Medaille mit dem Konterfei von Alfred Nobel
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Nobelpreis für Physik 2016 für Quantenforscher Exotische Materie und Super-Computer

Was haben ein Donut, eine Zimtschnecke und eine Brezel mit dem Physik-Nobelpreis zu tun? Für Professor Thors Hans Hansson, Mitglied des Nobelpreiskomitees, ist es der Versuch zu erklären, was die Preisträger entdeckt haben. Eine Welt, in der sich die Materie sehr exotisch benimmt.

Medaille mit dem Konterfei von Alfred Nobel
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Aber der Reihe nach. David Thouless, Duncan Haldane und Michael Kosterlitz werden für ihre theoretischen Arbeiten in der Quantenphysik ausgezeichnet. Denn sie haben eine Tür zu einer unbekannten Welt geöffnet, in der Materie exotische Zustände annehmen kann, so die Begründung. "Auch wenn das eigentlich kein präziser wissenschaftlicher Begriff ist“, so Professor Hansson. Er steht eher für unser Staunen. "Und in ein paar Jahrzehnten wird uns das alles nicht mehr so exotisch vorkommen“, ergänzt er und erinnert an die Elektrizität, die ihren Zeitgenossen auch exotisch vorgekommen sein muss. Und das sei eben ungewöhnlich und sehr schwer zu verstehen.

Donut, Zimtschnecke und Brezel

“Dank ihrer Pionierarbeit ist die Jagd auf neue und exotische Zustände von Materie eröffnet“, so erklärte das Nobelpreiskomitee die Vergabe des Preises an die drei Physiker. Diese Pionierarbeit hat bereits in den 1970-er und 1980-er Jahren begonnen, als sie an zweidimensionalen Modellen ihre Theorien entwickelten. Dabei ging es zum Beispiel um Phasenübergänge in Materie. Und da kommen Bretzel, Donut und Zimtschnecke ins Spiel. Sie können immer wieder anders schmecken. Mal hart sein, mal weich, mal süß mal salzig. Aber etwas bleibt immer gleich, invariant wie die Wissenschaftler sagen, die Anzahl der Löcher – 0, 1 oder 2. “Es gibt kein halbes Loch“, erklärt Professor Hansson. So erklärten sie den Effekt der Supraleitfähigkeit, die sich nur stufenweise ändert. Und sie zeigten damit vor allem, dass die für viele immer noch rätselhaften Quanteneffekte auch makroskopisch sicht- und messbar sind.

Supraleiter, Suprafluide und wir

Supraleiter gehören sicher zu den spannendste Objekten der Physik. Noch werden sie vor allem in der Forschung eingesetzt. Sie ermöglichen zum Beispiel, extrem starke Magnetfelder zu erzeugen. Supraleiter zeichnen sich dadurch aus, dass sie Energie verlustfrei transportieren. Und damit könnten sie uns den Weg zeigen, wie Energie magnetisch oder mechanisch verlustfrei gespeichert werden kann. Eine Lösung, die die Energiewirtschaft revolutionieren könnte.

Suprafluide sind Flüssigkeiten mit ähnlich ungewöhnlichen Eigenschaften. So wie Supraleiter bei extrem tiefen Temperaturen den Energiewiderstand verlieren, so verlieren die Flüssigkeiten den Reibungswiderstand. Gleichzeitig geht die Wärmeleitfähigkeit gegen unendlich. Mit anderen Worten. In dieser Flüssigkeit ist es praktisch immer und überall gleich warm oder kalt.

Quanten-Computer

Schnecke, Donut und Brezel könnten auch noch eine ganz andere Auswirkung haben. Denn was David Thouless, Duncan Haldane und Michael Kosterlitz entdeckt haben, beschreibt Zustände der Quantenmaterie, die sehr stabil sind, besonders unempfindlich gegenüber äußeren Störungen. Und das erklärt auch, warum das Nobelpreiskomitee von einer Jagd nach neuen exotischen Zuständen der Materie spricht. Denn wem es gelingt, sie zu finden und zu beherrschen, der hätte vermutlich auch den Schlüssel zum Quantencomputer in seinen Händen.

Zuletzt aktualisiert: 11. September 2017, 13:37 Uhr