Das Fachmagazin „Nature Communications“ veröffentlichte ihre Ergebnisse Ende 2016.

Ein Zehntel Spannung, fünfmal mehr Strom
Ein Supraleiterkabel verbindet seit 2014 zwei Umspannwerke im Zentrum der Stadt Essen (siehe ee-news.ch vom 30.12.2016 >>). Es ist das weltweit längste, so der Energieversorger. Auf einem Kilometer ersetzt es in einem Pilotprojekt die konventionelle Erdleitung und benötigt nur etwa ein Zehntel der Spannung, um eine fünfmal so hohe Strommenge zu transportieren.

„Uns reicht es aber nicht zu wissen, dass es funktioniert“, erklärt Prof. Uwe Bovensiepen, Sprecher des Sonderforschungsbereichs Nichtgleichgewichtsdynamik kondensierter Materie in der Zeitdomäne und Mitglied im Center for Nanointegration Duisburg-Essen (Cenide). „Wir Physiker möchten solche komplexen Materialien verstehen.“ Dazu bedienen sich die Wissenschaftler seiner Arbeitsgruppe der sogenannten Laser-Stroboskoptechnik: Mit unvorstellbar kurzen Lichtpulsen von nur wenigen Billiardsteln einer Sekunde regen sie das Material an und fragen das Ergebnis mit leicht verzögert abgegebenen Laserpulsen ab. „Das ist in etwa so, als wenn man einen Stein ins Wasser wirft und anschliessend die Wellen beobachtet“, verdeutlicht Bovensiepen. Dadurch machen sie den Energiefluss sichtbar wie in einem Film, der aus lauter eingefrorenen Einzelbildern besteht – von der Anregung bis zurück zu dem Moment, in dem der Ausgangszustand wieder erreicht ist.

Wie eine Stimmgabel
Dabei wurde erstmals eine besondere Wechselwirkung bemerkt, bei der angeregte Elektronen und die Atome in der gleichen Frequenz miteinander schwingen – wie eine Stimmgabel, die einen einzigen reinen Ton erklingen lässt. Noch ist nicht bekannt, welchen Einfluss dieser Zustand auf die elektrischen Eigenschaften des Supraleiters hat, aber „irgendetwas Besonderes ist da dran.“ Was das ist, wollen sie im nächsten Schritt herausfinden.

Die Veröffentlichung entstand zusammen mit Kollegen aus den USA (New York, Raleigh und Washington D.C.), aus Japan (Tsukuba) sowie aus Hamburg.

Originalpublikation: J. D. Rameau, S. Freutel, A. F. Kemper, M. A. Sentef, J. K. Freericks, I. Avigo, M. Ligges, L. Rettig, Y. Yoshida, H. Eisaki, J. Schneeloch, R. D. Zhong, Z. J. Xu, G. D. Gu, P. D. Johnson, and U. Bovensiepen, "Energy Dissipation from a Correlated System Driven Out of Equilibrium," Nature Communications (2016)

Text: Universität Duisburg-Essen (UDE)