Super pris til superledningforsker (24.11.05, 09:10)

NTNU-fysiker Asle Sudbø får prestisjetung pris etter å ha gitt en 90 år gammel forskningsdisiplin kraftig ansiktsløftning.

KONSTRUKTIV OG KREATIV: Asle Sudbø har fått en av de mest prestisjetunge prisene i Norge - nemlig Norges Forskningsråds Pris for fremragende forskning. Prisen er på en halv million kroner. Foto: NTNU Info/Arne Asphjell

Professor i fysikk ved NTNU, Asle Sudbø (44) har fått Forskningsrådets Pris for fremragende forskning 2005. I juryens begrunnelse heter det at Sudbø er en av vår tids mest kreative og produktive teoretiske fysikere. Han har blant annet utviklet nye grunnleggende teorier for de magnetiske egenskapene i høytemperatur superledere, og bidratt til å revolusjonere hele vår forståelse av fenomenet superledning.

Transport av strøm
Hva er nå superledning? Fra dagliglivet vet vi at det alltid koster energi å forflytte materielle objekter. Dette gjelder også elektriske strømmer gjennom metalliske ledere som kopper eller aluminium. Men i 1911 oppdaget den nederlandske fysikeren Heike Kamerlingh Onnes at det gikk an å transportere elektrisk strøm uten motstand, det vil si helt uten tap av energi, hvis temperaturen var tilstrekkelig lav. Onnes fikk nobelprisen i 1913.

Onnes la grunnlaget for en teoretisk forståelse av superledning. Denne teorien ble videreutviklet i 1957, da de amerikanske fysikerne John Bardeen, Leon Cooper og John Schrieffer lanserte sin BCS-teori om superledning. Det neste store fremskrittet kom i 1986, da Johannes Georg Bednorz og Karl Alexander Müller ved IBM-laboratoriet i Zürich oppdaget de såkalte høytemperatur superlederne.

Utviklet komplette teorier
Ifølge BCS-teorien oppstår superledning når de bevegelige ladningsbærerne (elektronene) danner såkalte Cooper-par, dvs at to og to elektroner slår seg sammen og danner en særegen supervæske som flyter motstandsfritt gjennom materialet. Men det skulle snart vise seg at BCS-teorien ikke gjaldt for de nye høytemperatur superlederne. Det var på dette området Asle Sudbø først gjorde seg bemerket i de internasjonale forskningsmiljøne, med nye og grunnleggende teorier.

I en av de mest siterte artiklene i feltet viste Sudbø hvordan strengliknende magnetfeltlinjer, som danner et aggregat med spesielle styrke-egenskaper, både kan smelte og fryse. En forståelse av disse fenomene er helt avgjørende for å kunne utvikle teknisk brukbare materialer, og Sudbø og hans medarbeidere har utviklet en komplett teori for dette viktige området av superlederfysikken.

Samarbeidet med nobelprisvinner
Sammen med blant annet nobelprisvinneren P.W. Anderson utviklet Sudbø deretter et originalt forslag til teori for mekanismen bak høytemperatur superledere. Dette forslaget var basert på en spesifikk mekanisme, den såkalte tunneleffekten, for bevegelsen av Cooper-par fra atomlag til atomlag. Denne teorien har vakt stor oppmerksomhet, selv om den ennå ikke er blitt bekreftet i eksperimenter.

Revolusjonerer vår forståelse
Det neste området Sudbø og hans medarbeidere gikk løs på skulle komme til å revolusjonere vår forståelse av fenomenet superledning ved å påvise hvordan BCS-teorien var utilstrekkelig ved høye temperaturer, og hvilke fysiske mekanismer som faktisk ligger bak overgangen mellom superledende og normal oppførsel som leder. I BCS-teorien skjedde overgangen ved at Cooper-parene ble splittet opp, men i den nye teorien ser vi at Cooper-parene fortsetter å eksistere langt inn i den normale ledertilstanden. Isteden er det en spontan dannelse av magnetfeltløkker, såkalte vortexløkker, som ødelegger supervæskens evne til å bære strøm motstandsfritt etter oppvarming.

Oppsiktsvekkende funn
Det foreløpig siste av de store arbeidene fra Sudbøs og medarbeidernes hånd er en helt ny og oppsiktsvekkende teori for egenskapene til hydrogen ved høyt trykk og lave temperaturer. Denne teorien forutsier eksistensen av prinsipielt nye materialtilstander som aldri tidligere er blitt observert, og for den saks skyld heller ikke forutsagt. Ved vanlig temperatur og trykk er hydrogen en gass av to-atomige molekyler, men ved de ekstreme betingelsene teorien beskriver brytes molekylene ned til frie elektroner og protoner som hver for seg kan danne Cooper-par.

Denne merkelige væsken kan både transportere elektrisk strøm motstandsfritt, og transportere partikler uten å transportere strøm. Denne teorien har vakt stor internasjonal oppsikt, med store oppslag i sentrale vitenskapelige tidsskrifter, og flere forskergrupper ute i verden er i gang med å forberede forsøk med tanke på å etterprøve teoriene.

Har hevet tungregningen
Professor Sudbø har også, sammen med en rekke fremragende studenter, satt en ny standard for databeregninger i fysikken. Mens simuleringer og dataregning tidligere ble klassifisert nærmest som en egen disiplin, har Sudbø hevet tungregningen til en integrert del av teoriutviklingen og samtidig plassert norsk tungregning i den ypperste verdensklassen.

Har løftet superlederfysikken
Asle Sudbø er en usedvanlig forsker som utvilsomt har gjort seg fortjent til å motta Forskningsrådets pris for fremragende forskning, er vurderingene fra juryen. Han har gitt superlederfysikken, en over 90 år gammel disiplin der nobelprisene har kommet på rekke og rad, en kraftig ansiktsløftning. Superlederfysikken er etter Sudbøs arbeid plassert i en mye videre kontekst innenfor fysikken. Sudbø har rett og slett definert det en kan kalle moderniteten i dette spennende forskningsfeltet, heter det i juryens begrunnelse.