- In einigen Proben des Cu-dotierten Blei-Apatits Pb10-xCux(PO4)6O wurde Nullwiderstand bei 110 K beobachtet, was das Material zu einem weiteren Kandidaten für die Überprüfung von Behauptungen zu Supraleitung bei Raumtemperatur und Normaldruck macht
- Die Synthese erfolgte per Festkörpersintern unter Verwendung von Lanarkit Pb2(SO4)O oder Pb3O2SO4 sowie Cu3P; beim Vergleich von S1 bis S4 hatte das Mischungsverhältnis größeren Einfluss auf das Ergebnis als die Art des Vorläufers
- In den XRD-Daten zeigte S1 ein Beugungsmuster ähnlich der Probe aus arXiv 2307.12037, und es gab keinen deutlichen CuS2-Peak, was als Beleg für die Synthese des Zielmaterials herangezogen wurde
- Selbst innerhalb von S1 zeigten unterschiedliche Fragmente entweder Nullwiderstand bei 110 K oder halbleiterartiges Verhalten; oberhalb von 250 K traten zudem Widerstandssprünge unbekannter Ursache auf
- Der Nullwiderstand blieb auch unter Magnetfeldern von 0 bis 9 T erhalten, doch ein Meissner-Signal wurde nicht beobachtet, sodass der supraleitende Volumenanteil klein sein könnte oder weitere Bestätigung nötig bleibt
Kontext der Suche nach Supraleitung bei Raumtemperatur und Normaldruck
- Supraleitung wurde erstmals 1911 beobachtet und führte später zu Anwendungen wie MRT und Teilchenbeschleunigern, doch die zentrale Einschränkung für eine breite Nutzung sind weiterhin extrem tiefe Temperaturen
- Die Suche nach Hochtemperatur-Supraleitern dauert seit mehr als 100 Jahren an; wichtige in der Literatur genannte Beispiele sind:
- Kuprat-Supraleiter zeigen ein Tc von über 150 K
- Eisenbasierte Supraleiter zeigen ein Tc von über 50 K
- Für SH3 wurde bei 155 GPa ein Tc von etwa 203 K berichtet
- Für YH9 und LaH10 wurde bei rund 200 GPa Supraleitung bei 243 K bzw. 260 K berichtet
- Im März 2023 berichteten Gammon et al. Hinweise auf Supraleitung in Lutetium-Wasserstoff-Stickstoff unter nahe ambienten Bedingungen bei 1 GPa, doch die Verlässlichkeit bleibt umstritten
- Ein Supraleiter bei Raumtemperatur und Normaldruck ist weiterhin unbestätigt; zuletzt wurde für Pb10-xCux(PO4)6O Supraleitung bei Raumtemperatur mit Tc von etwa 400 K gemeldet, was den Bedarf an unabhängiger Verifikation erhöht hat
Synthese der Pb10-xCux(PO4)6O-Proben
- Polykristalline Pb10-xCux(PO4)6O-Proben wurden per Festkörpersintern hergestellt
- Der erste Schritt war die Synthese der Vorläufer Lanarkit und Cu3P
- Zur Herstellung von Lanarkit wurden Pb(SO)4-Pulver und PbO-Pulver im stöchiometrischen Verhältnis 1:1 gemischt und 1 Stunde lang gemahlen
- Die Mischung wurde teils in ein Quarzrohr unter Hochvakuum, teils in einen Aluminiumoxid-Tiegel an Luft eingebracht und mit 3 ℃/min auf 725℃ erhitzt, dann 24 Stunden gehalten
- Die an Luft gesinterte Mischung wandelte sich in die Phase Pb3O2SO4 um, die Mischung im Quarzrohr unter Hochvakuum in die Phase Pb2(SO4)O
- Cu3P wurde erhalten, indem Cu und P im Molverhältnis 3:1 in einer Argon-Glovebox gemischt, in ein Quarzrohr unter Hochvakuum eingeschmolzen und mit 3 ℃/min auf 550℃ erhitzt sowie 48 Stunden gehalten wurden
- Für die Synthese des Zielmaterials wurden vier Bedingungen verglichen
- S1: 2Pb2(SO4)O + 2Cu3P
- S2: 2Pb3O2SO4 + 2Cu3P
- S3: 4.5Pb2(SO4)O + 6Cu3P
- S4: 4.5Pb3O2SO4 + 6Cu3P
- Das Mischen und Mahlen erfolgte in einer Argon-Glovebox; die Mischungen wurden mit 6 GPa zu zylindrischen Blöcken von 8 mm gepresst und anschließend in Quarzrohre unter Hochvakuum eingeschmolzen
- Die Pellets wurden mit 1.5 ℃/min auf 925℃ erhitzt, 10 oder 20 Stunden gehalten und danach abgekühlt, um das Zielprodukt zu erhalten
