초전도는 완전 도체의 성질과 반자성의 성질을 지니고 있다. 이러한 성질은 왜 생긴 것일까? 유감스럽게도 초전도 현상은 발견된지 46년이 지나도록 그 원인이 밝혀지지 않았다. 그런데 1957년 미국의 바딘(J. Bardeen), 쿠퍼(L.N. Cooper), 슈리퍼(J.R. Schrieffer)가 이 현상을 이론적으로 설명해냈다. 바로 발견자의 이름 첫 자를 딴 BCS이론이다.
일반적으로 도체 내부에서 움직이는 전자들은 서로 밀쳐내는 성질을 가지고 있다. 전하가 같기 때문에 쿨롱 반발력이 작용하는 것이다. 그런데 초전도에서는 전자들 사이에 마치 인력이 작용하는 것과 같은 효과가 나타나 전자들이 쌍을 이루며 움직인다.
초전도체에서는 전자가 지나가면 도체내의 양이온 원자들이 움직이는 전자쪽으로 쿨롱 전기력에 의해 약간 끌리게 된다. 그래서 다른 쪽에 있는 전자들이 양이온 원자들이 움직이는 것을 보고 먼저지나간 전자쪽으로 끌려오는데, 이는 마치 먼저 지나간 전자가 + 전하를 띤 것으로 보이는 효과다. 그래서 먼저 지나간 전자와 나중에 따라온 전자가 하나의 쌍을 이루며 이동하는데, 이를 '쿠퍼 전자쌍'이라고 한다.
결국 쿠퍼 전자쌍 때문에 전류가 아무런 저항을 받지 않고 흐를 수 있다. 재미있는 사실은 나쁜 도체일수록 초전도가 잘 나타난다는 점이다. 전도성이 좋은 금, 백금, 은에서는 아직 초전도가 발견되지 않았다.
쿠퍼전자쌍들은 보통의 전자들의 움직임에 비해 에너지가 낮아 흩어지지 않고 움직인다. 그러나 온도가 올라가면 전자들의 에너지가 높아져 전자쌍은 깨진다. 이 때문에 고온에서 초전도현상이 일어나기가 어렵다.
저온초전도에서는 전자 사이의 거리가 약 1천A인데, 고온 초전도에서는 10A 이하다. 이를 힘으로 환산해보면 쿨롱 반발력을 이겨낼 1만배 정도의 인력이 고온초전도에서 필요한 셈이다. 어떤 강력한 힘이 고온에서 전자들을 잡아당기는 것일까. 현재까지 고온초전도체에서는 쿠퍼쌍이 원인이라는 것은 알려져 있다. 그런데 무엇이 1만배이상의 인력을 만들어내는지는 밝혀내지 못하고 있다. 이 것을 알면 노벨상은따놓은 것이나 다름없다고 한다.