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Dresdner und Schweizer Physiker spalten Elektron

Dresdner und Schweizer Physiker spalten Elektron

Physiker eines deutsch-schweizerischen Forschungsteams ist es gelungen, ein Elektron in zwei Teilchen aufzuspalten: ein "Spinon" und ein "Orbiton".

Dresden .

Das Faszinierende: Beide Subteilchen tragen jeweils unterschiedliche Eigenschaften des Elektrons - das Spinon seinen Eigenimpuls und damit die magnetischen Eigenschaften des Elektrons, das Orbiton seine Bewegung um den Atomkern.

Das Team aus Experimentalphysikern des schweizerischen Paul-Scherrer-Instituts in Villingen und aus theoretischen Physikern am Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung (IFW) Dresden haben diese Befunde nun in der Fachzeitschrift "Nature" veröffentlicht. Für ihr Experiment beschossen sie Atome einer Strontium-Kupferoxid-Verbindung mit Röntgenstrahlung aus der Synchrotron-Quelle "Schweiz SLS". Dadurch sprangen einige Elektronen auf höhere Energieniveaus - in Anlehnung an das Planetenmodell als "Orbitale" bezeichnet - und zerfielen in "Spinon" und "Orbiton". Dies sind "Quasi-Teilchen", so benannt, weil sie sich nicht außerhalb von Festkörpern isolieren lassen.

"Schon seit einiger Zeit weiß man, dass sich ein Elektron in bestimmten Materialien prinzipiell aufspalten kann", betonte Jeroen van den Brink, der Leiter der IFW-Theoretikergruppe. "Aber bisher fehlte die empirische Bestätigung dieser Trennung in voneinander unabhängige Spinonen und Orbitonen. Jetzt wissen wir genau, wo wir diese neuen Teilchen suchen müssen, und werden sie in zahlreichen weiteren Materialien finden." Er rechnet damit, dass die Entdeckung in der internationalen Wissenschaftsgemeinde für Aufsehen sorgen wird.

Denn auch wenn der Weg bis dahin sicher noch weit ist: "Spinon" und "Orbiton" könnten sich als wichtige Schlüssel erweisen, um künftig einmal Kabel und elektrische Geräte zu konstruieren, die Strom bei Zimmertemperatur widerstandslos leiten - was für die Volkswirtschaft und die Umwelt enorme Fortschritte und vor allem Energieersparnisse bedeuten würde.

Dahinter steckt der bereits seit längerem bekannte "Supraleit-Effekt", der bisher allerdings nur bei sehr tiefen Temperaturen funktioniert. Immerhin ist es Physikern und Materialwissenschaftlern in den vergangenen Jahrzehnten gelungen, neue Werkstoffe (vor allem Hightech-Keramiken) zu finden, die nicht mehr nur mit dem teuren Helium tiefgekühlt werden müssen, sondern die auch bei einer relativ preisgünstigen Stickstoff-Kühlung noch supraleitend arbeiten.

Darauf basiert zum Beispiel das Supratrans-Projekt des IFW, das künftig zu extrem energiegenügsamen, leisen und über der Fahrbahn schwebenden Straßenbahnen und anderen Fahrzeugen führen soll. Heiko Weckbrodt

Mehr Infos im Netz: computer-oiger.de

Aus den Dresdner Neuesten Nachrichten vom 19.04.2012

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