Begründung für die Auswahl von S1 anhand von XRD
- Zur Analyse der Kristallstruktur wurde XRD mit Cu-Kα-Strahlung eingesetzt
- Die XRD-Daten des Cu3P-Vorläufers stimmten vollständig mit der Standard-PDF-Karte überein und wurden daher als reine Phase ohne Verunreinigungen bewertet
- Die Mischung aus Pb(SO)4 und PbO bildete je nach Sinteratmosphäre unterschiedliche Phasen
- Beim Sintern unter Vakuum wurde Pb2(SO4)O beobachtet
- Beim Sintern an Luft wurde Pb3O2SO4 beobachtet
- Die XRD-Peakpositionen von S1 und S2 waren identisch, ebenso die von S3 und S4; ob der Vorläufer also Pb2(SO4)O oder Pb3O2SO4 war, hatte nur begrenzten Einfluss auf das Zielprodukt
- Dagegen unterschieden sich die Peaks von S1 und S3 sowie von S2 und S4 fast vollständig, sodass sich das Vorläuferverhältnis als entscheidende Variable für das Syntheseergebnis erwies
- Das XRD-Muster von S1 stimmte mit der Probe aus ref. [21] überein, und es war kein deutlicher CuS2-Peak zu sehen, was als Grundlage für die Annahme der Synthese von Pb10-xCux(PO4)6O diente
Widersprüchliche Signale im elektrischen Widerstand
- Die Materialeigenschaften wurden untersucht, indem die S1-Probe in mehrere kleine Stücke geteilt wurde
- Die Probe zerbrach leicht und ließ sich schwer in regelmäßige Formen schneiden, daher wurden nur einige kleine Fragmente für die Messung ausgewählt
- In der temperaturabhängigen Widerstandsmessung eines S1-Fragments mit dem standardmäßigen 4-Probe-Verfahren wurde ein klarer Nullwiderstand bei 110 K beobachtet
- Dieses Ergebnis wurde als Hinweis auf eine mögliche Supraleitung interpretiert
- Andere Fragmente derselben S1-Probe zeigten halbleiterartiges Verhalten im Einklang mit Literaturstelle [22]
- Oberhalb von 250 K traten zwei große Widerstandssprünge auf, und die Kurven beim Aufheizen und Abkühlen stimmten vollständig überein
- Die Ursache der Widerstandssprünge ist unklar; ein Einfluss des Elektrodenkontakts kann nicht ausgeschlossen werden
Magnetfeldmessungen und verbleibende Verifikationsaufgaben
- Die temperaturabhängigen Widerstände von S1 wurden unter Magnetfeldern von 0 bis 9 T gemessen
- Mit zunehmendem Magnetfeld bis 5 T wurde Tc onset allmählich unterdrückt, doch Tc zero erreichte weiterhin mehr als 110 K
- Bei Magnetfeldern von 7 T oder mehr zeigte der Widerstandsverlauf anomales Verhalten und damit ein Muster, das dem üblicher Supraleiter entgegengesetzt ist, bei denen ein äußeres Magnetfeld die kritische Temperatur einfach absenkt
- Der konkrete Grund für dieses anomale Verhalten erfordert weitere Forschung
- Da der Nullwiderstand auch unter Magnetfeld robust erhalten blieb, könnte dieses Material ein hohes oberes kritisches Magnetfeld besitzen
- In magnetischen Messungen zur weiteren Bestätigung supraleitender Eigenschaften wurde jedoch kein deutliches Meissner-Signal beobachtet
- Das Fehlen eines Meissner-Signals deutet darauf hin, dass der supraleitende Volumenanteil der Probe sehr klein sein könnte
- Die Herstellung hochreiner Proben bleibt schwierig, und es ist weiterhin unklar, welche Komponente für den Nullwiderstand oder die Supraleitung verantwortlich ist
- Ob sich Tc bis auf Raumtemperatur erhöhen kann, bleibt ebenfalls eine offene Frage
1 Kommentare
Meinungen auf Hacker News
Zusammengefasst: Zu der Behauptung, man habe einen Supraleiter bei Raumtemperatur (~300 K) erhalten, zeigen die Reproduktionsversuche bislang, dass die Herstellungsmethode so schlecht dokumentiert ist, dass nur einige Proben interessante Eigenschaften zeigen, und selbst dort gehen die Ergebnisse auseinander.
