Supraleitung


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Teil 4

Supraleitung aus Sicht der Raumwellentheorie

 

Fließt elektrischer Strom durch einen Leiter, so wird durch freie Elektronen Energie transportiert. Hierbei bewegen diese sich durch das Atomgitter des elektrisch leitenden Materials. Bei diesem Vorgang kommt es zu Wechselwirkungen und zu Kollisionen zwischen den verschiedenen Elementarteilchen. Je mehr Energie das Material besitzt, um so stärker sind die Bewegungen im Atomgitter und der elektrische Widerstand nimmt zu. Sinkt hingegen die Temperatur des Leiters, fällt der Widerstand ab. Bis vor ca. 100 Jahren nahm man an, dass dieser Widerstandsabfall kontinuierlich bis zum absoluten Nullpunkt erfolgt. 1911 wurde jedoch entdeckt, dass bei Quecksilber der elektrische Widerstand bei 4,2 Kelvin schlagartig auf Null absinkt. Der erste Supraleiter war entdeckt. Die Temperaturgrenze wird Sprungtemperatur genannt. Durch intensive Forschung wurden bisher mehrere Materialien und Materialgemische mit dieser Eigenschaft gefunden. Die derzeitige Obergrenze von supraleitenden Materialien liegt derzeit bei ca. 138 Kelvin (Stand Feb. 2012). 

Diese hohe Sprungtemperatur ist für die praktische Anwendung sehr erfreulich, da man für praktische Versuche flüssigen Stickstoff problemlos einsetzen kann. Bisher haben viele Forscher versucht, den Effekt der Supraleitung theoretisch zu beschreiben. Die anerkannteste Theorie wurde hierbei von Cooper, Bardeen und Schrieffer entwickelt. Diese hat nur den Nachteil, dass eine Sprungtemperatur über 100 Kelvin aus theoretischer Sicht nicht möglich ist. Eine bessere Beschreibung des Phänomens gab es bisher nicht. An dieser Stelle soll jedoch nicht tiefer auf die bisherigen Vorstellungen eingegangen werden. Vielmehr wird versucht, das Problem der Supraleitung aus Sicht der Raumwellentheorie zu ergründen. 

Gemäß Raumwellentheorie besteht Materie zu 100% aus spiralförmig aufgewickeltem Raum. Bei einer Energieübertragung wird Raum von einer Raumspirale auf eine andere Raumspirale übertragen. Materie kann spontan durch Zusammenballung von Raum entstehen. Im Gegenzug kann Materie auch in Raum zerfallen. Dies wurde ausführlich in der Raumwellentheorie dargestellt und soll an dieser Stelle nicht weiter erläutert werden. 

Die Entstehung bzw. der Zerfall von Materie ist relativ selten. Wie in der Raumwellentheorie erklärt, ist der Raum jedoch ständig bemüht, sich zu verdichten und spiralförmig zusammenzuziehen. In der Quantentheorie ist häufig von einem Brodeln in der Quantenwelt die Rede, ohne genau die Ursache hierfür zu beschreiben. Es ist genau diese Eigenschaft des Raums, welches das Brodeln verursacht. Hierbei entsteht Materie und Energie. Laut Relativitätstheorie und auch der Raumwellentheorie sind diese beiden Dinge äquivalent. Laut Raumwellentheorie ist Materie jedoch verdichteter Raum und die Energiemenge ist mit der Menge des in den Raumwellen vorhandenen Raums gleichzusetzen. Um so mehr Raum eine Raumwelle beinhaltet, um so größer ist ihre Energie. Wenn sich Raum zu Materie, sprich zu einer spiralförmigen Raumwelle, zusammenzieht, wird Im Gegenzug der umgebende Raum gedehnt. Gedehnter Raum ist laut Einstein die Ursache der Gravitation. Somit ist die Kräftebilanz ausgeglichen. Auf der einen Seite entsteht Materie bzw. Energie auf der anderen Seite entsteht das genau Gegenteil, Gravitation. Was hat dies aber mit der Supraleitung zu tun? 

