电子双双成对，结伴而行

自从1911年昂内斯发现超导电性以来，不少物理学家致力于从理论上如何解释这种现象，并相继提出了一些理论，在这些理论中最成功的则是BCS理论。BCS理论是巴丁、库柏、施里弗提出的超导理论（BCS为三人名字英文首字母的联合），由《物理评论》在1957年4月1日公开发表，所以说4月1日是BCS理论的生日。BCS理论的关键是库柏对概念。他们认为：金属中的电子之间存在着特殊的吸引力，使电子结成电子对，人称库柏对。但是我们知道，“同号电荷相互排斥”，两个电子均带负电，何以相互吸引呢？我们在中学里已经学过，金属是由原子组成的，譬如说铜导线，是由铜原子组成的，铜原子由原子核和核外电子组成。铜导线中的铜原子排列整齐，行是行，列是列，形成一个很规则的空间结构，叫做晶格点阵。铜原子最外的价电子与原子核的结合力是非常松驰的，而成为自由电子，失去了价电子的铜原子叫原子实。通常，单个自由电子作无规则的热运动，不会形成电流。但导线两端加电压后，自由电子便有了定向移动，产生也流。由于电子在运动时经常地和原子实相碰，所以铜导线有电阻。
     那么，库柏对是什么呢？电子b在晶格点阵里运动时，吸引带正电的原子实，例如原子实1、2、3、4被电子b吸引而移动到1’、2’、3’、4’。晶格点阵本是电中性的，但在1’、2’、3’、4’附近，由于正电荷相对集中，造成该处相对呈正电性，而使这个区域对a电子有吸引作用，从而使a、b结合成为电子对。这就是说，金属中将有很多的电子对。但通常情况下，由于运动的混杂，a电子和b电子的“线索”很容易被“掐断”，使库柏对不能生成。只有温度很低时才行，温度越低，结成的库柏对就越多，接近绝对零度时，几乎所有的电子都结合成为库柏对。应该指出的是，库柏对中的两个电子并不是任意的，它俩必须是有着大小相等而方向相反的动量，即它们的总动量为零。这样我们就可以来解释超导电性了。
     在很低温度（液氦温度）下，超导体中存在有很多很多的电子库柏对，电流由于这些库柏对的移动而形成。这时，原子实热运动对库柏对的定向移动不起什么作用，譬如一个电子受到原子实的作用，动量有些损失，但同时与它成对的另一个电子的动量，却又借助于原子实的作用，而有所增加，得失正好相消。总体看来，库柏对的总动量在运动过程中没有什么变化，原子实也没得到什么能量，因而表现出超导体在超导状态时的电阻为零，通上直流电时不会发热。