Explicación BCS

Hicieron falta más de 40 años para comprender la superconductividad. La razón fundamental es que faltaban por desarrollarse dos importantes teorías: la física cuántica y la física de las transiciones de fase. En 1957 Bardeen, Cooper y Schrieffer resolvieron el problema. En la teoría BCS los electrones se aparean‚ -pares de Cooper- formando una nueva entidad que puede condensar en un estado cuántico colectivo. Uno de los grandes logros de la teoría BCS era explicar cómo era posible que los electrones formaran pares -el mecanismo o el pegamento- ya que en estado libre los electrones se repelen. El pegamento resultó provenir de las vibraciones térmicas de los iones. En el condensado los electrones forman una onda cuántica colectiva donde los pares de Cooper tienen la misma energía y adquieren la misma fase. Por lo tanto la superconductividad es uno de los pocos ejemplos donde la cuántica no se restringe a describir el mundo a escala atómica ya que tenemos una función de onda cuántica macroscópica que ocupa todo el material y es por tanto perceptible a escala humana.

Una analogía para visualizar el estado colectivo sería imaginarse parejas (pares de Cooper) bailando una coreografía en un vals vienés. La teoría BCS resultó muy satisfactoria para explicar los superconductores conocidos hasta entonces pero no puede explicar los superconductores no convencionales tales como los cupratos descubiertos en 1986 o los superconductores de hierro descubiertos en el 2008 entre otros (véase superconductores no convencionales). Si bien en estos compuestos también el estado superconductor es un condensado de pares de Cooper, aún se desconoce el mecanismo de la superconductividad.