Sụpraleitung

1911 von H. Kamerlingh Onnes entdeckte Eigenschaft mancher Metalle (Blei, Quecksilber) und Legierungen (Sammelbezeichnung Supraleiter), in der Nähe des absoluten Nullpunkts dem elektrischen Strom keinen Widerstand mehr entgegenzusetzen. Wird beispielsweise in einer supraleitenden Drahtschleife ein Strom induziert, so fließt er nach dem Ausschalten des Primärstromkreises noch viele Stunden lang. Der Übergang vom normalen zum supraleitenden Zustand erfolgt sehr plötzlich bei einer für jeden Stoff bestimmten Sprungtemperatur (unter 23,3 K, bei Hochtemperatur-Supraleitern bis zu 133,5 K). Bei diesem Übergang ändern sich auch andere physikalische Eigenschaften, z. B. die magnetischen, in ungewöhnlicher Weise (Meißner-Ochsenfeld-Effekt). Die Synthese organischer Makromoleküle, die bei Raumtemperatur noch supraleitend sind, scheint nicht ausgeschlossen. Nach der BCS-Theorie (von J. Bardeen, L. N. Cooper und J. R. Schrieffer 1957 entwickelt) bilden je zwei Leitungselektronen eines Metalls unterhalb einer bestimmten tiefen Temperatur sog. Cooper-Paare. Diese Elektronenpaare können sich frei durch das Metallgitter bewegen, d. h., der elektrische Widerstand verschwindet. Steigt die Temperatur an, dann werden die Paare wieder getrennt; die einzelnen Elektronen werden normale Leitungselektronen, der elektrische Widerstand tritt wieder auf. Die BCS-Theorie erklärt viele Eigenschaften der Supraleiter, die u. a. in Kernspintomographen und Teilchenbeschleunigern eingesetzt werden.