Bisher gibt es kaum einen Versuch, der bei Raumtemperatur das gesamte Spektrum der Eigenschaften und Verhaltensweisen vollständig gezeigt hat, die ein echter Supraleiter zeigen müsste; solche Experimente brauchen aber Zeit, daher ist das an sich kein Warnsignal.
Persönlich halte ich es am ehesten für etwas Interessantes, das noch nicht gut verstanden ist. Im besten Fall hatte das ursprüngliche Sample des koreanischen Labors bei der Synthese Glück und war tatsächlich ein Raumtemperatur-Supraleiter; im schlechtesten Fall haben wir lediglich eine weitere Klasse von Hochtemperatur-Supraleitern erhalten, die zwar wärmer als flüssiger Stickstoff funktioniert, aber nur begrenzt anwendbar ist.
In den ständigen LK-99-Threads hat mich eher überrascht, wie wenige Leute den Ergebnissen skeptisch gegenüberstanden.
Dafür, dass es in wenigen Tagen hastig zusammengestellt wurde, funktioniert es gut; die Probe ist aber sehr inhomogen, was Messung und Interpretation erheblich erschwert, daher braucht es deutliche Verbesserungen.
Die Eigenschaften dieses Materials werden sich wohl kaum vollständig klären lassen, bevor jemand einen Einkristall züchtet; die Entwicklung dieses Prozesses kann Monate bis Jahre dauern.
Genau diese Eigenschaft könnte für die Mikroelektronik aber sogar interessanter sein. Das gilt insbesondere dann, wenn der Widerstand orthogonal zur supraleitenden Richtung hoch ist — vorausgesetzt, so etwas ist möglich.
Wenn da etwas dran ist, scheint zumindest ein interessantes Material gefunden worden zu sein; zusammen mit neueren theoretischen Arbeiten, die die Behauptung stützen, und der Diskussion darüber, dass die Bildung eines scheinbar supraleitenden Materials schwierig ist, würde ich sagen: Der Prozess muss stark verfeinert werden, aber das Potenzial für einen Supraleiter bei Raumtemperatur und Normaldruck ist experimentell behauptet und theoretisch ebenfalls gezeigt worden.
Aussagen wie „die Arbeit ist schlampig“ oder „die Methode ist nicht ausgereift“ werden als Beleg gegen die Behauptung verwendet, tatsächlich sind sie eher ein Beleg dafür, dass Wissenschaft auf viele Arten und mit vielen Techniken vorangeht, dass keine davon allein genügt und dass man sie alle braucht.
Zum Vergleich: Laut dieser Wikipedia-Seite (https://en.wikipedia.org/wiki/High-temperature_superconducti...) liegt die derzeit höchste Temperatur für Supraleiter bei Normaldruck bei etwa 138 K (-135 °C).
Ich bin kein Experte, aber nach meinem begrenzten Verständnis wäre LK-99, falls dieses Ergebnis bestätigt wird, eine ziemlich interessante Entdeckung im Bereich der Supraleiter, auch wenn es weit von Raumtemperatur entfernt ist.
