28. Mai 2011

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Abb. 11: Periodensystem mit supraleitenden und magnetischen Elementen. Blau: supraleitend unter
Normaldruck; violett: supraleitend unter hohem hydrostatischem Druck (teilweise unter sehr
hohen Drücken bis zu 250 GPa); rot: magnetisch ordnend. Fe und Ce sind unter Normaldruck
magnetisch und nehmen unter Druck eine andere Modifikation an, die bei tiefen Temperaturen
supraleitend wird. Zahlen: supraleitende Ubergangstemperaturen in Kelvin. (Nach: W. Buckel,
Supraleitung, 5. Auflage, VCH Verlag Weinheim 1993.) Ergänzt durch kürzliche Veröffentlichungen
für Supraleitung unter hohen Drücken in Li (VV Struzhkin et al., Science 298, 1213 (2002)), B (M.
I. Eremits et al., Science 293, 272 (2001)), O (K. Shimizu et al., Nature 393, 767 (1998)), S (VV
Struzhkin et al., Nature 390, 382 (1997)), Ca (K. Sakaba et al., Phys. Rev B. 83, 220512 (2011)), Fe
(K. Shimizu et al., Nature 412, 316 (2001)) und Sr (S. Mizobata et al., J. Phys. Soc. Jpn. 76, Suppl.
A, 23 (2007)).

Teilchen mit Störstellen im Metallgitter und sorgt damit für „Supraleitung“. Die von
den Brüdern London postulierte makroskopische Wellenfunktion erfahrt so durch
die BCS-Theorie eine tiefere Begründung. Der Faktor 2 in der Gleichung für das
Flussquant <E>0 = h/2e ist eine direkte Folge der Cooper-Rwe.
Wodurch entsteht eine anziehende Wechselwirkung, und warum kann eine
schwache anziehende Wechselwirkung die starke gegenseitige Abstoßung der nega-
tiv geladenen Elektronen überhaupt überkompensieren? In der BCS-Theorie wird
die Kopplung zwischen Elektronen und dem positiv geladenen Kristallgitter
betrachtet: Ein Elektron zieht zu jedem Moment die Ionen in seiner Umgebung ein
wenig zu sich heran. Für Elektronen an der Fermi-Kante ist die Geschwindigkeit i'F
= ~tlkF/m sehr hoch, die Atome lassen sich im Vergleich dazu nur langsam auslenken.
Somit „spürt“ ein zweites Elektron die positive Ladungsanhäufung, während das