Ludwig-Maximilians-Universität München
print

Links und Funktionen
Sprachumschaltung

Navigationspfad


Inhaltsbereich

Higgs-Anregungen

Anregung am absoluten Tiefpunkt

München, 26.07.2012

Bei Übergängen zwischen verschiedenen Materiezuständen kann ein besonderer Schwingungszustand entstehen - die sogenannte Higgs-Anregung. Nun konnte dieses Phänomen auch in sehr flachen Systemen nahe dem Temperaturnullpunkt nachgewiesen werden.

Plötzliche Symmetriewechsel spielen in der Physik insbesondere für die Beschreibung von Übergängen zwischen verschiedenen Materiezuständen eine fundamentale Rolle. Ein Beispiel ist die spontane Ausrichtung atomarer Magnete in einem Ferromagneten, der unter die sogenannte Curie-Temperatur abgekühlt wird. In einem solchen Fall kann es zu kollektiven Schwingungen kommen, bei denen sich die einzelnen Teilchen koordiniert bewegen. Folgt diese kollektive Bewegung den Gesetzen der Relativitätstheorie, dann kann ein als Higgs-Anregung bezeichneter Schwingungszustand entstehen.

Flüchtigen Anregungen auf der Spur

Die Higgs-Anregung spielt im Standardmodell der Elementarteilchenphysik eine Schlüsselrolle – hier wird sie Higgs-Teilchen genannt. Auch in festkörperähnlichen Systemen können Higgs-Anregungen entstehen. Ihr experimenteller Nachweis ist allerdings schwierig, da sie in Festkörpern – wie auch in der Elementarteilchenphysik – meist nach kurzer Zeit zerfallen. Besonders kurzlebig sind Higgs-Anregungen in extrem flachen, sogenannten niedrig-dimensionalen Systemen. Bisher war umstritten, ob sie in diesen Systemen überhaupt beobachtbar sind.

Ein unberechenbares Phänomen

Nun gelang es einem Team um Professor Immanuel Bloch, LMU-Physiker und Direktor am MPI für Quantenoptik, in enger Zusammenarbeit mit amerikanische Theoretikern erstmals, Higgs-Anregungen in solchen sehr flachen Systemen experimentell nachzuweisen – und zwar in einem zweidimensionalen Vielteilchensystem aus ultrakalten Rubidiumatomen, das sich in der Nähe eines Phasenübergangs befindet und dort relativistisch beschreiben lässt.

„Das spannende an unserem Ergebnis ist, dass wir Phänomene, die sonst nur bei höchsten Energien auftreten, auch in der Nähe des Temperaturnullpunkts wiederfinden“, sagt Bloch. Zudem beschreiben die Wissenschaftler mit ihren Ergebnissen ein Phänomen, für das zur Zeit keine exakte Berechnung möglich ist – dies macht die Messungen umso wichtiger. (Nature, 26. Juli, 2012)    MPQ/göd

Verantwortlich für den Inhalt: Kommunikation und Presse