Was hat der Schaum auf dem Cappuccino mit einem Supraleiter zu tun? Mehr als man denkt. Denn Physiker haben jetzt festgestellt, dass magnetische Domänen in Supraleitern Muster bilden, die den Bläschen im Milchschaum nicht nur verblüffend ähneln, sondern auch den gleichen Gesetzmäßigkeiten folgen. Wie sie in Nature Physics berichten, könnten sie daher als wertvolles Modell für alle Arten von Schaumbildung dienen.
Die Entdeckung hat ihren Ursprung im letzen Jahr, als der Physiker Ruslan Prozorov vom Ames Laboratorium in den USA ein Magnetfeld an eine Bleiprobe in einem magneto-optischen System anlegte. Überraschenderweise bildete sich dabei ein schaumähnliches Muster. Aber folgte dieser „Supraschaum“ auch den Gesetzmäßigkeiten der „normalen“ Schäume? Oder handelte es sich dabei trotz der Ähnlichkeiten um ein gänzlich anderes Phänomen. Um dies herauszufinden, tat sich Prozorov mit seinen Kollegen Paul Canfield, Andrew Fidler und Jacob Hoberg zusammen.
Gleiche Gesetzmäßigkeiten?
Die Analysen enthüllten, dass sich Supraschäume und normaler Schaum trotz ihrer unterschiedlichen Ursprünge – die Wände traditioneller Bläschen bestehen aus Materialien wie Spülmittel, Wasser oder Plastik, Supraschaum dagegen aus supraleitendem Blei – gleich in mehreren Aspekten gleichen. Einer davon ist der Prozess der Vergröberung, bei dem im Laufe der Zeit die einzelnen Bläschen wachsen oder schrumpfen und schließlich verschwinden. Bei den Supraschäumen tritt dies auf, wenn das Magnetfeld verändert wird. Der Mathematiker John von Neumann beschrieb die Rate dieses Prozesses bereits in einem mathematischen Gesetz.
„Dass von Neumanns Regel hier funktioniert, zeigt, dass der Schaumzustand tatsächlich eine spezifische Eigenschaft des Supraleiters ist“, erklärt Prozorov. „Supraschäume folgen dem Konzept der räumlichen Aufteilung, nach der eine Fläche am besten mit Polygonen mit drei Spitzen bedeckt wird, wenn man Hexagone nutzt.“
