什么是BCS理论？

1957年，依利诺伊大学的巴丁、库柏和施里弗提出了一个理论，后来称之为BCS理论(取自三人姓名的字头)。该理论较好地解释了超导现象。BCS理论是用量子力学来描述超导体系统状态的理论。正常态的电子是互相排斥的，超导态时，电子相互作用，使电子两两相互吸引，形成电子对，称之库柏对。含有库柏对电子的金属具有较低的能态。量子力学可以说明电子对的总动量在与金属正离子碰撞时不损失，在低能态下，库柏对电子就像无阻力的流体一样易于流动。后来，吉埃弗观察到电子在超导体之间的隧道现象，即电子从一个超导体穿过薄绝缘层到达另一超导体。随后，英国的约瑟夫逊推测BCS理论提到的库柏对也可通过薄绝缘层，这个预言很快被贝尔实验室所证实。1962年，当时是剑桥大学研究生的约瑟夫逊分析了由极薄绝缘层(厚度约为百万分之一毫米)隔开的两个超导体断面处发生的现象。他预言，超导电流可以穿过绝缘层，并且，只要超导电流不超过某一临界值，则电流穿过绝缘层时将不产生电压。他还预言，如果有电压的话，则通过绝缘层的电压将产生高频交流电。这些预言在1963年被罗威尔等人用试验证实了，这就是所谓的约瑟夫逊效应。约瑟夫逊效应是超导体的电子学应用的理论基础。1957年，前苏联物理学家阿伯里柯索夫就预言，一定存在着具有更好性能的新超导体材料，这些材料即使处在很高的磁场中也能实现超导化，磁通线可以穿透材料，但磁通线之间的区域将没有电阻地携带着电流。阿伯里柯索夫称之为第n类的超导体材料，为开发商品化的超导磁体提供了理论基础。不久，即1960年昆磁勒和他的同事在贝尔实验室的试验中发现一组超导化合物和合金(第Ⅱ类超导体)，它们可以携带极高的电流，而且在强磁场中仍具超导性。使人们又重新恢复对超导磁体和超导强电部件的浓厚兴趣。