Es wird eingeheizt...und gemessen
Die Bestimmung der Temperaturauswirkungen auf die Leistung von Supraleitern ist dank einer neuen Entwicklung von Wissenschaftlern des Weizmann-Instituts sehr viel praziser geworden.
Supraleiter mit ihrer einzigartigen Eigenschaft, Elektrizitat ohne Widerstand zu leiten, konnen zur Beforderung elektrischen Stroms uber ungeheuer weite Strecken dienen und haben zahlreiche Anwendungen in der Industrie- und Leitungstechnik. Eine beachtliche Zahl dieser Neuerungen basiert darauf, das das Eindringen magnetischer Felder in die Supraleiter manipuliert werden kann.
Die Felder dringen in einige der Supraleiter in Form winziger Strudel oder Wirbel ein, die in ihrem Inneren einen schwachen magnetischen Strom enthalten. Diese Strudel sollten sich normalerweise in gleichmasigen Abstanden voneinander niederlassen, ahnlich der Anordnung von Molekulen innerhalb eines festen Kristalls. Prof. Eli Zeldov von der Abteilung fur Physik der Kondensierter Materie am Weizmann-Institut hatte bereits fruher bewiesen, das dieser feste "Kristall" unter bestimmten Bedingungen zum Schmelzen gebracht werden kann, wodurch sich die Strudel auflosen und in einen der flussigen Materialstruktur verwandten Zustand ubergehen.
In der vorliegenden Untersuchung, die in der Juliausgabe der Zeitschrift Nature erscheint, gelang es dem Doktoranden Alexander Soibel sowie den Forschungsassistenten Yuri Myasoedov und Michael Rappaport, den Ubergang dieser bestimmten Temperaturschwankungen ausgesetzten magnetischen Strudel von ihrem festen in den flussigen Zustand und umgekehrt sichtbar zu machen. Dazu entwickelten sie ein einzigartiges optisch-mikroskopisches Verfahren, bei dem polarisiertes Licht uber ein Mesgerat auf die Oberflache eines Supraleiters geworfen wird, um dann die aus der Ruckstrahlung des Supraleiters resultierende Veranderung des polarisierten Lichts zu messen.
Dieses Verfahren, das uber hundertmal so empfindlich ist wie fruhere Methoden, zeigt, wie Temperaturveranderungen feste Strudel dazu bringen konnen, zu schmelzen oder komplexe, zwischen fest und flussig alternierende Strukturen zu bilden. Durch das Aufnehmen von Bildsequenzen konnten die Wissenschaftler des Weizmann-Instituts einen "Film" herstellen, der die Kernbildung und die Ausbreitung des Schmelz- und Gefrierprozesses erfast. Diese Aufnahmen konnten die Folgen von Temperaturveranderungen auf die Leistung von Supraleitern durchschaubarer machen sowie zum Verstandnis der Auswirkungen von Materialfehlern in den Supraleitern selbst beitragen.
Diese Untersuchung wurde von der Philip-Klutznick-Stiftung fur Wissenschaftliche Forschung und dem Robert-und-Giampiero-Alhadeff-Forschungspreis subventioniert. Prof. Eli Zeldov ist Inhaber des David-und-Inez-Myers-Lehrstuhl fur Physik der Kondensierten Materie.