In einem Körper sind die einzelnen Atome gitterförmig angeordnet. Jedes Elementarteilchen besteht aus einer spiralförmigen Raumwelle. Jede Raumwelle ist bestrebt, soviel wie möglich Energie, sprich Raum, aus seiner Umgebung aufzunehmen. Dies führt aber zur Dehnung des umgebenden Raumgefüges. An jedem beliebigen Punkt des umgebenden Raumgefüges kann es wiederum zur Zusammenballung des Raums kommen. Hierbei wird versucht, den angrenzenden Raumwellen Raumanteile zu entziehen. Die bereits spiralförmig aufgewickelten Raumgebiete stellen jedoch eine stabilere Raumform dar und werden in der Regel die Oberhand gewinnen. Jedoch brodelt es ständig zwischen den Elementarteilchen. Der Raum wird ständig gedehnt und gestaucht, verschoben und verzogen. Man spricht auch vom Quantenschaum. Durch diese chaotischen Vorgänge im Raumgefüge zwischen den einzelnen Spiralwellen werden die Elementarteilchen stark von ihren Bahnen abgelenkt. Als Folge dessen schwingen sie um ihren Platz im Atomgitter hin und her. 

Wie erwähnt, ist eine Energieerhöhung gleichbedeutend mit einer Zuführung von zusätzlichen Raumteilen. Erwärmt man einen Körper, so wird ihm zusätzlicher Raum zur Verfügung gestellt. Dieser wird nun im Körper verteilt. Ein Teil wird in den spiralförmigen Raumteilen, sprich Elementarteilchen, eingelagert, der andere Teil verbleibt ungebunden zwischen den Elementarteilchen. Da nun mehr Raum zwischen den Teilchen vorhanden ist, wird auch das Brodeln in der Quantenwelt stärker und die angrenzenden Raumspiralen schwingen stärker um ihre Ruhelage. 

Legt man ein elektrisches Feld an einen Körper an, so wandern die Elektronen durch diese brodelnde Quantenwelt. Die Raumwellen der Elektronen werden von dieser stark bewegten Raumstruktur beeinflusst. Sie können nicht geradlinig hindurch, sondern müssen jede Delle, Biegung und Krümmung des Raums zwischen den Elementarteilchen durchlaufen. Je stärker das Brodeln um so mehr bewegen sich auch die Atome um ihre Ruhelage und die Wahrscheinlichkeit einer Kollision wächst. Der elektrische Widerstand steigt. 

Kühlt man einen elektrischen Leiter ab, so entfernt man Raum aus dem Gesamtgefüge. Die Quantenfluktuationen zwischen den Elementarteilchen verringern sich. Die Atome schwingen weniger stark. Das ständige Hin und Her von Raumteilen zwischen den Raumspiralen und den angrenzenden Raumbereichen verringert sich. Bei den supraleitenden Materialien gewinnen die Raumspiralen bei der Sprungtemperatur schlagartig die Oberhand. Sie wickeln den umgebenden Raum auf und ziehen das angrenzende Raumgefüge glatt. Vergleichen könnte man dies mit einem Schnapprollo am Fenster. Man kann die Unterkante der Stoffbahn hin und her ziehen bzw. an beliebigen Stellen des Fensters positionieren. An einer bestimmten Stelle überwindet der Federmechanismus jedoch die Schwerkraft und wickelt das Rollo schlagartig auf. 

Durch das Aufwickeln des Raumgefüges verschwindet plötzlich das Brodeln im Raum. Der Raum wird glatt gezogen und die Atome werden im Atomgitter stabilisiert. Durchwandernde Elektronen werden nicht mehr behindert und kommen mühelos durch das Material hindurch. Der elektrische Widerstand ist Null. Das Material ist supraleitend. 

