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Supraleiter

Supraleiter

Ein Supraleiter ist ein Material, das dem Stromfluss durch ihn keinen Widerstand entgegensetzt.

Die Supraleitfähigkeit ist eine Eigenschaft, die in vielen Metallen und einigen Keramiken vorhanden ist und bei niedrigen Temperaturen auftritt. Sie ist durch den Verlust des spezifischen Widerstands ab einer bestimmten charakteristischen Temperatur jedes Materials gekennzeichnet, die als kritische Temperatur bezeichnet wird.

Supraleiter haben auch einen ausgeprägten Diamagnetismus, dh sie werden durch Magnetfelder abgestoßen.

Das Phänomen wurde erstmals 1911 vom niederländischen Physiker H. Kamerlingh Onnes beobachtet, und seine theoretischen Erklärungen brauchten mehr als vierzig Jahre, um sich zu etablieren.

Die Tatsache, dass die Theorie, die dieses Phänomen erklärt, so schwer fassbar war, hat ihre Berechtigung, dass weder die klassische Materialtheorie von Drude und Lorentz noch die nachfolgende Quantentheorie, die Bloch und Grüneisen in den dreißiger Jahren entwickelt hatten, Aussagen machen konnten Berücksichtigung des Phänomens des Verschwindens des elektrischen Widerstands.

Aufgrund ihres fehlenden Widerstands wurden Supraleiter zur Herstellung von Elektromagneten verwendet, die starke Magnetfelder ohne Energieverlust erzeugen. Supraleitende Magnete wurden in Materialuntersuchungen und beim Aufbau leistungsfähiger Teilchenbeschleuniger eingesetzt.

Unter Ausnutzung der Quanteneffekte der Supraleitung wurden Vorrichtungen entwickelt, die elektrischen Strom, Spannung und magnetisches Feld mit beispielloser Empfindlichkeit messen.

Die Entdeckung besserer Halbleiterverbindungen ist ein bedeutender Schritt in Richtung eines breiteren Anwendungsbereichs, einschließlich schnellerer Computer mit größerer Speicherkapazität, Kernfusionsreaktoren, in denen Plasma durch Magnetfelder eingeschlossen ist, sowie Magnetschwebezüge von hohe Geschwindigkeit und vor allem eine effizientere Erzeugung und Übertragung elektrischer Energie.

Der Nobelpreis für Physik von 1987 wurde an den deutschen Physiker J. Georg Bednorz und den Schweizer Physiker K. Alex Mueller für seine Arbeiten zu Supraleitern und Supraleitung bei hohen Temperaturen verliehen.


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