Wenn ein neuer Supraleiter verifiziert wird, findet man oft Wege, die Temperatur zu erhöhen oder andere Eigenschaften zu optimieren. Positiv ist also zumindest, dass LK-99 nicht „nichts“ ist; zusammen mit den jüngsten Simulationsarbeiten steigt meine grobe persönliche Bayes-Schätzung, dass LK-99 oder verwandte Nachfolgematerialien ein sinnvoller Schritt hin zu Raumtemperatur-Supraleitern sein könnten.
Zumindest bedeutet es, dass LK-99 mit anderen Materialien mithalten kann, und weil seine chemische Zusammensetzung sich von den anderen Materialien in der Tabelle unterscheidet (z. B. bleibasiert), gibt es vermutlich viele neue Phänomene zu lernen, zu verstehen und zu optimieren.
Wenn dieses Labor in ein paar Wochen solche Ergebnisse erzielt hat, könnten Labore mit spezialisierterer Ausrüstung und voller Konzentration darauf noch bessere Ergebnisse erzielen und die Messlatte weiter anheben.
Wenn man sich die zentrale Temperatur-Widerstands-Kurve ansieht, scheinen diese Daten die Schlussfolgerung, dass es ein Supraleiter ist, nicht zu stützen.
Die Temperatur-Widerstands-Kurven von Supraleitern, die ich bisher gesehen habe, zeigen bei der kritischen Temperatur einen ziemlich scharfen Cutoff, also eine klare vertikale Linie; hier wirkt es eher wie ein Übergang, der allmählich im Rauschbereich verschwindet, auch wenn die Log-Skala die Intuition erschwert.
Außerdem sieht man normalerweise, dass sich die kritische Temperatur mit dem angelegten Magnetfeld ändert; hier gibt es keine deutliche Veränderung der scheinbaren kritischen Temperatur.
Dieses Ergebnis fühlt sich weniger so an, als würde gefragt „Ist das ein Supraleiter?“, sondern eher so, als werde vorausgesetzt, dass das Material zwingend ein Supraleiter ist, und alle Daten würden unter dieser Annahme analysiert.
Wenn der Anteil supraleitender Bereiche in der Probe zunimmt, kann zwischen den Sonden ein supraleitender Pfad entstehen, und der Widerstand kann schrittweise sinken, bis er 0 erreicht.
Die LK-99-Wikipedia-Seite enthält eine Tabelle zur Nachverfolgung von Reproduktionsversuchen mit Quellenangaben, was sehr nützlich ist: https://en.wikipedia.org/wiki/LK-99
Sie ist dort allerdings nicht als Quelle angegeben, vermutlich weil SpaceBattles nicht als ausreichend fachkundige Quelle angesehen wird.
In letzter Zeit sieht man auf HN oft eine Stimmung wie: „Wenn das nicht echt wäre, warum würden Labore es dann veröffentlichen? Sie hätten doch nichts davon“, oder: „Eine falsche Reproduktionsbehauptung würde die Karriere der Forschenden ruinieren.“ Ich will es auch glauben, aber bei der aufgeheizten Stimmung ist ein wenig Skepsis nötig.
Ob „die Karriere ruiniert“ ist, hängt vom Fall ab. Wenn jemand komplett erfundene Zahlen oder ein bewusst gefälschtes Video veröffentlicht hat, wäre das natürlich fatal. Aber derzeit ist das nicht peer-reviewed und kann auch zurückgezogen werden. Wenn es eine kontaminierte Probe war, zieht man es zurück; wenn es eine schlechte Messmethodik war, zieht man es zurück. Die Erinnerung daran, dass man anfangs eine kontroverse Arbeit veröffentlicht hat, bleibt zwar, aber solange keine Manipulation nachgewiesen wird, kann vieles als „ehrlicher Fehler“ behandelt werden.