Auch wenn die Atome plötzlich aufhören zu schwingen, so ist die Gesamtenergie des Materials beim Sprung nicht geringer geworden. Energie ist gleich Raum. Die Raumspiralen der Elementarteilchen haben den überschüssigen Raum zwischen den Teilchen aufgewickelt. Die Summe des im System vorhandenen Raums, und somit seiner Energie, ist konstant geblieben. Obwohl die Atome nicht mehr die Schwingungsenergie besitzen, so haben sie jedoch diese zusätzliche Energie in ihren Spiralen aufgewickelt.   

Unterhalb der Sprungtemperatur befinden sich viele Elektronen auf einem annähernd gleichen Energieniveau. Dies bedeutet, dass ihre Eigenfrequenzen und ihre Vorwärtsgeschwindigkeiten nahezu identisch sind. Gleich geladene Spiralwellen können sich aber nur gegenseitig abstoßen, wenn mindestens eine der beiden genannten Größen voneinander abweicht. Finden sich 2 Spiralwellen mit annähernd gleichen Werten, so können diese parallel aneinander andocken und sich quasi zu einer Spiralwelle vereinigen. Es ist durchaus denkbar, dass sich geringfügige Abweichungen durch spontane Synchronisation ausgleichen werden. Vorstellen kann man sich dies wie bei 2 Spiralfedern gleichen Typs. Sind ihre Vorwärts- und Rotationsgeschwindigkeiten gleich, so kann man diese parallel zusammenfügen und quasi als eine einzige Spiralfeder betrachten. Die Bildung von Cooperpaaren ist also auch im Rahmen der Raumwellentheorie erklärbar. Sinkt die Temperatur noch weiter ab, so werden immer mehr Elektronen und andere Elementarteilchen synchronisiert. Wie in den Thesen zur Lichtausbreitung und zum Atomaufbau bereits dargelegt, bewegen sich letztendlich alle gleichartigen Spiralwellen des gesamten Atomverbandes im Gleichtakt des Bose-Einstein-Kondensats.

Bernd Jaguste
aufgestellt 14. Juni 2003
ergänzt 23. Februar 2012

 

 

Nachsatz

 

Für die hier beschriebene Theorie der Supraleitung sind Phononen nach bisheriger Erkenntnis nicht erforderlich. Vielmehr steht die Frage: Gibt es sie überhaupt? Hierzu wurde in einer Internetdiskussion folgendes Experiment zum Beweis der Existenz von Phononen angeführt:

 

Wenn man Neutronen oder vergleichbare Teilchen auf Festkörper schießt, haben die Neutronen die den Festkörper wieder verlassen Energie verloren. Die herkömmliche Theorie geht davon aus, dass sie an den Phononen gestreut wurden. Also muss es Phononen geben. Die Quelle des Experiments ist mir leider nicht bekannt. Doch unabhängig hiervon sollte unstrittig sein, dass durch Teilchenbeschuss Materialien erwärmt werden können. Wie kann dieser Vorgang aus Sicht der Raumwellentheorie erklärt werden?

 

