Jaarboek no. 89. 2010/2011 - Koninklijke Maatschappij voor ...

Natuurkundige voordrachten I Nieuwe reeks 89
Het universum in een korreltje roest
90
Figuur 1
Het universele fase diagram van de vreemde supergeleiders. Als functie van een nul-temperatuur controleparameter
(ladingsdichtheid in het geval van cupraten, druk voor de ΄zware fermion΄ systemen) is het mogelijk om
een geordende elektronische toestand tot een einde laten komen in de vorm van een nul-temperatuur quantum
fase-overgang. Precies bij dit punt wordt een quantumkritisch metaal gevormd en dit is blijkbaar een prima
voedingsbodem voor supergeleiding bij een hoge temperatuur.
Deze kruisbestuiving tussen gecondenseerde mate-
rie en hoge energiefysica gaat in feite terug naar de
jaren zestig van de vorige eeuw. Heel recent is er
weer kruisbestuiving van dit soort aan de gang, maar
nu eentje die draait om hypermoderne theoretische
ideeën in de snaartheorie. Deze werpen een nieuw
licht op experimentele ontwikkelingen van de laatste
twintig jaar in de gecondenseerde materie: het
idee dat de vreemde elektronen- systemen die in de
moderne hoge Tc supergeleiders gevormd worden in
feite coderen voor de fysica van zwarte gaten.
Deze ontwikkeling blaast nieuw leven in het relativistische
gedachtegoed van de jaren zeventig.
Stephen Hawking vond toen uit dat een zwart gat,
normaal gesproken slechts pure ruimte-tijd, zich in
combinatie met quantumveldentheorie gaat gedragen
als een eenvoudige, materiële gloeilamp. Met
de straling van moderne snaartheoretische zwarte
gaten is er echter veel meer te beleven. De claim is
dat de geheimzinnige ΄quantum-kritische-΄, ΄zware
Fermi-vloeistof-΄ en ΄hoge Tc supergeleidende΄ toestanden
van de gecondenseerde materie-fysica pre-
cies overeenkomen met de materiële gedragingen
van deze ΄harige΄ zwarte gaten. Tot voor kort werd
aangenomen dat zwarte gaten zich gedragen als
elementaire deeltjes: ze dragen een massa, lading en
impulsmoment, maar verder niets – ΄geen haar΄. De
moderne zwarte gaten zijn veel kleurrijker. Ze worden
omringd door waarschijnlijkheidswolken van
quantummechanische ΄elektronen΄ en een atmosfeer
van ΄laserlicht΄. Deze ΄kapsels΄ coderen op hun beurt
voor het gedrag van de elektronische quantummaterie
zoals dat in aardse laboratoria onderzocht wordt
in moderne stukjes vaste stof.
In 1986 werd de rust in het onderzoek aan supergeleiding
ruw doorbroken door de ontdekking van
koperoxides waarin supergeleiding optreedt bij
temperaturen tot wel 150 Kelvin. De roostervibraties
die volgens de klassieke Bardeen-Cooper-Schrieffer
theorie verantwoordelijk zijn voor het ontstaan van
supergeleiding, geven het op rond de 40 Kelvin en
het was meteen duidelijk dat er iets heel nieuws aan
de hand was. Nadat de hype van de hoge Tc uitge-