אינם נתקלים בהתנגדות. כדי שהזרם ייפסק, כל הזוגות של קופר יצטרכו להיפסק בו זמנית, דבר מאוד לא סביר. כאשר מחממים מוליך-על, זוגות קופר שלו נפרדים לאלקטרונים בודדים, והחומר הופך להיות רגיל, או מוליך-בלתי-מוליך.

היבטים רבים אחרים בהתנהגותם של מוליכי-על מוסברים על ידי תיאוריית ה- BCS. התיאוריה מספקת אמצעים שבאמצעותם ניתן למדוד באופן ניסיוני את האנרגיה הדרושה להפרדת זוגות קופר לאלקטרונים האישיים שלהם. תיאוריית ה- BCS מסבירה גם את השפעת האיזוטופ, שבה הטמפרטורה בה מופיעה מוליכות העל מופחתת אם מוצגים אטומים כבדים יותר של היסודות המרכיבים את החומר.