Supraleiter bergen enormes technologisches Potenzial, ihre Funktionsweise gibt der Fachwelt aber bis heute Rätsel auf. Durch die Verallgemeinerung einer 300 Jahre alten Formel sind vier Forscher einem Verständnis der Materialien nun näher gekommen.
MATHEMATISCHE PHYSIK
Die Quantenwelt erscheint selbst den meisten Fachleuten kontraintuitiv und seltsam. Das liegt daran, dass uns quantenphysikalische Phänomene im Alltag meist verborgen bleiben. Doch es gibt auch Ausnahmen: In manchen Materialien treten Quanteneffekte selbst auf makroskopischer Ebene auf. Mit bloßem Auge lassen sich dann Phänomene beobachten, die in der Welt der klassischen Physik unmöglich sind. Ein Beispiel dafür sind Supraleiter, die wegen eines quantenmechanischen Prinzips keinerlei elektrischen Widerstand aufweisen und daher Strom über beliebige Distanzen vollkommen verlustfrei transportieren können.
Solche Materialien lassen Physiker und Physikerinnen seit ihrer Entdeckung träumen: Man stelle sich Energienetze vor, die Strom, der in Windturbinen in der Nordsee erzeugt wird, verlustfrei ins gesamte Land bringen. Ein weiterer Quanteneffekt führt dazu, dass Supraleiter über Magneten schweben – somit könnten sie als Grundlage für »Maglev-Züge« dienen, die so schnell fahren, wie ein Flugzeug fliegt. Diese exotischen Stoffe könnten zudem in der medizinischen Bildgebung genutzt werden, um einzelne Lichtquanten nachzuweisen. Und schon heute dienen Supraleiter als Grundbaustein für moderne Quantencomputer.
Auch wenn sie in einigen Bereichen bereits eingesetzt werden, haben die wundersamen Materialien allerdings noch keine technologische Revolution eingeleitet. Grund dafür ist eine große Einschränkung, die Supraleiter mit sich bringen: Sie funktionieren nur bei äußerst niedrigen Temperaturen. Selbst Hochtemperatursupraleiter müssen in der R
