Supraleitung

Zusammenfassung

In Kap. 9 wurden die Grundzüge des Phänomens der elektrischen Leitfähigkeit in Metallen vorgestellt und erklärt. Der endliche Widerstand der Materialien rührt im wesentlichen von Abweichungen des Realkristalls von der Gitterperiodizität her: Phononen und Störstellen. Eine unendlich hohe elektrische Leitfähigkeit ist im Rahmen einer solchen Beschreibung undenkbar, denn (1) ist aus Gründen des 2. Hauptsatzes der Thermodynamik ein Kristall ohne ein gewisses Maß an Unordnung nicht vorstellbar, (2) müßte bei Ausfallen der Phonon- und Störstellenstreuung zumindest Elektron-Elektron-Streuung als Widerstandsursache (s. Abschn. 9.3) in Erscheinung treten. Im Jahre 1911 entdeckte jedoch Onnes [10.1], daß der elektrische Widerstand von Quecksilber beim Abkühlen unter 4,2 K unmeßbar kleine Werte annimmt. Dieses Phänomen, das in der Folgezeit an vielen weiteren Materialien beim Abkühlen unter eine gewisse kritische Temperatur T _c gefunden wurde, trägt den Namen „Supraleitung“. Eine atomistische Erklärung, die nach dem in Kap. 9 Gesagten nicht mehr im Rahmen einer Einelektronennäherung erfolgen kann, ließ dann fast ein halbes Jahrhundert auf sich warten. Erst kurz vor 1960. gelang Bardeen, Cooper und Schrieffer [10.2] der entscheidende Durchbruch mit einer nach ihnen benannten Theorie (BCS-Theorie). Nach einer kurzen Schilderung der Grundphänomene der Supraleitung soll in diesem Kapitel etwas vereinfacht gezeigt werden, wie wesentliche Eigenschaften der Supraleitung sich im Rahmen dieser BCS-Theorie verstehen lassen.