DOI Kapitel:
I. Das Geschäftsjahr 2011
DOI Kapitel:Jahresfeier am 28. Mai 2011
DOI Artikel:Löhneysen, Hilbert von: Festrede von Hilbert von Löhneysen: „Stromfluss ohne Widerstand – Hundert Jahre Supraleitung“
DOI Seite / Zitierlink:https://doi.org/10.11588/diglit.55657#0033
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JAHRESFEIER
Abb. 8: John Bardeen, Leon N. Cooper, J. Robert Schrieffer, die 1957 die Theorie der Supraleitung
veröffentlicht haben. (Bildquelle: www.nobelprize.org/nobel-prizes/physics/laureates/1972/)
einem räumlich homogenen Magnetfeld durchsetzt (Abb. 6, rechts), so ist der
magnetische Fluss <£>, definiert durch = B F, quantisiert, d. h. es gilt <£> = ti mit
n einer ganzen Zahl und <t>0 = h/2e, wobei h das Plancksche Wirkungsquantum und
e die Elementarladung ist. Das „Flussquant“ <t>0 hat den Wert 2 • 10“15 Vs, wenn man
einfach die Naturkonstanten h und e einsetzt, ist also sehr klein: Ein magnetischer
Fluss dieser Größe wird z. B. in einem Ring mit dem Durchmesser von nur 2,5 mm
durch das Erdmagnetfeld von 0,6 milli-Tesla erzeugt.
Man unterscheidet zwischen Supraleitern erster Art, bei denen der Meißner-
Ochsenfeld-Effekt, d. h. B = 0, bis zum kritischen Magnetfeld Bc gilt (Abb. 7, links),
und zweiter Art, bei denen magnetischer Fluss bereits bei einem unteren kritischen
Feld Bcl teilweise in die Probe eindringt, Supraleitung aber bis zu einem oberen kri-
tischen Feld ßc2 bestehen bleibt (Abb. 7, Mitte). Zwischen Bcl und ßc2 ist der magne-
tische Fluss im Supraleiter nicht homogen verteilt, sondern bildet eine periodische
Anordnung einzelner Flussquanten, das sogenannte Flussliniengitter. Ursache hierfür
ist die Flussquantisierung. Diese Flussliniengitter wurden 1957 theoretisch von A.A.
Abrikosov vorhergesagt3 und kurze Zeit darauf experimentell beobachtet. Er erhielt
dafür 2003 den Nobelpreis. Abb. 7, rechts zeigt das Flussliniengitter des Hochtem-
peratursupraleiters Br2Sr2CaCu2O8+ö.
Wie lässt sich die Supraleitung mikroskopisch erklären? Was veranlasst die
Elektronen, ohne Widerstand durch den Supraleiter zu fließen? Die Antwort auf
diese Frage wurde auch erst 1957, also nahezu 50 Jahre nach der Entdeckung, von
den amerikanischen Physikern John Bardeen, Leon Cooper und John Robert
Schrieffer (Abb. 8) gefunden4, obwohl viele berühmte Physiker sich um eine Ant-
wort bemüht hatten. Die drei Physiker erhielten dafür 1972 den Nobelpreis. John
Bardeen ist übrigens bisher der einzige Physiker, der zweimal mit dem Nobelpreis
3 A. A. Abrikosov, Soviet Physics JETP 5, 1174 (1957)
4 J. Bardeen, L. N. Cooper, J. R. Schrieffer, Phys. Rev. 108, 1175 (1957)
JAHRESFEIER
Abb. 8: John Bardeen, Leon N. Cooper, J. Robert Schrieffer, die 1957 die Theorie der Supraleitung
veröffentlicht haben. (Bildquelle: www.nobelprize.org/nobel-prizes/physics/laureates/1972/)
einem räumlich homogenen Magnetfeld durchsetzt (Abb. 6, rechts), so ist der
magnetische Fluss <£>, definiert durch = B F, quantisiert, d. h. es gilt <£> = ti mit
n einer ganzen Zahl und <t>0 = h/2e, wobei h das Plancksche Wirkungsquantum und
e die Elementarladung ist. Das „Flussquant“ <t>0 hat den Wert 2 • 10“15 Vs, wenn man
einfach die Naturkonstanten h und e einsetzt, ist also sehr klein: Ein magnetischer
Fluss dieser Größe wird z. B. in einem Ring mit dem Durchmesser von nur 2,5 mm
durch das Erdmagnetfeld von 0,6 milli-Tesla erzeugt.
Man unterscheidet zwischen Supraleitern erster Art, bei denen der Meißner-
Ochsenfeld-Effekt, d. h. B = 0, bis zum kritischen Magnetfeld Bc gilt (Abb. 7, links),
und zweiter Art, bei denen magnetischer Fluss bereits bei einem unteren kritischen
Feld Bcl teilweise in die Probe eindringt, Supraleitung aber bis zu einem oberen kri-
tischen Feld ßc2 bestehen bleibt (Abb. 7, Mitte). Zwischen Bcl und ßc2 ist der magne-
tische Fluss im Supraleiter nicht homogen verteilt, sondern bildet eine periodische
Anordnung einzelner Flussquanten, das sogenannte Flussliniengitter. Ursache hierfür
ist die Flussquantisierung. Diese Flussliniengitter wurden 1957 theoretisch von A.A.
Abrikosov vorhergesagt3 und kurze Zeit darauf experimentell beobachtet. Er erhielt
dafür 2003 den Nobelpreis. Abb. 7, rechts zeigt das Flussliniengitter des Hochtem-
peratursupraleiters Br2Sr2CaCu2O8+ö.
Wie lässt sich die Supraleitung mikroskopisch erklären? Was veranlasst die
Elektronen, ohne Widerstand durch den Supraleiter zu fließen? Die Antwort auf
diese Frage wurde auch erst 1957, also nahezu 50 Jahre nach der Entdeckung, von
den amerikanischen Physikern John Bardeen, Leon Cooper und John Robert
Schrieffer (Abb. 8) gefunden4, obwohl viele berühmte Physiker sich um eine Ant-
wort bemüht hatten. Die drei Physiker erhielten dafür 1972 den Nobelpreis. John
Bardeen ist übrigens bisher der einzige Physiker, der zweimal mit dem Nobelpreis
3 A. A. Abrikosov, Soviet Physics JETP 5, 1174 (1957)
4 J. Bardeen, L. N. Cooper, J. R. Schrieffer, Phys. Rev. 108, 1175 (1957)