Ludwig-Maximilians-Universität München
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Quantenphysik

Ein Lichtkristall mit Drehsinn

München, 30.10.2013

Ein Team um LMU-Physiker Immanuel Bloch hat eine neue Methode entwickelt, um zweidimensionale Festkörperkristalle in starken Magnetfeldern zu simulieren. So lässt sich das komplexe Verhalten von Elektronen besser erforschen.

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Zyklotron-ähnliche Bewegung der Atome in einem speziell erzeugten Lichtkristall unter Einfluss eines sehr starken effektiven Magnetfeldes. Die experimentell erzeugten effektiven Feldstärken sind für natürlich vorkommende Materialien vergleichbar mit einem Magnetfeld von einigen 10.000 Tesla. Im Experiment wurde sowohl der berühmte Hofstadter-Harper als auch der Quantum Spin Hall Hamilton-Operator verwirklicht.

Seit mehr als 40 Jahren verfolgen Physiker das Ziel, das komplexe Verhalten von Elektronen in zweidimensionalen Kristallen unter dem Einfluss starker Magnetfelder experimentell zu erforschen. Jetzt ist es einem Team von Wissenschaftlern um Professor Immanuel Bloch (Lehrstuhl für Experimentalphysik an der Ludwig-Maximilians-Universität München und Direktor am MPQ) in Zusammenarbeit mit der theoretischen Physikerin Dr. Belén Paredes (CSIC/UAM Madrid) gelungen, mit einer neu entwickelten experimentellen Methode zweidimensionale Festkörperkristalle mit künstlichen Gittern aus neutralen Atomen und Laserlicht zu simulieren. In diesen künstlichen Quantenmaterialien können die Atome effektiven Magnetfeldern ausgesetzt werden, die einige tausende Male stärker sind als es in natürlich vorkommenden Festkörpern zu realisieren wäre.

 

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