Auch „man hat nichts davon“ stimmt nicht. Wissenschaft sollte objektiv sein, Fördermittelgeber sind es aber nicht. Es ist zwar nicht wie Venture Capital ein reiner Münzwurf, doch oft sind das „passende“ Team und der Hintergrund genauso wichtig wie die Idee selbst. Eine Möglichkeit, diesen Hintergrund zu bekommen, ist, sich mit den Großen zu messen; eine Möglichkeit, ein gutes Team zu gewinnen, ist, durch hohe Sichtbarkeit Talente anzuziehen.
Wenn sich LK-99 am Ende durch jemand anderen als Supraleiter herausstellt, gibt es für sie also viel zu gewinnen, selbst wenn ihre frühe Forschung nicht perfekt war.
Wenn ein Team etwas synthetisiert hat, das wie LK-99 aussieht und zwar kein Supraleiter ist, aber leicht ungewöhnliche Eigenschaften hat, steht es vor der Wahl: weitere Kontrollexperimente durchführen, um zu klären, ob es an Kontamination, Prozessfehlern oder einer Kombination aus beidem liegt — oder ein vages, klickträchtiges Paper auf ArXiv stellen und hoffen, dass andere Ergebnisse einigermaßen dazu passen.
Ich behaupte nicht, dass dieses oder ein anderes Paper absichtlich falsche oder irreführende Ergebnisse geliefert hat. Aber Wissenschaftler sind auch Menschen: Sie laufen Trends hinterher, haben Angst, etwas zu verpassen, und sehen manchmal das, was sie sehen wollen. Große Behauptungen brauchen große Belege, und solche Belege gibt es bisher nicht — was aber auch nicht heißt, dass in der großen Behauptung keinerlei Wahrheit steckt.
Bei einem Thema mit so hoher Aufmerksamkeit kann es nicht ohne Folgen für die Karriere bleiben, wenn man wegen eines manipulativen Fehlers öffentlich etwas verkündet und es dann zurückziehen muss. Das wäre ähnlich, als würde ein Biologe behaupten, Beweise für außerirdisches Leben gefunden zu haben, und es dann zurückziehen; an seiner Stelle würde ich wohl an Harakiri denken.
Beim Widerstands-Temperatur-Diagramm ist verwirrend, dass es nicht zeigt, dass bei 110 K Nullwiderstand vorliegt, sondern dass der Widerstand bei 110 K so niedrig wurde, dass er den Rauschboden des Geräts erreichte.
Das als Supraleitung zu bezeichnen, ist schwer zu rechtfertigen, denn bei Supraleitung müsste der Widerstand tatsächlich null sein — etwa im Sinne von: „Man schickt Strom durch einen Ring aus diesem Material, kommt nach einem Jahr zurück, und er ist immer noch da.“
Eine exponentielle Abnahme holt selbst einen sehr kleinen, aber von null verschiedenen Wert schnell ein. Trotzdem ist es interessant, dass der spezifische Widerstand exponentiell abnimmt; ob das ungewöhnlich oder bedeutsam ist, weiß ich nicht. Auch der seltsame Abfall um 230 K herum müsste erklärt werden.
Natürlich hat jedes physikalische Experiment einen Rauschboden und endliche Fehler, und auch die Messspitzen sowie die Grenzfläche zwischen Messspitze und Probe haben einen von null verschiedenen Widerstand; exakt null Widerstand lässt sich also nicht messen.
Wenn sich der Widerstand aber, wie im Diagramm, nach dem Abfall plötzlich bei einem extrem kleinen, aber nicht null betragenden Wert stabilisiert, wäre das ein unglaublicher Zufall. Um das zu erklären, bräuchte man womöglich völlig neue Physik, und das wäre eine viel größere Nachricht als ein einfacher Supraleiter mit einer Sprungtemperatur von 110 K.
Es ist den Ereignissen nach Fleischmann & Pons viel zu ähnlich. Labore, die eine Reproduktion versuchten, sahen zwar diese oder jene Eigenschaft, aber insgesamt ergab sich am Ende kein klares Bild.
Hier wird es zwar als Raumtemperatur-Supraleiter bezeichnet, aber bei Raumtemperatur ist es kein Supraleiter; außerdem wurde an der Probe bei keiner Temperatur ein Meißner-Effekt gemessen, und die Autoren räumen ein, dass einige (oder viele) Proben Halbleiter waren.
