Supraleitung beim absoluten Nullpunkt

Dr.Oleg · Anmeldungsdatum: 25.01.2005 Beiträge: 98 Wohnort: Dresden

@Icewind: Ich musste einmal eine wissensc haftliche Pojektarbeit zum Thema schreiben(genauer gesagt ich bin noch dabei). Alleine die QUALITATIVE Erklärung für das Phänomen der KLASSISCHEN Supraleitung nimmt bei mir 5-6 A4 Seiten Schriftgröße 12 ein. Da schon einiges erklärt wurde, versuche ich noch mal die Sache mit den Cooper-Paaren zu erklären, obwohl die bisherigen Ausfühungen schon in die richtige Richtung gehen.

Elektrischer Widerstand entsteht durch Wechselwirkung mit anderen Elektronen. Um zu Wechselwirken müssen Teilchen nach der Quantentheorie einen anderen Quantenzustand einnehmen(also ein anderes Energielevl). Als Fermionen sind alle unteren Energiezustände besetzt. Außerdem sind die Elektronen auf bestimmte Energiebänder verteilt...Um es kurz zu machen es gibt nur eine bestimmte Anzahl von Elektronen, die sich alle auf der Fermi-Kante befinden, die überhaupt Wechselwirken können, weil ihre benachbarten Energiezustände frei sind. Das sind auch die einzigsten Elektronen, die zum Stromfluss beitragen. Über Gitterschwingungen(Phononen) können diese Elektronen miteinander Wechselwirken. Es können auch zwei Elektronen, mit gleicher Energie und entgegengesetztem Spin, die sich auf derselben Bahn bewegen(auf jedes Energieniveau passen zwei Fermionen mit entgegengesetztem Spin) so mit einander Wechselwirken, dass sie wie eine Teilchen wirken. Das Cooper-Paar. Weil der Gesamtspin und der Impuls dieses Teilchen nun 0 beträgt, ist es wie schon gesagt ein Boson und deswegen gilt dieses und jenes.
Das wichtige ist, dass dieser Zustand der Elektronen als ein Teilchen energetisch günstiger ist, als der Normalzustand(siehe Bose-Einstein-Statistik). Um jetzt mit irgendetwas, außer dem korrelierten Elektronen"partner" zu Wechselwirken, müsste das Elektron die Bindung aufbrechen und einen anderen Quantenzustand einnehmen(siehe oben). Dazu ist aber ein bestimmter Betrag Energie notwendig, nämlich die Bindungsenergie des Cooper-Teilchens, die über die entstandene sogenannte Energielücke berechnet werden kann. Und solange die nicht zugeführt wird(z.B. durch die Umgebungstemperatur) kann dieses Teilchen nicht mit anderen Wechselwirken. Legt man nun eine elektrisches Feld an, dann erhalten die Cooper-Paare alle denselben Impuls(vorher 0) und können Ladungen transportieren, ohne dass diese Ladungen Wechselwirken können. Der widerstandslose Ladungstransport.

PS: Alles natürlich sehr populär wissenschaftlich also nicht zu ernst nehmen. Vollständig und quantitativ habe nicht mal ich die Grundlage der Suprlaleitung verstanden. Die Theorie mit der Elektron-Phonon-Wechselwirkung nennt sich BCS-Theorie(nachzulesen bei Wikipedia).

Icewind · Anmeldungsdatum: 16.01.2005 Beiträge: 121 Wohnort: Oberbayern

mit jedem post werd ich ein stück klüger.
das mit dem cooperpaar kapier ich jetz so grundsätzlich glaub ich.

und mir fällt gleich n ganzer fragenkatalog dazu ein:

erstma grundsätzlich zur wechselwirkung: wie darf ich das verstehen, dass die elektronen n anderes energielvl einnehmen? hüpfen die ne schale höher?? (wenig sinnvoll oder), es leiten doch nur die freien elektronen? (oder auch die in der atomschale? wär mir neu) wie können freien mehr energie haben? höhere frequenz?
was heisst " als fermionen sind alle unteren energiezustände besetzt" wieviel zustände gibtsn da?
[was is wechselwirkung überhaupt genau]

zur bcs-theorie find ich bei wikipedia nur
Der Banking Communication Standard (BCS) ist ein Standardverfahren für elektronische Unterschriften beim Onlinebanking. smile

aber das muss ich eh noch nich checken

meinst es is hilfreich wenn ich deine facharbeit bekommen könnte?
vielleicht fehlts mir da auch zu sehr an grundwissen würds aber trotzdem gerne lesen

bishop · Moderator Anmeldungsdatum: 19.07.2004 Beiträge: 1133 Wohnort: Heidelberg

denke nicht, dass du sonderlich weit damit fährst, aber anschaun lohnt sich sicher, vllt bekommst sie ja^^

mhm Elektronen haben wenn sie gebunden sind weniger Energie, als wenn sie frei sind. Ist so ähnlich wie bei der Fusion, wo dann Energie herauskommt, das ist eben die die frei wird weil das enstadene Teilchen eine geringere Energie als die zwei Deuteriumatome davor zusammen hatten.

Wechselwirkung ist Impuls/Ladungsaustausch und alles in diese Richtung.

Teilchen können ja verschiedene Energieniveaus einnehmen. Sie können Energie auf und abnehmen, allerdings muss diese ein ganzzahliges Vielfaches von dem Plankschen Wirkungsquantum sein, eben in Paketen ankommen. Diese können die Elektronen aufnehmen und eine höhere Energie haben, im Atom ist jeder Schale ein bestimmtes Energieniveau haben, freie Elektronen können auch mehr haben, aber die Energie muss eben in diesen Paketen ankommen.

Dr.Oleg · Anmeldungsdatum: 25.01.2005 Beiträge: 98 Wohnort: Dresden

@Icewind: Ich würde sie gerne ersteinmal fertig machen und abgeben/bzw. meinem Dr. zu lesen geben. Wenn du danach immer noch Interesse hast, schicke ich sie dir gerne zu(gegen einen kleinen Obulus von... Fröhlich

@Wechselwirkung: Grob definiert bedeuted das, dass zwei Teilchen sich gegenseitig "spüren" und sie(ihre Eigenschaften) auf einander wirken. Weiß nicht so genau, was du an dem Begriff Wechselwirkung nicht verstehst.

Icewind · Anmeldungsdatum: 16.01.2005 Beiträge: 121 Wohnort: Oberbayern

klar würd ich sie gerne bekommen, wenn sie fertig ist.
für was schreibst du die arbeit? etechnikstudium?

para · Moderator Anmeldungsdatum: 02.10.2004 Beiträge: 2874 Wohnort: Dresden

Die glücklichen Kinder im vertieften Profil an unserer Schule (ne ne, is echt was feines) schreiben alle eine Facharbeit in der 11. Klasse, um gegebenenfalls in der 12 eine BeLL daraus zu machen. Ich schreibe zum Beispiel über Ferroelektrika.

Dr.Oleg · Anmeldungsdatum: 25.01.2005 Beiträge: 98 Wohnort: Dresden

bishop · Moderator Anmeldungsdatum: 19.07.2004 Beiträge: 1133 Wohnort: Heidelberg

ja sicher, da ein Teilchen in der Quantenphysik nichts weiter als ein Energiepaket in einem Feld ist, können zwei Elektronen miteinander interferieren und eine neue Funktion bilden, die sich eben wie ein Boson verhält.