Den Nobelpreis für Physik 2003 teilen sich Alexei Abrikossow, Witali Ginsburg und Anthony James Leggett für ihre bahnbrechenden Arbeiten über Supraleiter und Suprafluide.
Die vielfach ausgezeichneten russischen Physiker Alexei Alexejewitsch Abrikossow (*1928 in Moskau) und Witali Ginsburg (*1916 in Moskau; †2009 in Moskau) forschten als Spezialisten im Bereich der Supraleitung lange Zeit in Moskau und später in den USA. Auf ihrem Gebiet fanden sie eine neue Supraleitung der 2. Art, dazu erweiterten sie die theoretische Erklärungsmodelle für die Supraleitung. Der englische Physiker Sir Anthony James Leggett (*1938 in Camberwell bei London, GB) ist Oxford-Absolvent und lehrte zuletzt an der Cornell-University (Ithaca, NY, USA). Seine Forschungsschwerpunkte liegen auf dem Gebiet des supraflüssigen Zustandes, wie er für Helium bekannt ist.
- Magnet schwebt über einem mit flüssigem Stickstoff gekühlten Hochtemperatur-Supraleiter (Bild: Peter Nussbaumer)
Hintergrund: Supraleiter und Supraflüssigkeiten bzw. Suprafluide sind spezielle Zustände der Materie, die als makroskopische Quantenzustände gelten können, wie sie für Bosonen mit ganzzahligem Spin gemäß Bose-Einstein-Statistik (vgl. Physiknobelpreis 2002) bereits 1924 vorausgesagt wurden.
Supraleitung liegt vor, wenn der elektrische Widerstand bei supraleitenden Stoffen ab einer bestimmten Temperatur Tc nahezu verschwindet und äußere Magnetfelder abgestoßen werden. Liegt die kritische Temperatur Tc oberhalb des Siedepunktes von Stickstoff (77,3 K bzw. -196°C), spricht man von Hochtemperatur-Supraleitern. Eine besonders augenscheinliche Eigenschaft ist das Schweben von Magneten über Supraleitern. Den bekanntesten Erklärungsansatz, der insbesondere für metallische Supraleiter gilt, liefert die BSC-Theorie, in der Elektronen sogenannte Cooper-Paare bilden. Cooper-Paare haben einen Spin von Null und können als Bosonen angesehen werden.
Suprafluidität ist bislang für die Helium-Isotope 3H und 4H sowie für das Lithum-Isotop 6Li beobachtet worden und weist als bekannteste Eigenschaft ab einer bestimmten sehr tiefen Temperatur knapp über 0 K eine reibungslose Kriechfähigkeit, die für den supraflüssigen Zustand charakteristisch ist, auf. Im quantenmechanischen Erklärungsansatz auf Basis der Bose-Einstein-Statistik muss angenommen werden, dass das Helium-Isotop 3H sich ähnlich der Cooper-Paare der Elektronen bei der Supraleitung als dimere Einheiten, d.h. als Bosonen, verhalten. Es gibt dazu weitere Erklärungsansätze.
Weblinks (mit Bildern):
http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2003/ (Seite der Nobelstiftung)
http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2003/press.html (Pressemeldung der Nobelstiftung)