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Glossar der Physik - Begriffserklärung
 

Schall in Luft, Wasser, und Feststoffen
Magie des gebrochenen Lichts
Licht enthüllt Universum
Futuristische Supraleitung im Fokus
Kosmische Entdeckungen und Schönheit

BCS-Theorie

Die BCS-Theorie ist eine physikalische Theorie, die das Phänomen der Supraleitung in bestimmten Materialien bei sehr tiefen Temperaturen erklärt. Benannt ist sie nach den Physikern John Bardeen, Leon Cooper und John Robert Schrieffer, die sie 1957 entwickelten und dafür 1972 den Nobelpreis für Physik erhielten. Supraleitung bedeutet, dass ein Material elektrischen Strom ohne jeglichen Widerstand leiten kann. Man kann sich das so vorstellen, als ob man einen Ball auf einer perfekt glatten, ebenen Fläche rollt, der niemals langsamer wird und ewig weiterrollt. In normalen Leitern, wie zum Beispiel Kupferdraht, stoßen die Elektronen, die den Strom tragen, hingegen ständig mit den Atomen des Materials zusammen und verlieren dabei Energie in Form von Wärme.


Die BCS-Theorie erklärt nun, wie es in bestimmten Materialien bei tiefen Temperaturen zu diesem widerstandslosen Stromfluss kommt. Der Schlüssel liegt in der Bildung sogenannter Cooper-Paare. Normalerweise stoßen sich Elektronen aufgrund ihrer gleichen negativen Ladung gegenseitig ab. Bei sehr tiefen Temperaturen können die Elektronen jedoch indirekt über die Schwingungen der Atome im Material, die sogenannten Phononen, miteinander wechselwirken. Diese Wechselwirkung führt dazu, dass sich zwei Elektronen mit entgegengesetztem Spin und Impuls zu einem Cooper-Paar zusammenschließen. Diese Paare verhalten sich anders als einzelne Elektronen. Sie können sich gewissermaßen ohne Reibung…

Austausch und Diskussionen in unserem Forum für Physik 

Für einen tieferen Einblick: Unsere Blog-Artikel zum Thema Physik