Portal:Physik/Artikel des Monats 2015-07
Supraleiter sind Materialien, deren elektrischer Widerstand beim Unterschreiten der sogenannten Sprungtemperatur (abrupt) auf null fällt. Die Supraleitung wurde 1911 von Heike Kamerlingh Onnes, einem Pionier der Tieftemperaturphysik, entdeckt. Sie ist ein makroskopischer Quantenzustand.
Viele Metalle, aber auch andere Materialien werden unterhalb ihrer Sprungtemperatur oder „kritischen Temperatur“ Tc supraleitend. Für die meisten Materialien ist diese Temperatur sehr niedrig; um Supraleitung zu erreichen, muss das Material i. A. mit verflüssigtem Helium (Siedetemperatur -269 Grad Celsius) gekühlt werden. Nur bei den Hochtemperatur-Supraleitern genügt zur Kühlung verflüssigter Stickstoff (Siedetemperatur -196 Grad Celsius).
Im supraleitenden Zustand bleibt bzw. wird das Innere des Materials feldfrei, denn Magnetfelder werden verdrängt. Dies geschieht durch den Aufbau entsprechender Abschirmströme an der Oberfläche, die mit ihrem eigenen Magnetfeld das innere Magnetfeld kompensieren. Ein nicht zu starkes Magnetfeld dringt nur etwa 100 nm weit in das Material ein; diese dünne Schicht trägt die Abschirm- und Leitungsströme. Dieser „Meißner-Ochsenfeld-Effekt“ kann beispielsweise eine supraleitende Probe im Magnetfeld schweben lassen.
Technische Anwendungen der Supraleitung sind die Erzeugung starker Magnetfelder – für Beschleuniger, Magnetresonanztomographie, Levitation – sowie Mess- und Energietechnik.