Ideas que Condujeron a la Teoría BCS

La teoría BCS de la superconductividad ha descrito con éxito las propiedades medidas en los superconductores de Tipo I. En los pares de electrones acoplados llamados pares de Cooper, se prevee una conducción libre de resistencia. Esta teoría es bastante notable, tanto que es interesante observar la cadena de ideas que dió origen a ella.

  1. Uno de los primeros pasos hacia una teoría de la superconductividad, fue darse cuenta de que debía haber una banda prohibida que separase los portadores de carga, del estado de conducción normal.
    • El hecho de que la resistencia es exactamente cero, implicó la existencia de la banda prohibida. Si los portadores de carga se pueden mover a través de la red de cristal sin interactuar para nada, debe ser porque sus energías están cuantizadas, de tal manera que no tienen niveles de energía disponibles que alcancen los niveles de energía de interacción con la red.
    • La banda prohibida está sugerida por los calores específicos de materiales como el vanadio. El hecho de que hay un calor específico que aumenta exponencialmente conforme la temperatura alcanza su valor crítico desde mas abajo, implica que se está usando la energía térmica, para puentear alguna suerte de banda de energía. Según aumenta la temperatura, hay un aumento exponencial en el número de partículas que podrían tener la energía suficiente para cruzar la banda.
  2. La temperatura crítica para la superconductividad, debe ser una medida de la banda prohibida, puesto que el material podría perder superconductividad si la energía térmica consiguiera que los portadores de carga cruzaran la banda.
  3. Se encontró que la temperatura crítica, dependía de la masa isotópica. Sin duda no lo haría si la conducción dependiera de solamente los electrones libres. Esto hace evidente que la transición a la superconductividad, involucra alguna clase de interacción con la red de cristal.
  4. Los electrones simples podrían eliminarse que fueran los portadores de carga en la superconductividad, ya que con un sistema de fermiones no se obtienen huecos vacíos de energía. Se llenan todos los niveles disponibles hasta la energía de Fermi.
  5. El necesario comportamiento de bosón era consistente con tener pares de electrones acoplados con espines opuestos. El efecto isotópico descrito anteriormente, sugiere el mecanismo de acoplamiento implicando a la red cristalina, por lo que esto dio lugar al modelo de acoplamiento de fonones, previsto para los pares de Cooper.
Evidencia Experimental
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Conceptos de Superconductividad

Referencia Rohlf, Cap. 15
 
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