915712

Die Freitagskolumne

10.10.2003 | 11:49 Uhr |

Supraleiter sind nicht nur gut theoretisch erklärt, sondern finden auch praktische Anwendungen. Das nützt heißen G5-Chips aber recht wenig - andere Lösungen sind in Sicht.

Den Physik-Nobelpreis des Jahres 2003 teilen sich die drei Theoretiker Alexej Abrikosow, Vitalij Ginzburg und Anthony Leggett. Alle drei haben sich um die theoretische Erklärung von Quantenflüssigkeiten verdient gemacht, wobei der Russe Ginzburg und der in der Sowjetunion geborene Abrikosow erstmals eine befriedigende Theorie für den widerstandslosen Ladungstransport in bestimmten Supraleitern vorgelegt haben. Den Briten Legget und seine Theorie der Suprafluidität wollen wir hier einmal ignorieren.

Die Auszeichnung für Abrikosow und Ginzburg ist bei weitem nicht der erste Nobelpreis, der an Tieftemperaturphysiker geht. Schon der Niederländer Heike Kammerlingh Onnes, der die Supraleitung an Quecksilber mehr oder minder zufällig entdeckte, bekam 1913 eine Auszeichnung aus Stockholm, jedoch mehr für das technische Verdienst der Helium-Verflüssigung. Um den Mechanismus der Supraleitung zu verstehen, mussten Physiker erst die Quantenwelt theoretisch und experimentell erforschen, für die 1957 formulierte BCS-Theorie erhielten ihre Schöpfer Bardeen, Cooper und Schrieffer im Jahre 1972 ihre Auszeichnung.

Kammerlingh Onnes Entdeckung und die theoretische Beschreibung des Phänomens decken jedoch erst die Hälfte der Welt der Supraleitung ab, beschreiben sie doch nur Typ-I-Supraleiter, die für das Erreichen der Übergangstemperatur in den magischen Materiezustand flüssiges Helium benötigen. Neben dem verlustfreien Ladungstransport, der die Erzeugung starker Magnetfelder erlaubt, weisen Supraleiter einen angenehmen Nebeneffekt auf, da sie Magnetfelder aus ihrem Inneren verdrängen. Diese Kraft lässt sich etwa dazu nutzen, Eisen anzuheben. Eine von supraleitenden Schienen getragene und von Widerstandsfrei erzeugten Magnetfeldern angetriebene Schwebebahn, die kaum Energie kostet, bleibt aber solange ein Traum, solange die Verflüssigung von Helium ein derart aufwändiger und Energie intensiver Prozess ist, von Sicherheitsaspekten bei Verwendung der Minus 269 Grad Celsius kalten Flüssigkeit einmal abgesehen.

Mitte der Achtziger Jahre bekamen Utopisten des fast Verschwendungsfreien Transports von Mensch und Material jedoch neuen Auftrieb, als Bednorz und Müller Keramiken beschrieben, die schon bei mit verflüssigtem Stickstoff erreichbaren Temperaturen ihre Ladungsträger in den exotischen Zustand der Cooper-Paarung (ja, so heißt das wirklich...) entließen. Schade nur, dass die Kuprate, wie sie die Welt der Wissenschaft taufte (ihre Unterordnungen werden liebevoll Bisco und Ybco genannt...) extrem poröse Stücke Kristall sind, die in Fingernagelgröße schon eine Sensation gleich einem 100-karätigem Diamanten sind. Aus der Eisenbahn wird also nie eine Wismut-Strontium-Calcium-Ytrium-Kupferoxid-Bahn werden. Wäre ja auch ein schlimmer Zungenbrecher.

Aber jetzt kommen die Theoretiker ins Spiel, deren Preis 2003 das Bild komplettiert. Während Bednorz und Müller genau wie Kammerlingh Onnes ihre Auszeichnung gemäß der Verfügung Alfred Nobels erhalten haben, die "größte wissenschaftliche Leistung im Fachgebiet des abgelaufenen Jahres" zu ehren, mussten Ginzburg und Abrikosow seit 1950 respektive 1961 auf ihre Nobelpreise warten. Das ist das Dilemma der Theoretiker: Eine neue Beschreibung muss nicht nur die alten Theorien als Grenzfälle enthalten, sondern auch bisher unerklärte, neu entdeckte Phänomene erklären und darüber hinaus nachprüfbare Vorhersagen machen. Und das dauert. Die theoretischen Arbeiten von Abrikosow und Ginzburg über Typ-II-Supraleiter, die in ihrem Inneren den magnetischen Fluss auf dünne Schläuche zusammenpressen, sind erst jetzt allmählich verstanden und dienen als Grundlage der Erklärung vieler Phänome, Anwendungen und neuer Theorien.

0 Kommentare zu diesem Artikel
915712