Physik-Nobelpreis: Wenn Teilchen Tunnel bauen

Von Michael Globig

Der Earl John Montagu Sandwich liebte es nicht, sein Kartenspiel zu unterbrechen – auch nicht für eine Mahlzeit. Er ließ sich deshalb belegte Weißbrot-Doppelschnitten zubereiten, die er während des Spiels verzehren konnte. Seine Leidenschaft machte ihn unsterblich, seit zweihundert Jahren ist das „Sandwich“ ein vertrauter Begriff.

Ruhm durch Sandwiches wurde nicht nur dem alten Earl zuteil, sondern in der vorigen Woche auch fünf Wissenschaftlern, die mit dem diesjährigen Nobelpreis in den beiden naturwissenschaftlichen Disziplinen ausgezeichnet wurden. Für die Physik sprach ihn das Stockholmer Nobel-Komitee dem 48jährigen Japaner Leo Esaki, der bei IBM in Amerika arbeitet, dem 44jährigen Norweger Ivar Giaever, der für General Electric in den USA tätig ist, und dem 33jährigen Briten Brian Josephson, Vizechef am Physik-Department der Universität Cambridge, zu.

Alle drei erfanden Sandwichspezialitäten. Sandwich à la Esaki: Zwei übereinanderliegende Halbleiterschichten, die durch eine hauchdünne Sperrzone getrennt sind. Sandwich à la Giaever: Eine normalleitende und eine supraleitende Metallschicht, zwischen beiden – gleichsam als Belag – ein Oxidfilm. Sandwich à la Josephson: Zwei supraleitende Schichten, ebenfalls mit einer Oxidhaut dazwischen.

Diesen drei Anordnungen ist eines gemeinsam: Sie offenbaren ihre wahren Vorzüge erst, wenn man eine elektrische Spannung an die Deckschichten anlegt. Dann nämlich wandern überraschenderweise Ladungsträger durch den trennenden „Belag“ zwischen den „Schnitten“. Tunneleffekt nennen die Wissenschaftler diesen Vorgang, den es nach den klassischen Gesetzen der Physik gar nicht geben dürfte.

Quantenmechanik plausibel