Coppia di Cooper

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Una coppia di Cooper, dal nome del fisico Leon Cooper, è uno stato legato fra due elettroni (ovvero anche fra due lacune) che si può realizzare grazie all'intervento di una qualche interazione attrattiva, tale da vincere la forza elettrostatica repulsiva fra le due particelle. I due elettroni legati si comportano non più come fermioni, ma come un bosone.

Le coppie di Cooper sono alla base della spiegazione del fenomeno della superconduttività. Nella superconduttività convenzionale, o superconduttività BCS, l'interazione attrattiva fra i due elettroni è data dallo scambio di un fonone.

La teoria BCS della superconduttività fu sviluppata da John Bardeen, John Schrieffer e Leon Cooper, che per tali studi vinsero il premio Nobel per la fisica nel 1972.

Dettagli[modifica | modifica wikitesto]

La teoria delle coppie di Cooper risale agli anni trenta-quaranta del XX secolo.

L'idea di base è la seguente: un elettrone che si muove in un reticolo cristallino esercita una forza di natura elettromagnetica sugli ioni positivi che costituiscono il reticolo stesso. In certe sostanze ed in certe condizioni di temperatura prossime allo zero assoluto, tale forza diviene sufficiente a produrre una distorsione del reticolo attorno all'elettrone in transito, comportando un aumento della densità delle cariche positive intorno all'elettrone stesso. Tale distribuzione di cariche positive, non essendo disturbata dall'agitazione termica, è sufficientemente stabile da attirare un altro elettrone. La coppia così formata, detta appunto Coppia di Cooper, risulta stabile e più libera di viaggiare nel reticolo in quanto meno soggetta a fenomeni di scattering, ossia di diffusione.

Una coppia di elettroni di Cooper si comporta come un'unica particella con spin intero, 0 o 1 a seconda dell'orientazione di spin dei singoli costituenti. Pertanto le sue proprietà rientrano non più nel campo delle statistiche dei fermioni, ma di quelle dei bosoni (Statistica di Bose-Einstein).

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