Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie Neutronen "umgedreht" werden - Magnetisierung in ultradünnen Schichten geklärt

11.07.2005


RUB-Physiker in Physical Review



Wie verhalten sich Neutronen in einer ultradünnen magnetischen Schicht, wenn das magnetische Moment der Neutronen mit der Magnetisierung der Schicht in Wechselwirkung tritt? Diese fundamentale quantenmechanische Frage klärten Physiker der RUB um Dipl.-Phys. Florin Radu (Lehrstuhl für Experimentalphysik, insbesondere Festkörperphysik, Prof. Dr. Dr. h.c. Hartmut Zabel) mittels Experimenten und theoretischen Berechnungen. Die Forscher konnten zeigen, dass nach dem Eintauchen eines Neutrons in eine magnetische Schicht sein magnetisches Moment sich nach der Magnetisierungsrichtung innerhalb des Kristalls ausrichtet. Dieses Ergebnis, das im Einklang mit der Quantenmechanik steht, beendet eine Jahrzehnte währende widersprüchliche experimentelle Situation und eine hitzige Debatte unter Fachleuten. Ihre Ergebnisse haben die Forscher in der renommierten Zeitschrift "The Physical Review" der American Physical Society veröffentlicht.

... mehr zu:
»Magnetisierung »Neutron »Radu »Schicht


Neutronen tasten Magnetismus ab

Neutronen sind Elementarteilen, die in den Kernen aller Elemente vorkommen. Sie werden in Reaktoren durch Spaltung freigesetzt und dienen entweder der Energiegewinnung oder der Erforschung der Struktur der Materie. Sie haben ein magnetisches Moment, ähnlich einer magnetischen Kompassnadel, mit Hilfe derer sie den Magnetismus in Flüssigkeiten und Kristallen auf atomarer Basis abtasten können.

Hitzige Debatte beendet

In physikalischen Experimenten kann man die magnetische Orientierung der Neutronen ausrichten, solange sie durch Luft oder Vakuum fliegen (in der Abb. große rote Kugel). "Die entscheidende Frage ist aber: Ändert sich ihre Orientierung, nachdem sie in eine magnetische Schicht eintauchen, und wenn ja wie?", erklärt Florin Radu. Physikalisch ausgedrückt: Richtet sich der Neutronenspin in der magnetischen Probe gemäß dem sog. Zeeman-Effekt richtungsgequantelt bezüglich der magnetischen Induktion in der Probe aus (kleine rote Kugel), oder folgt er der Quantisierungsachse, die außerhalb der Probe präpariert wurde (kleine helle Kugel)? Dieses Problem war in der Literatur bislang ungelöst und wurde in der Vergangenheit hitzig debattiert.

Neue Technik nagelt magnetische Ausrichtung fest

Florin Radu hat zu dieser Fragestellung spezifische Experimente und gleichzeitig Modellrechnungen durchgeführt. Die Resultate zeigen eindeutig, dass nach Eintauchen der Neutronen in die magnetische Schicht sich ihre magnetische Orientierung nicht mehr nach dem äußeren Zustand richtet, sondern ganz nach der Magnetisierungsrichtung (M) innerhalb des Kristalls (langer schwarzer Pfeil). "Obwohl dieses Ergebnis im Einklang mit der Quantenmechanik ist und das Rätsel theoretisch gelöst war, war bisher die experimentelle Situation alles andere als eindeutig", erläutert Prof. Dr. Hartmut Zabel. Nur mit Hilfe einer neuen Technik, die es ermöglicht, die magnetischen Domänen auszurichten und in einer vorgegebenen Richtung "festzunageln", konnte jetzt die experimentelle Lage einwandfrei geklärt werden. Aus dieser Erkenntnis ergeben sich auch neue Messmethoden.

Förderung

Die Forschungsarbeiten wurden durch den Sonderforschungsbereich 491 "Magnetische Heteroschichten: Struktur und elektronischer Transport" und durch das Bundesforschungsministerium ("Betrieb und Weiterentwicklung eines Neutronenreflektometers (ADAM) am Hochflussreaktor des Instituts Laue Langevin in Grenoble, Frankreich") gefördert.

