Kuperio pora

Kūperio pora vadinami surišti elektronai, susidarantys pakankamai žemoje temperatūroje. Pavadinta Leono Neilo Kūperio vardu, 1956 m. pirmą kartą panaudojus elektronų porų idėją superlaidumui aiškinti. John Bardeen, John Schrieffer ir Leono Kūperio sukurtoje BCS teorijoje superlaidumą lemia būtent šios poros. Už teoriją autoriai 1972 m. gavo Nobelio fizikos premiją.

Teorija

Elektronai, dėl tokio paties krūvio stumia vienas kitą. Tačiau kristale judantis elektronas nežymiai pritraukia teigiamus jonus, poliarizuoja gardelę, todėl apie jį ima formuotis lokalinis teigiamas perteklinis krūvis, kuris, judant elektronui, taip pat juda. Pagal L.Kūperio teoriją jis gali pritraukti kitą elektroną. Tokiu būdu susidaro Kūperio pora. Dviejų dalelių abipusė trauka galima tik tada, kai jos tarpusavyje keičiasi energija, o Kūperio poroje ja keičiasi virtualiaisiais fononais (gardelės virpesiais).

Ši dviejų elektronų sąveika didžiausia tuomet, kai porą sudaro elektronai su priešingais sukiniais. Dėl šios priežasties suminis poros sukinys lygus 0, t. y. Kūperio pora yra bozonas. Tokiu atveju visos poros gali užimti tą patį energijos lygmenį (kadangi šiuo atveju negalioja Paulio draudimo principas). Tam tikromis sąlygomis šią visumą galima nagrinėti kaip Bozės-Einšteino kondensatą. Reikia paminėti, kad poruojasi elektronai ir su vienodais sukiniais, tačiau tokios poros susidarymo tikimybė žymiai mažesnė.

Skaičiavimais nustatyta, kad atstumas tarp elektronų Kūperio poroje yra iki 10⁴ kartų didesnis, nei gardelės konstanta. Tai reiškia, kad kiekvienoje poros užimtoje erdvėje yra daugybė elektronų, sudarančių kitas poras, o jos tarpusavyje gali keistis elektronais – suardyti ir sudaryti kitas Kūperio poras.

Norint suardyti poroje esančių elektronų sveiką, reikia suteikti daugiau energijos, nei sąveikos energija $kT_{c}$ (kur $T_{c}$ – krizinė superlaidininko temperatūra), kuri Kūperio porose yra pakankamai nedidelė – 10^–4–10^–2 eV eilės. Ši energija vadinama Kūperio poros energetiniu plyšiu. Kai gardelės temperatūra pakyla aukščiau krizinės, jos virpesių energija pasidaro didesnė už energetinį plyšį ir suardo poras, o superlaidumas išnyksta.