Vor Kurzem konnte man im Fachblatt Nature – und dann auch im Juni-Heft von bild der wissenschaft – etwas von einem magischen Winkel lesen, über den ich vor allem deshalb staune, weil er ein Thema betrifft, mit dem ich vor einem halben Jahrhundert in meiner Diplomarbeit beschäftigt war. Beim Physikstudium hatte mich das Phänomen der Supraleitung fasziniert, das 1911 entdeckt worden war. Bei tiefen Temperaturen strömen Elektronen ungehindert durch einen Leiter, und eine Erklärung dazu wurde 1957 geliefert. Sie besteht darin, dass sich die negativen Ladungen durch Wechselwirkung mit einem Gitter zu Paaren zusammenfinden, was auf mehr oder weniger magische Weise ihr statistisches Verhalten ändert und sie verlustfrei fließen lässt. Diese zauberhafte Erklärung nennen die Physiker heute „konventionelle Supraleitung“, weil sie etwas noch Wundersameres beobachten konnten – nämlich Supraleitung, die durch einen magischen Winkel zustande kommt. Ausgangspunkt sind zwei Schichten aus Graphen, die dann, wenn sie um etwa 1,1 Grad gegeneinander gedreht werden, supraleitend werden. Man kann es nicht glauben: Man dreht einfach an einem Teppich aus Graphen, und schon nehmen seine Elektronen einen neuen Zustand an. In diesem „topologischen Quantenzustand“, wie die Physiker sagen, verfügen alle Ladungsträger über dieselbe Energie, was es ihnen erlaubt, sich auf die verlustfreie Reise durch das Kohlenstoffgerüst zu machen.
Die Fachwelt murmelt jetzt etwas von einer „unkonventionellen Supraleitung“. Und auch wenn die noch viele Rätsel aufwirft, träumt man in den Laboratorien schon von einer revolutionären Entwicklung der elektrischen Ingenieurskunst, die vor allem den Computerwissenschaften zugutekommen wird. Es gilt, die Kombination aus der Quantenphysik und der mathematischen Disziplin namens Topologie zu nutzen, um die vielen Wege kennenzulernen, die Elektronen in geometrischen Räumen finden und auf denen sie sich auf wundersame Art stützen können. Wenn sich Elektronen in einem Festkörper bewegen, stehen ihnen nicht alle Bereiche zur Verfügung. Sie müssen sich in Bändern aufhalten, wie man sagt. Aber was auf den ersten Blick wie eine Einschränkung erscheint, eröffnet in Wirklichkeit magische Möglichkeiten, wenn man die richtige Winkelstellung findet. Es ist nicht zu glauben, was alles selbst in einfachsten Strukturen enthalten ist und zur Verzauberung der Welt führen kann. Die Materie enthält Wunder über Wunder, und es werden immer mehr, je tiefer man blickt.
