库珀对是美国物理学家 Leon Cooper于1956年首次提出的描述在低温下一对电子(或其他
费米子)以某一方式束缚在一起的理论。在低温
超导体中,电子并不是单个地进行运动,而是以弱耦合形式形成配对,一般称之为库珀对.形成库珀对的两个电子,一个
自旋向上,另一个自旋向下。
金属中的两个
电子之间存在着通过交换声子而发生的吸引作用。由于这种吸引作用,费米面附近的电子两两结合形成所谓的“库珀对”。“库珀对”的形成使电子气的能量下降到低于正常
费米-狄拉克分布时的能量,使得在连续的能带态以下出现一个单独的能级。这个单独能级与连续能级之间的间隔就叫做超导体的能隙。而今,库珀对理论被用于
超导和解释
BCS理论中,起着巨大的作用。
即使库珀对是一个
量子效应,但是其成对的原因可以用一个简单的模型来解释。金属中的电子可以看作自由粒子,电子与电子之间存在库伦排斥作用,但是与组成晶格的阳离子之间存在着吸引力,这个吸引力会使晶格发生畸变,阳离子轻微地靠近电子,从而增加了附近晶格的正
电荷密度。而这些正电荷则会吸引其他电子。长距离下,这些电子与阳离子的吸引力会克服电子间的排斥力而配对。