Die Vorführung mit "Pinningeffekt"

Supraleiter-Experimente gehören im Technorama seit über einem Jahrzehnt zum Tagesprogramm einer Reihe wissenschaftlicher Demonstrationen. Die Levitation - das magisch anmutende Schweben von Festkörpern - fasziniert Laien und Wissende gleichermassen.

Angeregt durch einen Besucher aus Deutschland wurden wir im Jahr 2001 auf die spektakulären Forschungsarbeiten am Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung (IFW) in Dresden aufmerksam gemacht. Mit dem Know-How dieses Institutes unter der Leitung von Prof. Dr. Ludwig Schultz konnte die Supraleiter-Show aktualisiert werden.

Was sind überhaupt Supraleiter? Das sind Materialien, die sich durch einen sprunghaften Verlust des elektrischen Widerstandes und besondere magnetische Eigenschaften unterhalb einer kritischen Temperatur auszeichnen. Der Schweizer Alex Müller wurde 1986 mit einem Nobel-Preis ausgezeichnet, weil ihm damals ein fast gigantischer Sprung der Temperatur gelang, bei welcher ein supraleitender Zustand eines Stoffes eintritt: weit über dem absoluten Nullpunkt (von minus 273.15° C), nämlich auf die "hohe" Temperatur (minus 196° C) von flüssigem Stickstoff. Mittlerweile hat die Supraleiter-Forschung weitere Fortschritte gemacht. Es gibt Stoffe, bei welchen der Effekt bereits bei minus 135° C eintritt. Diese so genannten Hochtemperatursupraleiter sind übrigens nahezu ausschliesslich keramische Materialien, die bei Temperaturen über der Sprungtemperatur den elektrischen Strom nicht bzw. extrem schlecht leiten.

Das pièce de résistance (oder der wissenschaftliche "Leckerbissen") der Anlage ist aber der "Pinningeffekt". Dieses Phänomen tritt beim Tiefkühlen des Supraleiters ein, während sich dieser in einem Magnetfeld befindet. Das Feld wird im Innern des Supraleiters sozusagen "eingefroren", "eingeprägt" oder - wie eben der Fachjargon sagt - "gepinnt". Die erzeugte Wirkung bleibt solange im Supraleiter erhalten, wie dessen Kühlung unterhalb seiner Sprungtemperatur gesichert werden kann (was bei dieser Demonstration das Nachgiessen von flüssigem Stickstoff bewirkt).

Der Pinningeffekt ist besonders verblüffend, schwebt doch der Supraleiter über, neben und sogar unter einer Magnetschiene; eine Spielzeuglokomotive rast durch Kurven, ohne Räder, ohne Reibung und ohne Tricks. Sie überfährt sogar Hindernisse, alles berührungslos.

Die Supraleiter-Demonstration findet täglich um 11 Uhr und 15.15 Uhr statt. Sie dauert jeweils 15 Minuten.