Außerdem sagen sie nicht ausreichend, wie sie den Widerstand gemessen haben. Dass der Strom 1 mA betrug, ist klar, aber mit welchem Gerät und in welcher Konfiguration? Mikroohm-Messungen sind schwierig, daher braucht es mehr Informationen.
Fleischmann & Pons hatten keine theoretische Untermauerung; im Kern war es „wir haben etwas gemessen und wissen nicht, was vor sich geht“. LK-99 ist eher „theoretisch könnte etwas Interessantes passieren, und wir glauben, es in einigen Proben gemessen zu haben, können es aber nicht zuverlässig reproduzieren“.
Zumindest eine Frage zur Ausrüstung wird jedoch im Paper beantwortet: Es war ein Physical Property Measurement System (PPMS) von Quantum Design Inc.; auf den Fotos ist klar zu erkennen, dass eine DC-Widerstands-Testhalterung verwendet wurde.
https://www.qdusa.com/products/ppms.html
https://www.qdusa.com/products/ppms.html
Allerdings bleiben viele weitere Fragen offen, etwa warum sie nur zeigen, dass der Widerstand den Rauschboden erreicht, statt den Flächenwiderstand zu berechnen.
Die Universität drängte sie faktisch dazu, die Ergebnisse öffentlich zu machen, aber das war viel zu früh; sie hätten zehn Jahre warten sollen. Beide waren auch schon vor dieser Sache zu 100 % echte Spitzenforscher, und selbst nach dem Skandal verfolgten viele Wissenschaftler weiter Forschungswege, die von F&Ps ursprünglichem Experiment ausgingen, allerdings ohne großen Erfolg.
Auch LK-99 könnte, nachdem Reproduktionen innerhalb eines Monats scheitern, weitere Forschung hervorbringen, aber es sieht wohl nicht danach aus, als führe es zum Heiligen Gral.
Ich betrachte dieses Paper ziemlich konservativ. In der Grafik Fig. 3a wird $T_c^{zero}$ mit 110 K angegeben, aber der „0“-Widerstand beträgt tatsächlich nur 1e-5 Ω, und selbst wenn die Probe supraleitend sein könnte, läge die kritische Temperatur jedenfalls deutlich unter 110 K.
Ich verstehe, dass es schwierig ist, große Proben zu bekommen, aber die Beschriftung dieser Grafik ist ziemlich irreführend.
Bei einer Vierleiter-Kelvin-Messung betrug der Messstrom 1 mA, und die Spannungsanzeige über dem Material lag bei etwa 1 bis 10 Nanovolt; das ist eine Größenordnung, die selbst die besten universellen Voltmeter der Welt gerade so messen können.
Die Autoren scheinen den vernachlässigbaren Spannungsabfall zusammen mit dem abrupten Abfall und der Abflachung der Widerstands-Temperatur-Kurve als ausreichend überzeugendes Anzeichen für Supraleitung zu werten. Ich hoffe, dass spätere Teams strengere Tests durchführen.
Auch der Rückgang des Widerstands sieht nicht wie ein typischer Phasenübergang aus, und der Temperaturbereich ist zu breit. Möglicherweise waren die Spannungsleitungen nicht wirklich gut mit dem Bereich der Probe verbunden, durch den der Strom fließt; in diesem Fall könnte beim Abkühlen der Probe der tatsächlich gemessene Spannungsabfall und damit der „Widerstand“ sinken, selbst wenn der reale Widerstand steigt.
Interessant wäre gewesen, wenn sie auch den Zweipunkt-Widerstand über die Stromleitungen mit angegeben hätten.
Das ist ein ziemlich kleines Spannungssignal und liegt bei Raumtemperatur nahe DC in etwa auf dem Niveau des RMS-Rauschens eines üblichen chopperstabilisierten Instrumentenverstärkers.
Ich bin mir nicht sicher, ob ein höherer Strom sinnvoll wäre; man könnte Präzisionsverstärker kühlen, um die Rauschzahl zu senken, bräuchte dann aber auch optische Isolation und Batterieversorgung.
https://www.analog.com/media/en/training-seminars/tutorials/...
