Symposium zu Ehren der Physik-Nobelpreisträger 1987

Supraleitung mit Zukunft

20 Jahre nach der Entdeckung der Hochtemperatur-Supraleiter findet an der Universität Zürich ein internationales Symposium zu Ehren der beiden Zürcher Wissenschaftler Müller und Bednorz statt. An der vom Physik-Institut organisierten Veranstaltung nehmen neben zahlreichen Wissenschaftlern auch die beiden Nobelpreisträger teil.

Lukas Denzler

Die Überraschung war perfekt, als im Jahre 1986 zwei Physiker die Hochtemperatur-Supraleiter entdeckten. Im Nachhinein lässt sich die wissenschaftliche Leistung daran erkennen, dass die beiden Entdecker K. Alex Müller und Georg Bednorz bereits ein Jahr später dafür den Nobelpreis für Physik erhielten. Müller war damals ordentlicher Professor an der Universität Zürich und Fellow am IBM-Forschungszentrum in Rüschlikon. Bednorz arbeitete mit Müller zusammen und ist heute noch für das IBM-Forschungszentrum tätig. Zwanzig Jahre nach der bahnbrechenden Entdeckung treffen sich in Zürich dieser Tage nun die weltweit führenden Wissenschaftler, um über den aktuellen Stand der Forschung zu diskutieren.

Hugo Keller, Professor am Physik-Institut der Universität Zürich, lud anlässlich des 20. Jahrestags des Nobelpreises an J. Georg Bednorz und K. Alex Müller die führenden Supraleiter-Forscher der Welt auf den Irchel ein. (Bild: zVg.)

Ein Supraleiter ist in der Lage, elektrischen Strom verlustfrei zu transportieren. So interessant dieses Phänomen ist, für technische Anwendungen stellt sich ein gravierendes Problem: Supraleitfähigkeit tritt bei Metallen, die bei der Stromübertragung in der Regel zum Einsatz kommen, erst bei Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt auf, also bei etwa minus 270 Grad Celsius. Anders ist dies bei den 1986 von Müller und Bednorz entdeckten Hochtemperatur-Supraleitern, den sogenannten Kupferoxiden. Diese gehören zu einer völlig neuen Gruppe von Supraleitern, die «schon» bei minus 238 Grad Celsius supraleitend werden.

Müllers Kollege und Ko-Nobelpreisträger J. Georg Bednorz während seines Vortrags. (Bild: Brigitte Blöchlinger)

Von der Revolution zur Anwendung

Doch auch zwanzig Jahre nach der Entdeckung der Hochtemperatur-Supraleiter ist vieles noch unverstanden. So fehle beispielsweise nach wie vor eine allgemein anerkannte Theorie, die das Phänomen der Hochtemperatur-Supraleitung zufriedenstellend erklären könne, sagte Professor Hugo Keller vom Physik-Institut der Universität Zürich in seiner Eröffnungsrede zum Symposium. Nach der Entdeckung von Müller und Bednorz hatten viele Forschungsprojekte auf der ganzen Welt zum Ziel, Materialien zu finden, die bei noch höheren Temperaturen supraleitend sind. Am 11. Mai 1987 schaffte es das Thema sogar auf die Titelseite des «Time Magazine». «The Superconductivity Revolution» lautete die Schlagzeile. Doch ganz so schnell sollte es nicht gehen. «Bei den Anwendungen sind wir erst am Anfang», meinte Keller bescheiden. Die Geschichte lehre, dass neue technologische Errungenschaften zwanzig bis dreissig Jahre brauchen, bis sie im grossen Stil in der Praxis umgesetzt werden.

Hans Weder, Rektor der Universität Zürich (vorne links), kurz vor seiner Ansprache und der Jubilar und Nobelpreisträger K. Alex Müller (vorne rechts). (Bild: Brigitte Blöchlinger)

Wichtige Erkenntnisse

Im Namen der Universität Zürich begrüsste Rektor Hans Weder die Teilnehmer des Symposiums. Er sei Dekan der Theologischen Fakultät gewesen, als die beiden Physiker 1987 den Nobelpreis erhielten, und er könne sich noch gut an die Rede von Professor Müller in der Aula erinnern. Dem staunenden Publikum habe der Nobelpreisträger das Phänomen der Supraleitung erklärt und sogar ein Experiment vorgeführt. Und am Schluss seien alle nicht nur beeindruckt, sondern auch überzeugt gewesen von dieser neuen Entdeckung. Es bestehe kein Zweifel, dass die Arbeit der anwesenden Forscher neue technologische Anwendungen ermöglichen werde, sagte Weder. Doch auch wenn dies nicht eintreffen würde, seien diese Erkenntnisse wichtig für die Gesellschaft. Denn Wissen beinhalte für sich alleine einen Wert, unabhängig von jeglicher Anwendung.

K. Alex Müller (Mitte) genoss das internationale Symposium zusammen mit Kollegen. (Bild: Brigitte Blöchlinger)

Goldgrube für Forschung und Technik

Das erste Referat hielt Georg Bednorz. Er blickte zurück in die 1980er Jahre und zeigte den damaligen Forschungsstand im Bereich der Supraleitung auf. Es zeigte sich, dass die klassischen Supraleiter nicht mehr weiter führten. Somit mussten neue «exotische» Ansätze gewählt werden; Kupferoxide führten schliesslich zum Ziel. Ein Nebeneffekt der Forschungen der vergangenen zwanzig Jahre sei, dass die entwickelten Methoden nun auch für andere Oxid-Verbindungen – sogenannte perowskitartige Materialien – genutzt werden könnten, sagte Bednorz. Diese Materialien seien eine Goldgrube für Forschung und Technik – und immer wieder gut für Überraschungen.

Eine der Koryphäen am internationalen Symposium: Paul C.W. Chu (Mitte). (Bild: Brigitte Blöchlinger)

Super Highway für Energie

Während Müller und Bednorz mit Oxid-Verbindungen mit Lanthan Erfolg hatten, untersuchten andere Forscher weitere Elemente auf ihre Superleitfähigkeit. Wie Paul C. W. Chu, Präsident der Hong Kong University of Science and Technology und Professor am Texas Center for Superconductivity at the University of Houston (Texas) in seinem Referat aufzeigte, erwies sich das Element Yttrium für Anwendungen als besonders erfolgsversprechend. Zu einer der grössten Herausforderungen der Menschheit gehört laut Chu die Energieversorgung, und für die Energieübertragung könnte die Supraleitung die Lösung der anstehenden Probleme sein – Supraleitung sozusagen als Super-Highway für die elektrische Energie. In Amerika mache man sich über ein Supraleitungs-Netz bereits Gedanken, sagte Chu. Für die Olympischen Spiele 2008 in Peking und die Weltausstellung 2010 in Shanghai seien Demonstrationsobjekte geplant.

Abschliessend meinte Chu, er hoffe, dass das Mysterium der Hochtemperatur-Supraleitung gelöst und die Technik zur Anwendung kommen werde. Damit war die Diskussion lanciert. An spannenden wissenschaftlichen und technologischen Debatten wird es am Symposium nicht fehlen.

Lukas Denzler ist freier Wissenschaftsjournalist

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