Совершенный конденсат, охватывающий все электроны, способные объединяться в пары, может существовать только при абсолютном нуле. С повышением температуры тепловое возбуждение в конце концов становится достаточным, чтобы разрушить пары. Образовавшиеся при этом «нормальные», несвязные электроны становятся той разрушительной силой, которая уничтожает электронные пары. Они портят и механизм притяжения между электронами и тем самым ослабляют силы связи между образовавшимися парами. Это ведет в свою очередь к дальнейшему разрушению пар. А когда температура поднимается еще выше, разрушение приобретает катастрофический характер : выше некоторой определенной температуры уже ни одна пара существовать не может. При этом величина критической температуры Тc оказывается одного порядка с энергией спаривания. Основной количественный результат теории – это формула для критической температуры:

Тc=1,14 hхе-1/g (1)

Здесь hх – средняя энергия фононов. По порядку величины равной дебаевской температуре Q; g – постоянная, определяющая силу притяжения между электронами. Значение критической температуры тем выше, чем выше значение температуры Дебая Q и параметра g.

Фононы в твердом теле могут иметь ограниченную энергию. Энергия фонона пропорциональны его частоте х, которая в свою очередь не превышает значения хmax порядка 1013 Гц. Это значит, что энергия фононов не превышает нескольких сотен градусов. Действительно, Еср.max = hхmax ≈ 5·10-23Дж или в градусах (Е=kТ), Еср.max = hх/k ≈ 500k (постоянная планка h = 6,62·10-39Дж·с, постоянная Больцмана k = 1,38·10-23Дж/К). Таким образом дебаевская температура Q обычно лежит в пределах температур 100…500К. что касается параметра g, то для обычных сверхпроводников, у которых роль посредника при спаривании электронов выполняет кристаллическая решетка, g=0,5 и, даже несколько меньше.

Рассмотрим, в каких пределах меняется Тс. У элементарных сверхпроводников, включая элементы, обнаруживающие сверхпроводимость при высоких давлениях, минимальное значение Тс имеет вольфрам: Тс = 0,015 К, максимальное — ниобий: Тс = 9,25 К. У сплавов Тс имеет существенно более высокие значения: V3Ga — 14,5 K, V3Si — 17 K, Nb3Sn - 18 K, Nb3Al0 ,8Ge0,2 - 20,7 K. Рекордное значение T0 до 1986 года имело соединение Nb3Ge — 23,2 K. У недавно синтезированных углеродных кластеров — фулеренов, легированных калием, K3C60, Тс = 20 К. При легировании фулеренов цезием и рубидием (CsC60 и PbC60) Тс повышается до 30 К.

После открытия высокотемпературной сверхпроводимости и до настоящего времени в литературе появляются сообщения о наблюдении сверхпроводимости при температурах выше 140 К и даже при комнатной температуре: около 310 К (около +40°С!). Правда, авторы отмечают, что сверхпроводящие фазы, обладающие такими Тс, являются термодинамически неустойчивыми и распадаются при многократном понижении и повышении температуры. Что можно сказать по этому поводу? По-видимому, предельно высоким значением Тс= 135 К при нормальных условиях обладает система HgBa2Ca2Cu3O8 + x. Это термодинамически устойчивое значение. Очень интересно, что если это соединение подвергнуть всестороннему сжатию, то его Тс обратимо повышается до значения ~ 160 К! Это указывает на возможность синтеза сверхпроводников с такими Тс. Насколько реально будет получить термодинамически устойчивые сверхпроводники с более высокими Тс, сказать трудно, хотя получение метастабильных фаз с Тс ≈ 300 К является, по-видимому, возможным и представляет, с моей точки зрения, большой интерес, так как свидетельствует о принципиальной возможности существования сверхпроводимости при таких температурах.