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BCS-Theorie Artikel
Die BCS-Theorie ist eine Theorie zur Erklärung der Supraleitung in Metallen, die 1957 von Bardeen, Cooper und Schrieffer begründet wurde. Die Abkürzung "BCS" steht dabei für die Namen ihrer Begründer. Für die BCS-Theorie wurde den Begründern 1972 der Nobelpreis für Physik verliehen.
Nach der BCS-Theorie ist der supraleitende Zustand Folge von Zusammenschlüssen freier Elektronen zu sog. Cooper-Paaren. Diese befinden sich allesamt in dem selben quantenmechanischen Zustand und reagieren kollektiv auf äußere Einflüsse wie elektrische oder magnetische Felder. Dadurch wird eine Wechselwirkung mit dem Rest des Metalls verhindert und die typischen Merkmalen eines Supraleiters wie der verschwindende elektrische Widerstand begründet.
Die Paarbildung wird ermöglicht durch eine schwache anziehende Wechselwirkung zwischen den Elektronen, die aber bei sehr kleinen Temperaturen stark genug ist, um sowohl deren elektrische Abstoßung als auch die verbliebene thermische Bewegung zu überwinden. Bei zu großer Energieeinwirkung von außen, sei es durch Wärmezufuhr, eine zu großen Stromdichte, Bestrahlung oder dergleichen, werden die Paare allerdings wieder aufgebrochen und die Elektronen gehen ihre normale Wechselwirkung mit dem übrigen Metall wieder ein. Das erklärt, warum Supraleitung ca. bei sehr kleinen Temperaturen, Strömen und Magnetfeldern auftreten kann.
Die BCS-Theorie erklärt ca. die konventionelle Supraleitung bei Temperaturen nahe dem absoluten Temperaturnullpunkt. Hochtemperatursupraleitung, wie sie etwa in einigen Keramiken auftritt, kann sie nicht erklären.
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