Nobelprisen i fysikk til superledning - igjen

Nok en gang deles Nobelprisen i fysikk ut til folk som arbeider med superledning.

Publisert

Nobelprisen i fysikk for 2003 går til de tre fysikerne Alexei Abrikosov, Vitaly Ginzburg og Anthony Leggett (til høyre). Prisen ble gitt for deres arbeid med superledere og supervæsker.

"Alexei Abrikosov."
"Alexei Abrikosov."

Superledning er et fysisk fenomen som gjør at enkelte materialer (som metaller, legeringer og keramiske stoffer) leder strøm med et minimum av motstand. Effekten øker jo lavere temperaturen er, og ned mot det absolutte nullpunkt kan man få strømmen til å bevege seg så å si uten motstand.

Det vil si at hvis man først setter strømmen i gang, vil den fortsette å gå, nærmest for alltid. En nyttig egenskap i mange sammenhenger. Supervæsker er væsker som mister sin viskositet, altså blir svært lettflytende ved svært lave temperaturer.

Superledere er i bruk i dag, for eksempel i medisinske MR-maskiner og i partikkelakseleratorer. Hadde man klart å overkomme de hindringene som temperaturen innebærer, kunne lederne betydd en revolusjon innen mange felt.

"Vitaly Ginzburg."
"Vitaly Ginzburg."

Mye av arbeidet med superledere har så langt dreiet seg om å oppnå superledning ved mer praktisk anvendelige temperaturer.

Ekte superledning eksisterer kun ved ekstremt lave temperaturer (nær det absolutte nullpunkt). Ettersom temperaturen nærmer seg det levelige, blir også motstanden, resistansen i ledningene større

Fenomenet ble oppdaget i 1911 av den nederlandske fysikeren Heike Kammerlingh Onnes. Han ble foreslått som mottaker av Nobelprisen i fysikk i 1912, men ble forbigått av en nyutviklet svensk fyrlykt.

I 1913 var det derimot endelig Onnes tur. Hans arbeid stimulerte til stor innsats i studiet av superledning helt i begynnelsen av det 20. århundret, men grunnet store tekniske vanskeligheter var termosen det mest praktiske resultatet som kom ut av bestrebelsene. Det teoretiske grunnlaget var imidlertid lagt.

"Kammerlingh Onnes."
"Kammerlingh Onnes."

Denne forståelsen ble ytterligere raffinert i 1957, da de amerikanske fysikerne John Bardeen, Leon Cooper og John Schrieffer lanserte sin BCS-teori om superledning, en teori de fikk Nobelprisen for i 1972. (Bardeen fikk prisen også i 1956, den gang for arbeidet med halvledere (semiconductors) og transistorer.)

BCS-teorien forklarer hvordan fenomenet kan fungere rundt det absolutte nullpunkt, men egner seg dårlig for høyere temperaturer. Og akkurat høyere temperaturer er selve gralen i denne saken, som vi har forstått.

Det store gjennombruddet kom i 1986, med Karl Müller og Georg Bednorz ved IBM Research Division i Zürich, Sveits. De klarte å skape superledning ved 35 grader kelvin, altså minus 238 grader celsius.

Dette startet et race av forsøk for å overvinne den besværlige temperaturterskelen. Bare et år senere var temperaturen over 90 kelvin, og dermed var døren åpnet for praktiske anvendelser.

Bednorz og Müller fikk sine priser i 1987.