Der Nobelpreis in Physik 2003

Die Königlich Schwedische Akademie der Wissenschaften hat beschlossen, den Nobelpreis des Jahres 2003 in Physik „für bahnbrechende Arbeiten in der Theorie über Supraleiter und Supraflüssigkeiten“ gemeinsam zu verleihen an:

Alexei A. Abrikosov, Argonne National Laboratory, Argonne, Illinois, U.S.A.,
Vitaly L. Ginzburg, P.N. Lebedev Physical Institute, Moskau, Russland, und
Anthony J. Leggett, University of Illinois, Urbana, Illinois, U.S.A.

Preissumme ist 10 Millionen Schwedische Kronen, die zu gleichen Teilen zwischen den Preisträgern aufgeteilt werden.

Fluss ohne Widerstand

Der diesjährige Nobelpreis in Physik zeichnet drei Forscher aus, die entscheidende Arbeiten über zwei quantenphysikalische Phänomene ausgeführt haben: Supraleitung und Suprafluidität. Supraleitendes Material wird z. B. in Magnetkameras für medizinische Untersuchungen und in Teilchenbeschleunigern in der Physik verwendet. Kenntnisse über suprafluide Flüssigkeiten können uns vertiefende Einsichten darüber geben, wie die Materie in ihrem niedrigsten und meistgeordneten Energiezustand auftritt.

Bei niedrigen Temperaturen (einige Grade über dem absoluten Nullpunkt) lassen gewisse Metalle elektrischen Strom ohne Widerstand passieren. Derartige supraleitende Materialien haben darüber hinaus die Eigenschaft, den Magnetfluss ganz oder teilweise zu verdrängen. Diejenigen, die den Magnetfluss ganz verdrängen, werden als Typ I-Supraleiter bezeichnet und eine Theorie über diese wurde 1972 mit dem Nobelpreis in Physik ausgezeichnet. Die Theorie, die darauf aufbaut, dass Elektronenpaare gebildet werden, erwies sich jedoch zur Erklärung der Supraleitung in den technisch wichtigsten Materialien als unzureichend. Diese so genannten Typ II-Supraleiter lassen Supraleitung und Magnetismus zusammen existieren und bleiben in hohem Magnetfeld supraleitend. Alexei Abrikosov gelang die theoretische Erklärung dieses Phänomens. Er ging von einer Theorie aus, die von u. a. Vitaly Ginzburg für Typ I-Supraleiter ausgearbeitet worden war, sich aber als so umfangreich erwies, dass sie auch auf den neuen Typ anwendbar war. Obwohl die Theorien schon in den 50er Jahren formuliert wurden, haben sie neue Aktualität durch die schnelle Entwicklung von Materialien mit ganz neuen Eigenschaften erhalten. Nun können diese bei immer höheren Temperaturen und stärkeren Magnetfeldern supraleitend gemacht werden.

Flüssiges Helium kann suprafluid werden, d. h. die Viskosität verschwindet bei niedrigen Temperaturen. Atome des seltenen Isotops 3He müssen Paare bilden, analog zu den Elektronenpaaren in metallischen Supraleitern. Es war Anthony Leggett, der in den 70er Jahren die Theorie formuliert hat, welche erklärt, wie die 3He-Atome in dem suprafluiden Zustand wechselwirken und geordnet werden. Vor kurzem ausgeführte Modellstudien zeigen wie diese Ordnung in Chaos oder Turbulenz übergeht. Das ist eines der von der klassischen Physik ungelösten Probleme.

Alexei A. Abrikosov, geb. 1928 (75 Jahre) in Moskau in der ehemaligen Sowjetunion (Bürger der USA und Russlands). Promotion in Physik 1951 am Institute for Physical Problems, Moskau. Distinguished Argonne Scientist, Argonne National Laboratory, Argonne, Illinois, U.S.A.

Vitaly L. Ginzburg, geb. 1916 (87 Jahre) in Moskau, Russland (Bürger Russlands). Promotion in Physik 1940 an der Universität in Moskau. Ehemaliger Leiter der Theoriegruppe am P.N. Lebedev Physical Institute, Moskau, Russland.

Anthony J. Leggett, geb. 1938 (65 Jahre) in London, Großbritannien (Bürger der USA und Großbritanniens). Promotion in Physik 1964 an der Universität in Oxford. MacArthur Professor an der University of Illinois, Urbana-Champaign, U.S.A.

Kontakt: Jonas Förare, Tel. + 46-8-673-9544, e-mail: jonas@kva.se