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 Quantenmechanik ist komplex genug – vorerst …
21.04.2017 | Universität Wien

nachricht Tief im Inneren von M87
20.04.2017 | Max-Planck-Institut für Radioastronomie

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: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Im Focus: Leichtbau serientauglich machen

Immer mehr Autobauer setzen auf Karosserieteile aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Dennoch müssen Fertigungs- und Reparaturkosten weiter gesenkt werden, um CFK kostengünstig nutzbar zu machen. Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) hat daher zusammen mit der Volkswagen AG und fünf weiteren Partnern im Projekt HolQueSt 3D Laserprozesse zum automatisierten Besäumen, Bohren und Reparieren von dreidimensionalen Bauteilen entwickelt.

Automatisiert ablaufende Bearbeitungsprozesse sind die Grundlage, um CFK-Bauteile endgültig in die Serienproduktion zu bringen. Ausgerichtet an einem...

Im Focus: Making lightweight construction suitable for series production

More and more automobile companies are focusing on body parts made of carbon fiber reinforced plastics (CFRP). However, manufacturing and repair costs must be further reduced in order to make CFRP more economical in use. Together with the Volkswagen AG and five other partners in the project HolQueSt 3D, the Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) has developed laser processes for the automatic trimming, drilling and repair of three-dimensional components.

Automated manufacturing processes are the basis for ultimately establishing the series production of CFRP components. In the project HolQueSt 3D, the LZH has...

Im Focus: Wonder material? Novel nanotube structure strengthens thin films for flexible electronics

Reflecting the structure of composites found in nature and the ancient world, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have synthesized thin carbon nanotube (CNT) textiles that exhibit both high electrical conductivity and a level of toughness that is about fifty times higher than copper films, currently used in electronics.

"The structural robustness of thin metal films has significant importance for the reliable operation of smart skin and flexible electronics including...

Im Focus: Immunzellen helfen bei elektrischer Reizleitung im Herzen

Erstmals elektrische Kopplung von Muskelzellen und Makrophagen im Herzen nachgewiesen / Erkenntnisse könnten neue Therapieansätze bei Herzinfarkt und Herzrhythmus-Störungen ermöglichen / Publikation am 20. April 2017 in Cell

Makrophagen, auch Fresszellen genannt, sind Teil des Immunsystems und spielen eine wesentliche Rolle in der Abwehr von Krankheitserregern und bei der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Forschungsexpedition „Meere und Ozeane“ mit dem Ausstellungsschiff MS Wissenschaft

24.04.2017 | Veranstaltungen

3. Bionik-Kongress Baden-Württemberg

24.04.2017 | Veranstaltungen

Smart-Data-Forschung auf dem Weg in die wirtschaftliche Praxis

21.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Phoenix Contact übernimmt Spezialisten für Netzleittechnik

24.04.2017 | Unternehmensmeldung

Phoenix Contact beteiligt sich an Berliner Start-up Unternehmen für Energiemanagement

24.04.2017 | Unternehmensmeldung

Phoenix Contact übernimmt Spezialisten für industrielle Kommunikationstechnik

24.04.2017 | Unternehmensmeldung