Die Entdeckung der Supraleitung vor über einem Jahrhundert hat unsere Welt maßgeblich verändert. Die entscheidenden Experimente wurden 1911 vom niederländischen Physiker Heike Kamerlingh Onnes durchgeführt, der feststellte, dass der elektrische Widerstand von Quecksilber abrupt auf null sinkt, wenn es auf etwa 4 Kelvin abgekühlt wird.
In der Praxis wurde die Anwendung der Supraleitung jedoch erst viel später, im Jahr 1986, durch die Entdeckung von Hochtemperatursupraleitern verwirklicht. Diese Materialien haben eine hohe kritische Temperatur, die unter dem Siedepunkt von flüssigem Stickstoff liegt, was ihre Komplexität und Kosten reduziert.
Supraleitung hat viele unschätzbare Vorteile in unserem täglichen Leben. Sie tritt allmählich in unser Leben ein, spielt jedoch eine unglaublich wichtige Rolle, die auf den ersten Blick nicht unmittelbar sichtbar ist.
Supraleiter ermöglichen den Stromfluss ohne Energieverlust, was den Bau von superschnellen Zügen auf magnetischen Kissen ermöglicht, die praktisch keine Reibung haben. Darüber hinaus werden Supraleiter in magnetischen Energiespeichervorrichtungen verwendet, um Energie schnell zu speichern, und bilden die Grundlage für die in Krankenhäusern und Forschungszentren weit verbreiteten Magnetresonanztomographie (MRT)-Geräte.
Die Supraleitung entsteht durch die Bildung von Elektronenpaaren, die durch ihre Schwingungen im kristallinen Gitter (Phononen) gebunden sind. Diese Cooper-Paare gefrieren zu einem kondensierten Zustand, durchlaufen das Kristallgitter ohne Streuung und bilden eine kohärente Überlagerung von Zuständen oder einen Bose-Einstein-Kondensat, der keinen elektrischen Widerstand aufweist.
Die Bildung von Cooper-Paaren führt auch zur Ausstoßung magnetischer Felder aus dem Supraleiter, bekannt als Meißner-Effekt. Das magnetische Feld, das die Supraleitung zerstört, liegt typischerweise in der Größenordnung von Hunderten von Tesla für einige Hochtemperatursupraleiter.
In Bezug auf die in Physical Review Letters veröffentlichte Arbeit stellt sich die Frage, ob wir Supraleitung nur mithilfe eines Magnetfelds ohne jegliches Material erzeugen können. Obwohl dies kontrovers und unpassend klingen mag, erfordert die Supraleitung, wie zuvor beschrieben, das Vorhandensein von Materie, und starke Magnetfelder können sie zerstören.
In unserer Forschung haben wir gezeigt, dass ein ausreichend starkes Magnetfeld zur Entstehung eines kondensierten Zustands in Form einer wirbelartigen Struktur führt. Die Existenz eines solchen Zustands wurde bereits in den späten 1980er Jahren postuliert, aber erst unsere Forschung lieferte einen Nachweis für seine Existenz.
Diese Art von Entdeckung eröffnet neue Möglichkeiten und Perspektiven im Verständnis der Supraleitung. Die vollständige Nutzung eines Magnetfelds zur Erzeugung von Supraleitung ohne Verwendung eines Materials kann einen bedeutenden Einfluss auf die Entwicklung von Technologie und Wissenschaft haben.
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