クーパー対とは？
くーぱーつい
クーパー対とは、超伝導体の中で電子どうしがフォノンを介して弱く引き合い、対を形成する量子力学的なペアで、超伝導現象の根本的な担い手です。
クーパー対（Cooper pair）は、1956年にレオン・クーパーが示した理論的概念で、超伝導体の内部で電子が対をなして振る舞う現象を指します。通常、電子どうしはクーロン力によって反発し合いますが、超伝導体では金属格子の振動（フォノン）を介した間接的な引力が生じ、この引力が反発力を上回ると電子が対をなします。
クーパー対を形成する二つの電子は、運動量と自転（スピン）が逆向きの組み合わせを取ります。このペアは量子力学的に一つのボーゾンのように振る舞い、同一の量子状態に多数集まることが可能（ボーズ・アインシュタイン凝縮に類似）になります。その結果、電子対の集団が一つの巨視的な量子状態をとり、電気抵抗なしに流れることができます。これが超伝導の正体です。
クーパー対の概念は、バーディーン・クーパー・シュリーファー（BCS）理論の中心に位置しており、三人は1972年にノーベル物理学賞を受賞しました。BCS理論が説明する超伝導は「従来型超伝導」と呼ばれます。一方、高温超伝導体でもクーパー対の形成が確認されていますが、そのメカニズムはまだ完全には解明されていません。
クーパー対は超伝導電磁石、MRI、量子コンピュータなど幅広い応用技術の基盤となっています。
使い方・例文
クーパー対は超伝導の授業や量子物理学の解説で登場する概念です。「金属を極低温に冷やすと電子がクーパー対を形成し、電気抵抗がゼロになる」という説明の中で使われます。
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