In den Kupraten – Materialien auf Kupferbasis – liefern sich die Supraleitung und ein rätselhafter Zustand, die Pseudolücke, einen echten Quantenkampf um die Kontrolle über die Elektronen. Wie Wissenschaftler herausfanden, ist genau dieser Wettstreit die größte Hürde auf dem Weg zur Supraleitung bei höheren Temperaturen.
Das Experiment führte ein internationales Team durch: Theoretiker des Zentrums für computergestützte Quantenphysik des Flatiron Institute (New York, USA) unter der Leitung von Olivier Gingras und Experimentalphysiker des Institut national de la recherche scientifique (INRS, Québec, Kanada). Geleitet wurde die Arbeit von dem Doktoranden Dario Armanno und Professor Fabio Boschini. Sie nutzten die winkelaufgelöste Photoemissionsspektroskopie (ARPES) mit Laserpulsen, um die supraleitende Phase zu „schmelzen“ und zu verfolgen, wie das Material in den Zustand der Pseudolücke übergeht.
Die am 20. Oktober 2026 in der Zeitschrift Nature Physics veröffentlichten Ergebnisse zeigten: Die beiden Phasen bestehen nicht nebeneinander und helfen einander nicht. Sie konkurrieren aktiv. Unter Gleichgewichtsbedingungen kann im Material nur eine von ihnen existieren.
Im supraleitenden Zustand bilden die Elektronen, die sich normalerweise abstoßen, Paare und bewegen sich ohne Widerstand, wie ein Schlitten auf perfekt glattem Eis. In der Pseudolücke fließt der Strom nur in bestimmten Richtungen frei, in anderen nicht. Der Übergang zwischen diesen Zuständen wurde zum Schlüssel für das Verständnis des Mechanismus.
Die theoretischen Berechnungen von Gingras und seinen Kollegen bestätigten das Modell der „konkurrierenden Zustände“. Keine der alternativen Hypothesen – über eine Symbiose oder darüber, dass die Pseudolücke eine „Vorstufe“ der Supraleitung sei – konnte die Daten des Experiments erklären.
Wenn es gelingt, die Bildung der Pseudolücke zu unterdrücken und dabei die Supraleitung zu erhalten, könnte die kritische Temperatur der Kuprate steigen. Derzeit arbeiten selbst die besten von ihnen nur unterhalb von 151 Kelvin – etwa minus 122 Grad Celsius.
Die Entdeckung liefert eine klare Strategie: Statt zu versuchen, die Pseudolücke zu verstärken, muss man lernen, sie zu blockieren. Das ebnet den Weg zu praktischen Materialien, die bei Temperaturen arbeiten können, die den Raumtemperaturen näher kommen.
Die Arbeit zeigt, dass die Quantenkonkurrenz der Phasen kein bloß kurioser Effekt ist, sondern eine reale Einschränkung, die sich überwinden lässt, wenn man die Anstrengungen richtig lenkt.