Ich kenne mich mit Physik nicht besonders aus, aber ein echter Leiter mit 0 Widerstand fühlt sich an, als würde er so etwas wie die Gesetze der Thermodynamik verletzen.
Ist ein Supraleiter wirklich 0 Impedanz, oder nur extrem, extrem niedrig? In solchen Diagrammen sieht der untere Rand der y-Achse oft nach „0,00001 Ohm“ oder Ähnlichem aus.
Er wurde nur noch nicht entdeckt, und innerhalb dessen, was wir unter „Widerstand“ verstehen, ist es wirklich 0 Widerstand.
Auch Leiten an sich ist keine Arbeit, sondern einfach Leiten.
Wegen Kontakten und Verunreinigungen kann es einen winzigen Widerstand geben, aber er wächst zum Beispiel nicht proportional zur Länge des Drahts.
Wie das möglich ist, ist relativ einfach, wenn man die Fremdartigkeit der Quantenmechanik akzeptiert. Eines ihrer Grundprinzipien ist, dass zumindest die meisten Dinge quantisiert sind, insbesondere dass die Energie von Zuständen nur in diskreten Mengen existiert. Das ist auch der Grund, warum es Elektronenorbitale in Atomen gibt.
Elektronen können nur bestimmte Werte annehmen und es gibt keine Zwischenzustände; wenn sie zwischen Orbitalen wechseln, müssen sie daher genau die entsprechende Energiedifferenz aufnehmen oder abgeben. Bei Phosphoren wie auf einem leuchtenden Zifferblatt kann man das tatsächlich sehen: Photonen roten Lichts haben zu wenig Energie, um es „aufzuladen“, grünes oder blaues Licht dagegen schon, und egal mit welchem Licht man es auflädt, es leuchtet immer in derselben Farbe.
Auch der Widerstand, auf den Elektronen bei der Bewegung in einem Leiter treffen, ist quantisiert. In einem Supraleiter entsteht eine Situation, in der das Material die Energiemenge, die ein Elektron abgeben kann, nicht aufnehmen kann, und genau das wäre für die Wechselwirkung nötig. In der Folge gibt es keine Wechselwirkung und damit keinen Widerstand.
Als Analogie: Es ist, als wolle man Wasser für 1 Dollar mit einem 100-Dollar-Schein kaufen. Niemand will 99 Dollar Wechselgeld herausgeben, und man kann auch nicht 100 Dollar für eine Flasche Wasser bezahlen; obwohl man Geld hat, kann man sie also nicht kaufen.
Stark vereinfacht ist das das Prinzip, nach dem Supraleitung und Suprafluidität funktionieren. Das Problem besteht nun darin, die Bedingungen zu schaffen, unter denen Supraleitung möglich ist; eine Methode ist, ein Material extrem stark abzukühlen. Alle Metalle werden supraleitend, wenn die Temperatur nahe genug an 0 herankommt, aber gewöhnlich erst unterhalb einstelliger Kelvin-Werte, manchmal sogar erst bei Bruchteilen eines Kelvin. Deshalb war es ein großes Ereignis, als erstmals Verbundmaterialien auftauchten, die diesen Effekt bei höheren Temperaturen zeigten, und seitdem läuft die Suche nach besseren Materialien weiter.
Die verwendete Probe zeigte zwar keinen Meißner-Effekt, aber bemerkenswert ist, dass sie bei etwa 100 K Supraleitung zeigte.
„Um die supraleitenden Eigenschaften weiter zu überprüfen, wurden magnetische Messungen an der Probe durchgeführt; leider wurde jedoch kein deutliches Meißner-Signal beobachtet, was darauf hindeutet, dass der supraleitende Volumenanteil der Probe sehr klein sein könnte. Die Herstellung hochreiner Proben bleibt weiterhin eine schwierige Aufgabe.“
Die erste wirklich entscheidende Arbeit wird einen supraleitenden Übergang sowohl in der elektrischen Widerständigkeit als auch in der Magnetisierung zeigen müssen.