ビーシーエス‐りろん【BCS理論】
BCS理論
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2025/01/31 23:28 UTC 版)
BCS理論（ビーシーエスりろん、BCS theory、Bardeen Cooper Schrieffer）とは、1911年の超伝導現象発見以来、初めてこの現象を微視的に説明した理論。1957年に米国、イリノイ大学のジョン・バーディーン、レオン・クーパー、ジョン・ロバート・シュリーファーの三人によって提唱された。三人の名前の頭文字からBCSと付けられた。この理論のモデルによると超伝導転移温度や比熱などが、式により表される。三人はこの業績により1972年のノーベル物理学賞を受賞した。
概要
1911年、カマリン・オンネスによって発見された超伝導は、その後多くの研究者の注目を浴び、数多くの実験的、理論的研究がなされた。しかしながら、実験面では多くの成果が得られた半面、理論的な面での解明は遅々として進まなかった。1950年には超伝導体の同位体で転移温度が異なることが発見された。これに着目したJ.バーディーン（当時、ベル研究所、のちにイリノイ大学教授）は、直感的にフォノン（格子振動）に超伝導の原因があるとし、研究を進めた。1956年バーディーンがイリノイに招聘したL.クーパーが、フォノンを媒介とする電子対ではエネルギーが下がることを発見した。続いて、J.バーディーン教授の大学院生であったJ.シュリーファーが超伝導状態を表す波動関数を導いて、解明の土台を築いた。そしてカマリン・オンネスの発見から40年以上経った、1957年、バーディーン、クーパー、シュリーファーの三人によって提唱された超伝導を説明する理論（BCS理論）により一応の決着を見た[1]。ボーズ-アインシュタイン凝縮と超伝導は、ボゴリューボフによって示されたいわゆるボゴリューボフ変換を通して、同時に解明することができる。
超伝導状態を実現するためには電子系が何らかの凝集状態にある必要がある。しかし、電子はフェルミ粒子であり、パウリの排他律からくる制限により、そのままでは凝集できない。
超伝導状態を実現するためには、電子がペア（対）となってボソン化し、最低エネルギー状態に集団で凝縮（ボース凝縮とみなせる状態）する必要がある。このためには、電子同士がお互い斥力を及ぼし合う状態から、何らかの有効な引力が電子同士に働く状態になる必要がある。
BCS理論では電子-格子相互作用を介して電子同士がフォノンを仮想的に交換（或いはフォノンを介して運動量を交換）することによって、電子同士に引力が働くと考える。この引力によって生じる電子対（スピンは互いに逆向き、かつ対の全運動量がゼロ）をクーパー対（クーパーペア）と言う。
この引力的な相互作用が効きうる範囲は、フォノンと関わりの深いデバイ振動数を
BCS理論
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2021/11/19 00:31 UTC 版)
BCS理論は、超伝導をフェルミ凝縮により説明する。金属中の、互いに逆スピンをもつ電子対は、クーパー対と呼ばれるスカラー束縛状態を形成することができる。その時、束縛状態自体は凝縮物を形成する。このクーパー対は電荷を持つので、このフェルミ凝縮は超伝導の電磁ゲージ対称性を破る。これにより、超伝導状態のような電磁性質が生じる。
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「BCS 理論」の例文・使い方・用例・文例
- 理論とは相互に関連した概念の集合のことをいう
- 一般に認められた理論
- それは20世紀で最も影響力のある理論に数えられる
- 机上の理論を唱える科学者
- 言語教育の基本理論
- 彼の理論はしっかりした経験的事実に基づいている
- 理論とは関連した概念の集合のことである
- 彼の理論が妥当でないとだれが知ろうか
- 彼の理論はまったく妥当なものに見えるが，前提条件のいくつかは間違っている
- 彼は新しい理論を発見したと主張した
- その実験で彼の理論は確かめられた
- 理論を構築する
- 彼は自分の理論が正しいことをどうやって実証したのですか
- 20世紀に様々な科学理論が展開された
- 彼はその理論を簡単な図を使って説明した
- これらの理論は評判が落ちた
- 領域限定理論
- 彼の理論の重要性は昔から多くの科学者が気づいていた
- 経済学の理論
- 新理論の確立
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