Cuplu Cooper
O pereche Cooper , numită după fizicianul Leon Cooper , este o stare legată între doi electroni (sau chiar între două găuri ) care poate fi realizată grație intervenției unor interacțiuni atractive, cum ar fi depășirea forței electrostatice respingătoare dintre cele două particule . [1] Cei doi electroni legați nu se mai comportă ca fermioni , ci ca un boson .
Perechile Cooper stau la baza explicației fenomenului supraconductivității . În superconductivitatea convențională sau supraconductivitatea BCS , interacțiunea atractivă dintre cei doi electroni este dată de schimbul de fonon . Teoria superconductivității BCS a fost dezvoltată de John Bardeen , John Schrieffer și Leon Cooper, care au câștigat Premiul Nobel pentru fizică în 1972 pentru astfel de studii.
Detalii
Teoria lui Cooper despre perechi datează din anii 30 - 40 ai secolului XX .
Ideea de bază este următoarea: un electron care se mișcă într-o rețea de cristal exercită o forță de natură electromagnetică asupra ionilor pozitivi care alcătuiesc rețeaua în sine. În anumite substanțe și în anumite condiții de temperatură apropiate de zero absolut , această forță devine suficientă pentru a produce o distorsiune a rețelei din jurul electronului în tranzit, rezultând o creștere a densității sarcinilor pozitive din jurul electronului însuși. Această distribuție a sarcinilor pozitive, nefiind perturbată de agitația termică, este suficient de stabilă pentru a atrage un alt electron, deoarece atracția rezultată poate depăși repulsia Coulomb între cei doi electroni și are un echilibru net atractiv. [2]
O explicație alternativă este că electronul, trecând aproape de un ion pozitiv, poate interacționa cu el prin intermediul forței Coulomb , excitând ionul care va începe astfel să vibreze în jurul poziției sale de echilibru. Această vibrație poate crea unde de rețea ca și cum electronul ar fi emis un fonon, iar ionii vibrați pot afecta astfel un al doilea electron, care absoarbe fononul. Schimbul de fonon dă o forță atractivă: de aici și crearea cuplului. [3] Perechea astfel formată, numită Perea lui Cooper , este stabilă și mai liberă de a călători în zăbrele, deoarece este mai puțin supusă fenomenelor de împrăștiere , adică difuziei optice.
O pereche de electroni Cooper se comportă ca o singură particulă cu un spin întreg , 0 sau 1 în funcție de orientarea de spin a constituenților individuali. Prin urmare, proprietățile sale nu se mai încadrează în domeniul statisticilor fermionilor , ci ale bosonilor ( Statistica Bose-Einstein ).
Notă
- ^ Simone Franchetti, Anedio Ranfagni, Daniela Mugnai, Elements of the structure of matter , Zanichelli, p. 448, ISBN 88-08-06252-X .
- ^ Brehm și Mullins , p. 650 .
- ^ Brehm și Mullins , p. 651 .
Bibliografie
- Simone Franchetti, Anedio Ranfagni, Daniela Mugnai, Elemente ale structurii materiei , Zanichelli, ISBN 88-08-06252-X .
- ( EN ) John J. Brehm, William J. Mullins,Introducere în structura materiei: un curs de fizică modernă , John Wiley & Sons Inc, 1988, 1989, ISBN 978-047-160531-7 .
Elemente conexe
linkuri externe
- ( EN ) Cooper Pair / Cooper Pair (altă versiune) , în Encyclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.
| Controlul autorității | GND ( DE ) 4346549-3 |
|---|
