Die Hintertreppe zum Quantensprung

heute als Basis bezeichnet und verbindet die anderen Elemente, die Emitter bzw. Kollektor heißen. Ein in der Basis von außen eintreffender kleiner Strom sorgt im Inneren der Schicht für räumliche Veränderungen (Rekombinationen) der Ladungsträger. Diese Rekombinationen wiederum machen sich sogleich als großer Strom auf der Strecke zwischen Emitter und Kollektor bemerkbar. In der Physik und der Technik geht es genau um das auf diese Weise verstärkte Signal. Sein Auftauchen stellte das Ziel der Arbeiten am Transistor dar. Kurz vor Weihnachten 1947 wurde es erreicht.
Supraleitung
    Den bahnbrechenden Erfolg des Transistors kann man so beschreiben, wie es Hans-Joachim Braun in seinem Buch Die 101 wichtigsten Erfi ndungen der Weltgeschichte getan hat: »Ab 1955 setzte die Anwendung von Transistoren in der Rechnertechnik ein; Transistorradios machten Furore. 1958 baute der amerikanische Elektroingenieur Jack Kilby aus Halbleiterelementen einen ersten integrierten Schaltkreis, der den Weg zur Entwicklung des Mikrochips wies. Im Jahre 2002 wurden etwa [sage und schreibe] eine Trillion Transistoren produziert«, nicht nur für Computer, sondern zum Beispiel auch für Hörgeräte, die ja akustische Signale verstärken sollen und vor der Erfindung des Transistors klobig und unzuverlässig waren.
    Als der oben genannte Siegeszug des Transistors startete, hatte sich Bardeen bereits umorientiert. Die Erfi ndung des Trios hatte in den Bell-Laboratorien dazu geführt, dass ein umfassendes Halbleiterprogramm gestartet wurde, zu dem Bardeen seiner Ansicht nach nicht wesentlich beitragen konnte. Er fand es an der Zeit, sich endlich mehr dem Phänomen der Supraleitung zu widmen, und dafür schien ihm eine Universität besser geeignet. 1951 verließ er deshalb seinen alten Arbeitgeber und wechselte an die Universität von Illinois in Urbana, wo er sich erneut die Gleichungen und Theorien der Brüder London vornahm, die er bei seinem Aufenthalt in Harvard kennengelernt hatte. Zwei Jahre später übernahm er die Aufgabe, für das (immer noch in Deutschland herausgegebene) Handbuch der Physik einen Übersichtsartikel über den Wissensstand zur Supraleitung zu schreiben. Während er an diesem Projekt saß, meldete sich ein junger Student bei ihm, der von Harvard nach Urbana wechseln wollte und ein Thema für eine Dissertation suchte. Sein Name war J. Robert Schrieffer. Bardeen fragte, ob er sich für die Supraleitung erwärmen könne, und so kam es, dass Schrieffer im Jahre 1972 mit nach Stockholm fahren sollte. Bardeen durfte dort erneut als Mitglied eines Forschertrios, zu dem neben Schrieffer noch Leon Cooper gehörte, seinen zweiten Nobelpreis entgegennehmen. Cooper war Mitte der 1950er-Jahre aus New York nach Urbana gekommen.
    Bardeen strukturierte das heute als BCS – Bardeen, Cooper, Schrieffer – bekannte Team wie eine Familie, in der er die Rolle des väterlichen Patriarchen übernahm, der seine Kinder ermutigte, ungewöhnliche Vorschläge zu unterbreiten. Dabei tat sich besonders Cooper hervor, der eines Tages überlegte, ob es eine Wechselwirkung geben kann, die in einem Gitter Elektronen dazu bringt, ihr Einzeldasein aufzugeben und sich in festen Paaren zusammenzuschließen. Man spricht heute von Cooper-Paaren. Diese waren zwar durch einen Quantensprung von dem normalen Grundzustand getrennt, konnten aber das kollektive Phänomen des widerstandslosen Strömens erklären, wenn sie erst einmal gebildet worden waren. (Wobei an dieser Stelle angefügt werden soll, dass die Paarbildung ein Beispiel für das bei Landau vorgestellte Konzept der Symmetriebrechung ist, da die geordnete und gerichtete Bewegung von Paaren weniger symmetrisch als die homogene Einzelbewegung ist.)
    Mitten in die Arbeit an der Supraleitung platzte 1956 die Nachricht von der Verleihung des Transistor-Nobelpreises an Bardeen, was ihm wenig behagte. Zum einen musste er gerade jetzt viel Zeit für andere Aufgaben verwenden, und zum anderen fand er, dass eine solch hohe Auszeichnung für ein Verständnis der Supraleitung angemessener wäre – falls sie denn gelingen würde. Bardeen hatte immer mehr das Gefühl, dass sich das BCS-Trio einer Lösung näherte, was konkret bedeutete, dass man die Umrisse der Wellenfunktion für eine angemessene Schrödinger-Gleichung, die den Grundzustand eines Supraleiters erfassen konnte, zu erkennen schien.
    Anfang 1957 spielte Schrieffer nach dem Besuch einiger wissenschaftlicher Tagungen mit mehreren mathematischen