Teoría microscópica de la superconductividad convencional en la que una interacción atractiva efectiva entre electrones (mediada típicamente por fonones) conduce a la formación de pares de Cooper, a un condensado con una brecha en el espectro de excitaciones de una sola partícula y a resistencia cero por debajo de una temperatura crítica.

Principio

Se produce una inestabilidad del mar de Fermi hacia el apareamiento cuando una atracción efectiva une estados electrónicos invertidos en el tiempo en pares de Cooper; estos pares se condensan en un estado cuántico macroscópico coherente descrito por un parámetro de orden y abren una brecha energética para excitaciones de una sola partícula.

Demostración

En un metal de acoplo débil, introducir una interacción atractiva mediada por fonones y resolver la ecuación del gap BCS da una brecha energética que se anula en una temperatura crítica Tc y produce la dependencia característica con la temperatura del gap y firmas termodinámicas (p. ej., salto en la capacidad calorífica).

Aplicación incorrecta

Aplicar la teoría BCS sin más a materiales donde el apareamiento es impulsado por mecanismos no fonónicos, a superconductores de acoplo fuerte o de baja densidad de portadores sin correcciones, o asumir que BCS explica simetrías de parámetro de orden no convencionales sin adaptar el núcleo de interacción.

Consecuencia

Bien aplicada, BCS explica la existencia de una brecha energética, la fenomenología del efecto Meissner mediante coherencia de fase, la escala de la temperatura crítica en acoplo débil y proporciona una descripción de cuasipartículas (excitaciones de Bogoliubov) que predice espectros de túnel y comportamiento termodinámico en superconductores convencionales.

Inversión

Describir la superconductividad únicamente como un conductor perfecto clásico o atribuir la resistencia cero a la ausencia de dispersión sin invocar apareamiento y coherencia de fase; o tratar la superconductividad sólo con parámetros fenomenológicos de Ginzburg–Landau sin perspectiva microscópica de apareamiento.

Límite

Válida para superconductores convencionales mediado por fonones en el régimen de acoplo débil a moderado y cuando el estado normal puede considerarse una tierra de Fermi tipo líquido de Fermi; no se aplica directamente a superconductores fuertemente correlacionados, de alta Tc o no-Fermi-líquidos sin modificaciones.

Tensión semántica

Tensión entre BCS como teoría microscópica de apareamiento en régimen de acoplo débil y enfoques que consideran la superconductividad emergente de fuertes correlaciones, fluctuaciones de espín u otros mecanismos no fonónicos; también tensión con descripciones puramente fenomenológicas que omiten el mecanismo microscópico.

Síntesis

BCS conecta una interacción atractiva microscópica con el orden macroscópico supraconductor al mostrar cómo los electrones apareados se condensan formando un estado gapped y coherente en fase; es el modelo microscópico de referencia para superconductores convencionales y debe ampliarse cuando las interacciones, la simetría o la física del estado normal difieren de sus supuestos.