von Die Supraleitung
Im Jahre 1908 war es dem Physiker Heike Kammerlingh Onnes gelungen, das Edelgas Helium zu verflüssigen. Dies hat in Bezug auf die verfügbaren Untersuchungsmethoden den ganz neuen Temperaturbereich zwischen 1 und 10 K »am absoluten Nullpunkt« erschlossen. Bei seinen Experimenten zur Leitfähigkeit von Quecksilber bei niedrigen Temperaturen war er von der Vorstellung ausgegangen, dass bei 0 K kein Stromfluss mehr möglich wäre, da dann die beweglichen Elektronen fest an den Atomrümpfen »angefroren« seien. Zu seiner Überraschung stellte er fest, dass bei Temperaturen unter 4,2 K der elektrische Widerstand des Quecksilbers jedoch schlagartig auf Null sank, also gerade nicht unendlich hoch wurde. Die Leitung des elektrischen Stroms erfolgte unterhalb dieser kritischen Temperatur verlustfrei. Onnes nannte dieses Verhalten »Superconductivity« und erhielt für diese Entdeckung 1913 den Nobelpreis.
Eine physikalische Erklärung dieses Phänomens konnte erst 1957 durch Bardeen, Cooper und Schrieffer in der so genannten BCS-Theorie (nach den Anfangsbuchstaben ihrer Namen) vorgestellt wer- den; sie erhielten dafür 1972 den Nobelpreis. Die BCS-Idee geht davon aus, dass die Bildung von so genannten Cooper-Paaren aus zwei Elektronen durch eine schwache Wechselwirkung und unterhalb der kritischen Temperatur möglich ist und dieses Verhalten den widerstandslosen Ladungstransport garantiert. Bei zu großer Energieeinwirkung von außen (Wärmezufuhr, große Stromdichten, Bestrahlung etc.) werden die Cooper-Paare wieder aufgebrochen und die normale Wechselwirkung im Metall tritt ein.
Für die Entdeckung der Hochtemperaturleiter (meist keramische Werkstoffe), deren kritische Temperatur höher liegt und die damit technisch einfacher zu erreichen ist, durch Bednorz und Müller 1986, erhielten diese gleichfalls den Nobelpreis im darauf folgenden Jahr. Die BCS-Theorie kann dieses neue Phänomen jedoch nicht erklären.
Wie es in dieser Materialklasse zur Supraleitung kommt, ist immer noch unverstanden! Einer technischen Anwendung steht dieser Mangel jedoch nicht entgegen. »Für bahnbrechende Arbeiten in der Theorie über Supraleiter und Supraflüssigkeiten« wurde auch der Physik-Nobelpreis im Jahre 2003 verliehen.