Zur Theorie der Supraleitung

Abstract

Abstract Durch die Überlegungen in Kap. 1 wird zunächst festgestellt, daß die Coulombsche Abstoßung das Verhalten des "Fermi-Gases" der Leitungselektronen im Metall entscheidend beeinflußt. Zwar spielt diese Abstoßung keine allzu wichtige Rolle für die Elektronen, deren Energie kleiner ist als die Grenzenergie des Fermi-Gases. Aber gerade die Elektronen mit der Grenzenergie, also die relativ wenigen Elektronen, die für die spezifische Wärme maßgebend sind, werden durch die lange Reichweite der Coulomb-Kräfte so stark in ihrem Verhalten beeinflußt, daß für sie das Fermi-Gas keine Approximation mehr ist und daß hier mit einer Ordnung auf weite Abstände gerechnet werden muß. Für diese Ordnung wird in Kap. 2 ein Modell versucht, dessen mathematische Durchführung allerdings noch unbefriedigend ist; aber vielleicht treffen die qualitativen Züge dieses Modells (logarithmische Abhängigkeit der potentiellen Energie von der Dichte der geordneten Phase usw.) schon das Richtige. In den Kap. 3 und 4 wird dann gezeigt, daß das thermodynamische und das elektrische Verhalten eines Supraleiters von einem solchen Modell aus qualitativ verstanden werden kann. Wenn diese Überlegungen, die im ganzen mehr ein Programm als eine Theorie sind, die Ursachen für die Supraleitung an der richtigen Stelle suchen, so sollte die Supraleitung ein ganz allgemeines Phänomen bei allen echten Elektronenleitern sein und nicht an sehr spezielle Bedingungen, wie etwa innere d-oder f-Zustände (so wie beim Ferromagnetismus) und dergl., geknüpft sein. Jedoch ist zu erwarten, daß die Sprungtemperaturen verschiedener Leiter sich eventuell um mehrere, vielleicht manchmal viele Größenordnungen unterscheiden; die Sprungtemperaturen sollten um so höher liegen, je dichter die maßgebenden Energiebänder mit Elektronen besetzt sind (d. h. je schmäler die Bänder sind); also gerade relativ schlechte Leiter sollten hohe Sprungpunkte haben. Ferromagnetische Metalle sollten nicht supraleitend werden können, da die Ordnung der supraleitenden Phase nach dieser Theorie auf der Coulomb sehen Wechselwirkung von Elektronen entgegengesetzter Spinrichtung beruht. Der Meißner-Ochsenfeld-Effekt ist nach den hier beschriebenen Überlegungen eine Folge des zweiten Hauptsatzes und deutet nicht auf irgendeine besondere Beziehung zwischen Supraleitung und Diamagnetismus hin.