BCS理論

在超導被發現之後的將近五十年裡，沒有人能解釋為什麼電流竟可以永遠流下去。這個謎題很深：電子彼此相斥，那麼究竟是什麼能讓它們如此徹底地通力合作？答案最終到來時，既精微又優美，而且把整個現象與晶體中原子的輕柔顫動聯繫在了一起。

BCS理論以1957年發表它的約翰·巴丁、利昂·庫珀和羅伯特·施里弗三人命名，它通過電子配對來解釋超導。其核心思想是：晶體點陣的振動在電子之間提供了一種微弱的間接吸引，把它們束縛成庫珀對；隨後所有的對凝聚進同一個共享的量子狀態，作為一個整體一起運動。由於拆散任何一對都要付出一份固定的能量——也就是能隙——微小的擾動根本無法把電流散射開，電阻於是消失。

它之所以重要，是因為這是對超導第一個完整的微觀解釋，並且正確預言了能隙、臨界溫度，以及普通超導體的許多細節。誠實的局限在於：BCS理論假設點陣振動就是那種「膠水」，而這只在不太高的溫度下成立。1986年發現的高溫銅氧化物超導體並不符合標準的BCS圖像，解釋它們至今仍是物理學最重大的未解難題之一。