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News: Reibung bringt Köpfe zum Rauchen

Schlurfen Sie über den Fußboden, und Sie lösen winzige Schallwellen aus, deren Energie sich schnell in Hitze umwandelt. Diese Wellen verursachen den größten Anteil der Reibung, meinen einige Physiker. Doch in gewissen Fällen kann der Widerstand kleiner elektrischer Ströme, die entstehen, wenn zwei Objekte aneinander reiben, auch verlangsamend wirken.
Der erste Hinweis für diese elektrische Reibung erscheint in den Physical Review Letters vom 23. Februar 1998. Physiker haben herausgefunden, daß fester Stickstoff auf einer Bleioberfläche 50 % seiner normalen Reibung einbüßt, wenn das Blei seinen elektrischen Widerstand aufgibt.

Um ein Beispiel für elektrisch erzeugte Reibung zu finden, haben die Physikerin Jacqueline Krim und zwei Studenten der Northeastern University in Boston das, wie Krim sich ausdrückte, "denkbar einfachste Experiment" durchgeführt. Sie plazierten eine dünne, auf ungefähr -188 oC abgekühlte Schicht aus festem Stickstoff auf einem kleinen, mit Blei beschichteten Quarzkristall. Wenn die Kristallatome von einem elektrischen Strom durchflossen werden, vibrieren sie mit einer bestimmten Frequenz. Bleibt der Stickstoff am Blei haften, belastet er den Quarzkristall mit seinem Gewicht, wodurch dieser mit einer geringeren Frequenz vibriert. Die Frequenz kann demnach als Maß für die Reibung dienen.

Wird die Anordnung auf unter 7,2 Kelvin (-265,96 oC) abgekühlt – jener Temperatur, bei der Blei zu einem Supraleiter wird, also allen elektrischen Widerstand verliert –, sollte jegliche elektrische Reibung verschwinden. In Krims Experiment fiel die Frequenz des vibrierenden Kristalls abrupt um 50 % ab. Folglich muß die Hälfte der Reibung zwischen dem Blei und dem Stickstoff durch elektrische Ströme verursacht werden.

Die Experten macht der dramatische Effekt äußerst stutzig. "Ich weiß nicht, wie ich das erklären soll", sagt Uzi Landman, Physiker am Georgia Institute of Technology in Atlanta. Es ist seltsam, bemerkt er, daß die starken Vibrationen des Quarzkristalls nicht genügend Energie liefern, um die Supraleitfähigkeit komplett zu zerstören und eine hohe Reibung zu bewahren. "Was da auch immer abläuft, es ist sehr aufregend", sagt Landman, "und wird viele erhitzte Debatten auslösen".

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