Als der Niederländer Heike Kamerlingh Onnes im Jahr 1911 untersuchte, wie sich das Metall Quecksilber bei extrem tiefen Temperaturen verhält, machte er eine überraschende Entdeckung: Bei Temperaturen unterhalb von minus 270 Grad Celsius, also nur wenige Grad über dem absoluten Nullpunkt, leitete das Metall elektrischen Strom plötzlich völlig verlustfrei – also ganz ohne sich, wie das elektrische Leiter sonst tun, zu erwärmen. Dieses völlige Verschwinden des elektrischen Widerstandes unterhalb einer bestimmten Sprungtemperatur wird als Supraleitung bezeichnet. Für die Entdeckung des Phänomens bekam Kamerlingh Onnes 1913 den Nobelpreis für Physik. Obwohl ähnliches Verhalten in den folgenden Jahrzehnten noch bei einer Reihe anderer Metalle und Metallverbindungen nachgewiesen werden konnte, dauerte es bis 1957, bis die Theoretiker mit Hilfe der Quantenmechanik eine erste plausible Erklärung für den Effekt liefern konnten: Durch die Bildung so genannter Cooper-Paare, können die den Strom tragenden Elektronen sich durch das Atomgitter des Metalls bewegen, ohne anzuecken.
1972 erhielten die drei Amerikaner Bardeen, Cooper und Schrieffer für ihr theoretisches Modell den Nobelpreis. Ein weiterer Durchbruch in der Supraleiter-Forschung gelang 1986, als die beiden IBM-Forscher Georg Bednorz und Alex Müller entdeckten, dass bestimmte keramische Verbindungen bereits bei deutlich höheren Temperatur von flüssigem Stickstoff supraleitend sind. Diese so genannten Hochtemperatur-Supraleiter, für die Bednorz und Müller 1987 den Nobelpreis bekamen, haben in Forschung und Industrie eine Fülle neuer Anwendungen möglich gemacht.
Ein ähnliches Phänomen entdeckten Physiker im Bereich von Flüssigkeiten. So genannte "suprafluide" Flüssigkeiten reagieren ganz ähnlich wie supraleitende Materialien. Weil sich die einzelnen Teilchen in der Flüssigkeit nicht gegenseitig stören, können sie sich ohne zusätzliche Energie hin und her bewegen. Einmal in Bewegung gebracht, fließen sie, ohne dass zusätzliche Wärme oder Bewegungsenergie zugeführt werden muss. Im Honig zum Beispiel wird jede Bewegung schnell gebremst - er ist sehr zäh. Erst wenn man ihn erwärmt, wird er flüssiger. Bei supraleitenden Flüssigkeiten ist es genau umgekehrt - sie muss man kühlen, damit sie ihre Zähigkeit verlieren. Von dem so genannten Helium-4 ist schon seit den 30er Jahren bekannt, dass es diese Eigenschaft besitzt. Dazu muss man es allerdings auf etwa minus 271 Grad Celsius abkühlen. Dann haben die Helium-Teilchen so wenig Energie, dass sie sich zu Paaren zusammenfinden und nicht mehr aneinander reiben. Dass auch Helium-3 superfluid werden kann, sagte Anthony Leggett bereits in den siebziger Jahren vorher. Obwohl Helium-3 ganz andere Eigenschaften hat als Helium-4, bilden sich auch hier - analog zu elektronischen Supraleitern - Atom-Paare. Während seine Kollegen, die die Suprafluidität des Elements experimentell nachweisen konnten, bereits 1996 mit einem Nobelpreis geehrt wurden, musste sich Anthony Leggett bis heute gedulden, um für seine Theorie über Helium-3 in den Genuss des Nobelpreises zu kommen. Bis heute ist neben Helium kein anderes Element bekannt, dass suprafluide Eigenschaft besitzt.
[Quelle: Christine Westerhaus]
1972 erhielten die drei Amerikaner Bardeen, Cooper und Schrieffer für ihr theoretisches Modell den Nobelpreis. Ein weiterer Durchbruch in der Supraleiter-Forschung gelang 1986, als die beiden IBM-Forscher Georg Bednorz und Alex Müller entdeckten, dass bestimmte keramische Verbindungen bereits bei deutlich höheren Temperatur von flüssigem Stickstoff supraleitend sind. Diese so genannten Hochtemperatur-Supraleiter, für die Bednorz und Müller 1987 den Nobelpreis bekamen, haben in Forschung und Industrie eine Fülle neuer Anwendungen möglich gemacht.
Ein ähnliches Phänomen entdeckten Physiker im Bereich von Flüssigkeiten. So genannte "suprafluide" Flüssigkeiten reagieren ganz ähnlich wie supraleitende Materialien. Weil sich die einzelnen Teilchen in der Flüssigkeit nicht gegenseitig stören, können sie sich ohne zusätzliche Energie hin und her bewegen. Einmal in Bewegung gebracht, fließen sie, ohne dass zusätzliche Wärme oder Bewegungsenergie zugeführt werden muss. Im Honig zum Beispiel wird jede Bewegung schnell gebremst - er ist sehr zäh. Erst wenn man ihn erwärmt, wird er flüssiger. Bei supraleitenden Flüssigkeiten ist es genau umgekehrt - sie muss man kühlen, damit sie ihre Zähigkeit verlieren. Von dem so genannten Helium-4 ist schon seit den 30er Jahren bekannt, dass es diese Eigenschaft besitzt. Dazu muss man es allerdings auf etwa minus 271 Grad Celsius abkühlen. Dann haben die Helium-Teilchen so wenig Energie, dass sie sich zu Paaren zusammenfinden und nicht mehr aneinander reiben. Dass auch Helium-3 superfluid werden kann, sagte Anthony Leggett bereits in den siebziger Jahren vorher. Obwohl Helium-3 ganz andere Eigenschaften hat als Helium-4, bilden sich auch hier - analog zu elektronischen Supraleitern - Atom-Paare. Während seine Kollegen, die die Suprafluidität des Elements experimentell nachweisen konnten, bereits 1996 mit einem Nobelpreis geehrt wurden, musste sich Anthony Leggett bis heute gedulden, um für seine Theorie über Helium-3 in den Genuss des Nobelpreises zu kommen. Bis heute ist neben Helium kein anderes Element bekannt, dass suprafluide Eigenschaft besitzt.
[Quelle: Christine Westerhaus]