Ludwig-Maximilians-Universität München
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Quantenphysik

Elementarmagnete im Doppelpack

München, 02.10.2013

Ihrem Ziel, durch präzise Kontrolle von Quantensystemen die Eigenschaften von Festkörpern zu simulieren, sind Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik (MPQ) und der LMU erneut einen entscheidenden Schritt näher gekommen – genauer gesagt, dem Verständnis von ferromagnetischen Festkörperkristallen, in denen elementare Anregungen des Grundzustandes entstehen können. Bereits vor rund 80 Jahren begründete der Physiker Hans Bethe theoretisch, dass es in eindimensionalen Ferromagneten zu gebundenen Zuständen aus zweien dieser sogenannten Magnonen kommen kann. Wie zwei winzige Stabmagnete können dabei zwei Atome aneinander haften bleiben und ein neues Teilchen bilden, das sich im Festkörper bewegt. Den Physikern um Professor Immanuel Bloch (Lehrstuhl für Experimentalphysik an der Ludwig-Maximilians-Universität München und Direktor am MPQ) gelang es nun, solche kleinste mobile magnetische Domänen, sogenannte zwei-Magnonen-Zustände, in einem ultrakalten Quantenkristall direkt nachzuweisen und darüber hinaus deren Ausbreitung zu beobachten (Nature, AOP 25. September 2013). Die Untersuchungen ergänzen die konventionelle Spektroskopie an Festkörperkristallen, die über den Impuls und die Frequenz der Spinwellen Auskunft gibt. Gebundene Anregungszustände beeinflussen z.B. das thermische Verhalten von niedrigdimensionalen Ferromagneten oder die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Quanteninformation in magnetischen Drähten.
Meyer-Streng, MPQ

 

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