Wie Supraleiter den elektrischen Widerstand überwinden
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Supraleitung - das heißt Strom fließt ohneWiderstand durch das Material. Doch warum? Vielleichtsteckt die Lösung dieses Phänomens in der Kopplungzwischen Spin (Eigendrehimpuls) und Ladung derElektronen. Physiker desMax-Born-Institut inBerlin haben herausgefunden, dass diese Kopplung mitder Supraleitung zusammenhängt. Ihre Ergebnissestellen sie in der neuesten Ausgabe von Science vor.
Vor etwa 15 Jahren zeigten Wissenschaftler, dassextrem kalte Materialien ihre Eigenschaften ändern -die Supraleitung war entdeckt. Wie die widerstandsloseLeitung funktioniert, haben sie bis heute nicht ganzverstanden (bdw-News-Ticker vom 14.9.1999).Mittlerweile sind Hochtemperatursupraleiter bekannt,die schon bei minus 175 Grad Celsius den Widerstandaufgeben. Das liegt wohl an dem sogenanntensupraleitenden Kondensat, das aus Paaren gekoppelterLadungsträger (Teilchen) besteht. Das Kondensatbestimmt die optischen und elektrischen Eigenschaftender Materialien.
Hier setzen die Physiker aus Berlin an: MitUltrakurzzeitspektroskopie sind sie der Supraleitungauf der Spur. Das Kondensat wurde optisch angeregt undso zerstört. Direkt danach entsteht es neu und dieseNeubildung haben die Forscher betrachtet. Es zeigtesich, dass das Kondensat sich innerhalb wenigerPikosekunden wieder formiert. Eine Pikosekunde ist dasMillionste eines Millionstels einer Sekunde - wegendieser unvorstellbar kurzen Zeitspanne der Name derMethode. Die Messung zeigt genau den Verlauf mit derZeit. Gemessen haben die Wissenschaftler beiverschiedenen Temperaturen und verschiedenenLadungsträgerkonzentrationen. Diese Messungen habendie Physiker mit den Ergebnissen ausNeutronenstreuungsexperimenten - einer anderenUntersuchungsmethode - verglichen. Dieser Vergleichführte die Forscher zu der Erkenntnis, dass dieKopplung von Spin und Ladung der Elektronen zeitlicheng mit der Supraleitung zusammenhängt.
Cornelia Pretzer und idw
