庫珀對

庫珀對是美國物理學家 Leon Cooper於1956年首次提出的描述在低溫下一對電子（或其他費米子）以某一方式束縛在一起的理論。在低溫超導體中，電子並不是單個地進行運動，而是以弱耦合形式形成配對，一般稱之為庫珀對．形成庫珀對的兩個電子，一個自旋向上，另一個自旋向下。

基本介紹

• 中文名：庫珀對
• 外文名：Cooper pair
• 類別：物理名詞
• 提出者： Leon Cooper
• 特點：一個自旋向上 一個自旋向下
• 提出時間：1956年

定義

金屬中的兩個電子之間存在著通過交換聲子而發生的吸引作用。由於這種吸引作用，費密面附近的電子兩兩結合形成所謂的“庫珀對”。“庫珀對”的形成使電子氣的能量下降到低於正常費米-狄拉克分布時的能量，使得在連續的能帶態以下出現一個單獨的能級。這個單獨能級與連續能級之間的間隔就叫做超導體的能隙。而今，庫珀對理論被用於超導和解釋BCS理論中，起著巨大的作用。

理論解釋

即使庫珀對是一個量子效應，但是其成對的原因可以用一個簡單的模型來解釋。金屬中的電子可以看作自由粒子，電子與電子之間存在庫倫排斥作用，但是與組成晶格的陽離子之間存在著吸引力，這個吸引力會使晶格發生畸變，陽離子輕微地靠近電子，從而增加了附近晶格的正電荷密度。而這些正電荷則會吸引其他電子。長距離下，這些電子與陽離子的吸引力會克服電子間的排斥力而配對。

嚴格的量子力學的解釋表明這種效應是由於電子-聲子耦合，聲子正是這些帶正電荷的晶格的基體運動。

補充

庫珀對的能量很弱，在量級，熱能能夠很容易的打破庫珀對。所以，只有在低溫下庫珀對才能穩定存在。

庫珀對中的電子未必是緊緊地在一起，而是一種長程的配對，配對的電子可能相距幾百納米。