Wenn man Neutronen, sprich Raumwellen, auf einen Festkörper, also eine Ansammlung von Raumwellen, schießt, verlieren die Neutronen Energie. Laut Raumwellentheorie ist Energieabgabe gleichzusetzen mit einer Abgabe von Raum. D.h., die spiralförmige Raumwelle des Neutrons wird gestreut, sie verliert einen Teil ihres Rauminhaltes. Die Summe des enthaltenen Raums in einem abgeschlossenen System muss aber konstant bleiben (Energieerhaltung). Wo ist also dieser Raum abgeblieben? Im Beschleuniger zerstrahlen die Teilchen in verschiedene Teile. Dies bedeutet, die ursprüngliche Raumwelle spaltet sich in verschiedene kleiner Raumwellen auf. Bei dem hier beschriebenen Experiment ist dies offenbar nicht der Fall. Das Neutron verliert Energie und erwärmt hiermit das beschossene Material. Es wird ein Raumanteil des Neutrons in den Bereichen zwischen den Elementarteilchen eingebaut. Der verbliebene Rest verlässt die Probe als kleinere, spiralförmige Raumwelle. Es hat Energie, sprich Raum, abgegeben. Der freie, nicht mehr spiralförmig aufgewickelte Raum wird in der Probe eingelagert. Wie in den Ausarbeitungen zur Supraleitung erläutert, führt dies automatisch zur Erhöhung der Quantenfluktuation innerhalb des Materials, was wiederum eine stärkere Eigenbewegung der Atome verursacht. Die Probe wird erwärmt. Der Vorgang der Materialerwärmung kann ganz ohne Phononen erklärt werden.

 

Bernd Jaguste

Berlin, 01.07.2003  

 

 

Vorhersage zur Messung von Gravitationswellen

 

Wie bereits mehrfach ausgeführt, ist eine Messung der Gravitationswellen über eine Lasermessstrecke auf Grund der variablen Vakuumlichtgeschwindigkeit (in Abhängigkeit von der lokalen Raumdichte) nicht möglich. Die derzeitigen, mit großem Aufwand betriebenen, experimentellen Versuche, z.B. GEO600, können laut dieser Ausarbeitung nicht funktionieren. Eine Messung der Gravitationswellen ist aus Sicht vieler Wissenschaftler jedoch wünschenswert. Damit könnte viele ungelösten Probleme der Kosmologie geklärt werden. Es muss also nach einem Messverfahren gesucht werden, welches unabhängig von der Lichtgeschwindigkeit funktioniert.

 Laut den Ausarbeitungen zur Supraleitung ist die Quantenfluktuation direkt abhängig von der lokalen Raumdichte. Diese Quantenfluktuation ist gleichfalls die Ursache der experimentell nachgewiesenen Vakuumenergie. Bei der Messung der Vakuumenergie werden zwei Platten in einer Vakuumkammer mit einem genau definiertem Abstand aufgehangen. Durch die auf Grund der Quantenfluktuation spontan im Vakuum entstehenden Elementarteilchen bzw. Energien, werden diese Platten zusammen gedrückt. Da nach diesen Ausführungen die Stärke der Quantenfluktuation direkt von der lokalen Raumdichte abhängig ist, sollte die Stärke der Vakuumenergie gleichfalls von der lokalen Raumdichte bestimmt werden. Eine Messung dieser Energiemenge gibt demnach Aufschluss über die durch uns durchlaufenden Gravitationswellen.

 Im Versuchsaufbau sind, wie bei der Messung der Vakuumenergie, 2 Platten in einer Vakuumkammer aufzuhängen. Die Ablenkung der beiden Platten könnte über einen Laser gemessen werden. Hierbei ist der Laserstrahl schräg auf eine Plattenebene zu richten. Bewegt sich diese Platte, so wird der Laser entsprechend abgelenkt, da der Ausfallwinkel sich ändert. Je länger die Strecke des ausfallenden Laserlichtes ist, je höher ist die Ablenkung und somit die Empfindlichkeit der Versuchsanlage. Damit sollte die riesige Raumwelle des uns täglich umrundenden Mondes hoffentlich nachweisbar sein. Problematisch ist lediglich der durch das Laserlicht verursachte Photonendruck auf der Vakuumplatte. Man muss einen möglichst gleichmäßigen Laser verwenden. Weiterhin könnten durch eine entsprechend große Plattenfläche die Massenträgheit des Systems vergrößert werden. Man sucht ja ohnehin nicht nach Effekten im Millisekundenbereich und würde damit die Störanfälligkeit gegenüber äußeren Schalleinflüssen u.a.m. erhöhen.

Bernd Jaguste

Berlin, 11.08.2003

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