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Experiment überprüft Theorie

Universität zu Köln

Ketten von magnetischen Kupferatomen zeigen eine interessante Änderung ihres Quantenzustands, wenn ein äußeres Magnetfeld angelegt wird. Was seit 1931 theoretisch bekannt war, konnte nun ein Team Kölner Wissenschaftler in Zusammenarbeit mit der TU Dresden und der Universität Wuppertal im Experiment bestätigen. Die Arbeit wird helfen, die rätselhaften Übergänge zwischen Quantenphasen besser zu verstehen. Die Ergebnisse wurden Fachzeitschrift Science Advances veröffentlicht.

Die Eigenschaften von Materie nahe am absoluten Temperatur-Nullpunkt von -273,15° Celsius werden in entscheidender Weise durch die Quantenphysik bestimmt. Ob ein Material magnetisch ordnet, ob es elektrisch leitend oder gar supraleitend ist, wird unter anderem durch den Quantenzustand festgelegt, den das System am Nullpunkt annimmt. Dieser Zustand kann sich jedoch abhängig von den äußeren Bedingungen ändern, wenn zum Beispiel ein Magnetfeld angelegt wird. Bei einem kritischen Wert findet dann ein Quantenphasenübergang zwischen zwei Quantenzuständen statt. In der Nähe dieses Übergangs werden die Materialeigenschaften von beiden Zuständen beeinflusst und dies führt zu außergewöhnlichen quantenkritischen Phänomenen. {…}

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