Titelaufnahme

F. Radu, V. Leiner, M. Wolff, V. K. Ignatovich and H. Zabel: Quantum State of Neutrons in Magnetic Thin Films. In: PHYSICAL REVIEW, B 71, 214423 (2005)

Weitere Informationen

Dipl.-Phys. Florin Radu und Prof. Dr. Hartmut Zabel, Institut für Experimentalphysik der Ruhr-Universität Bochum, 44780 Bochum, NB 4/70, Tel. 0234/32-24835 bzw. 23649, E-Mail: radu@spin.ep4.ruhr-uni-bochum.de bzw. hartmut.zabel@rub.de

Dr. Josef König | idw
Weitere Informationen:
http://www.ep4.rub.de

Weitere Berichte zu: Magnetisierung Neutron Radu Schicht

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Neue Harmonien in der Optoelektronik
21.07.2017 | Georg-August-Universität Göttingen

nachricht Von photonischen Nanoantennen zu besseren Spielekonsolen
20.07.2017 | Friedrich-Schiller-Universität Jena

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Einblicke unter die Oberfläche des Mars

Die Region erstreckt sich über gut 1000 Kilometer entlang des Äquators des Mars. Sie heißt Medusae Fossae Formation und über ihren Ursprung ist bislang wenig bekannt. Der Geologe Prof. Dr. Angelo Pio Rossi von der Jacobs University hat gemeinsam mit Dr. Roberto Orosei vom Nationalen Italienischen Institut für Astrophysik in Bologna und weiteren Wissenschaftlern einen Teilbereich dieses Gebietes, genannt Lucus Planum, näher unter die Lupe genommen – mithilfe von Radarfernerkundung.

Wie bei einem Röntgenbild dringen die Strahlen einige Kilometer tief in die Oberfläche des Planeten ein und liefern Informationen über die Struktur, die...

Im Focus: Molekulares Lego

Sie können ihre Farbe wechseln, ihren Spin verändern oder von fest zu flüssig wechseln: Eine bestimmte Klasse von Polymeren besitzt faszinierende Eigenschaften. Wie sie das schaffen, haben Forscher der Uni Würzburg untersucht.

Bei dieser Arbeit handele es sich um ein „Hot Paper“, das interessante und wichtige Aspekte einer neuen Polymerklasse behandelt, die aufgrund ihrer Vielfalt an...

Im Focus: Das Universum in einem Kristall

Dresdener Forscher haben in Zusammenarbeit mit einem internationalen Forscherteam einen unerwarteten experimentellen Zugang zu einem Problem der Allgemeinen Realitätstheorie gefunden. Im Fachmagazin Nature berichten sie, dass es ihnen in neuartigen Materialien und mit Hilfe von thermoelektrischen Messungen gelungen ist, die Schwerkraft-Quantenanomalie nachzuweisen. Erstmals konnten so Quantenanomalien in simulierten Schwerfeldern an einem realen Kristall untersucht werden.

In der Physik spielen Messgrößen wie Energie, Impuls oder elektrische Ladung, welche ihre Erscheinungsform zwar ändern können, aber niemals verloren gehen oder...

Im Focus: Manipulation des Elektronenspins ohne Informationsverlust

Physiker haben eine neue Technik entwickelt, um auf einem Chip den Elektronenspin mit elektrischen Spannungen zu steuern. Mit der neu entwickelten Methode kann der Zerfall des Spins unterdrückt, die enthaltene Information erhalten und über vergleichsweise grosse Distanzen übermittelt werden. Das zeigt ein Team des Departement Physik der Universität Basel und des Swiss Nanoscience Instituts in einer Veröffentlichung in Physical Review X.

Seit einigen Jahren wird weltweit untersucht, wie sich der Spin des Elektrons zur Speicherung und Übertragung von Information nutzen lässt. Der Spin jedes...

Im Focus: Manipulating Electron Spins Without Loss of Information

Physicists have developed a new technique that uses electrical voltages to control the electron spin on a chip. The newly-developed method provides protection from spin decay, meaning that the contained information can be maintained and transmitted over comparatively large distances, as has been demonstrated by a team from the University of Basel’s Department of Physics and the Swiss Nanoscience Institute. The results have been published in Physical Review X.

For several years, researchers have been trying to use the spin of an electron to store and transmit information. The spin of each electron is always coupled...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Recherche-Reise zum European XFEL und DESY nach Hamburg

24.07.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zu Sprachdialogsystemen und Mensch-Maschine-Kommunikation in Saarbrücken

24.07.2017 | Veranstaltungen

Den Geheimnissen der Schwarzen Löcher auf der Spur

21.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Power-to-Liquid: 200 Liter Sprit aus Solarstrom und dem Kohlenstoffdioxid der Umgebungsluft

24.07.2017 | Energie und Elektrotechnik

Innovationsindikator 2017: Deutschland auf Platz vier von 35, bei der Digitalisierung nur Rang 17

24.07.2017 | Studien Analysen

Netzwerke statt Selbstversorgung: Wiesenorchideen überraschen Bayreuther Forscher

24.07.2017 | Biowissenschaften Chemie