„Unmögliches“ Verhalten: Das Element Bismut wird bei extremer Kälte supraleitend – obwohl das eigentlich als fast unmöglich galt. Die widerstandslose Stromleitung beginnt erst bei weniger als einem Tausendstel Grad über dem absoluten Nullpunkt, wie ein Experiment nun belegt. Das Überraschende daran: Die Standardtheorie der Supraleitung kann nicht erklären, warum und wie dieses Schwermetall supraleitend wird, wie die Forscher im Fachmagazin „Science“ berichten.
Das Element Bismut ist in vieler Hinsicht ungewöhnlich: Es schmilzt im Turbotempo, ist einer der stärksten Diamagneten und zeigt in Verbindung mit Natrium einen ganz neuen Quantenzustand der Materie. Hinzu kommt, dass Bismut zwar ein Schwermetall ist, aber trotzdem ein sehr schlechter Elektronenleiter. Der Grund dafür liegt in der extrem geringen Anzahl von Leitungselektronen im Bismut-Kristall: Auf 100.000 Atome kommt nur ein bewegliches Elektron.
Keine Supraleitung möglich?
Diese Eigenheit des Bismuts macht es eher unwahrscheinlich, dass dieses Element zum Supraleiter werden kann. Denn wenn ohnehin kaum Strom fließen kann, dann ist der Übergang zur widerstandslosen Leitung und die Bildung der dafür nötigen Elektronenzustände kaum möglich. Dennoch versuchen Forscher seit mehr als einem halben Jahrhundert, Bismut doch noch supraleitend zu machen – bisher ohne Erfolg.
„In kompakter Form bleibt Bismut noch bis zum Herunterkühlen auf zehn Millikelvin im normalen Zustand“, berichten Om Prakash und seine Kollegen vom Tata Institute of Fundamental Research in Mumbai. Sie haben jedoch nun ultrareine Bismutkristalle noch weiter heruntergekühlt – bis auf 0,5 Millikelvin – dies ist weniger als ein Tausendstel Grad über dem absoluten Nullpunkt.
