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13.02.2009 - PHYSIK

(jtu) Eigentlich sollte Sebastian M?hlbauer, Doktorand bei Professor Peter B?ni am TUM-Lehrstuhl f?r Experimentalphysik, etwas ganz anderes an einer metallischen Verbindung aus Mangan und Silizium messen. Aber Professor Christian Pfleiderer, mit dem M?hlbauer zusammenarbeitet, hatte vergessen, ihn zu bitten die Messanordnung umzubauen. So war das Magnetfeld parallel statt wie geplant senkrecht zum Neutronenstrahl f?r die Messungen am Instrument MIRA am FRM II aufgebaut. Und der Diplom-Physiker ma? Sonderliches: "Auf einmal sah ich auf dem Bildschirm statt der erwarteten zwei Punkte einen Ring aus sechs Punkten." Und zwar bei einer Temperatur von minus 245? Celsius und einem Magnetfeld von 0,2 Tesla, was in etwa dem Feld eines starken Permanentmagneten entspricht.

"Die Wirbelf?den sind ja f?r sich schon ungew?hnlich", erkl?rt Pfleiderer. "Es ist, wie wenn das Metall eine magnetische Suppe ist, in der sich stabile Quantenknoten bilden. Noch verr?ckter ist aber, dass sich diese Wirbelf?den immer entlang dem Magnetfeld ausrichten. Sie verhalten sich wie Partikel, die sich in einem festen K?rper frei bewegen k?nnen." Die magnetischen Momente in Mangansilizium bilden normalerweise eine Helix. Liegen aber drei derartige spiralf?rmige Strukturen sternf?rmig ?bereinander, entstehen daraus schlie?lich die Wirbel.

Die magnetischen Wirbelf?den sind vor allem aber aus ganz anderen Gr?nden interessant. Schon in den 50er Jahren des letzten Jahrhunderts hatte der M?nchner Nobelpreistr?ger Werner Heisenberg vorgeschlagen, nach einer Theorie der Bausteine des Universums zu suchen, die diese Bausteine wie Knoten in einem Medium beschreibt. Diese Idee wurde vom britischen Physiker Tony Skyrme in den 60er Jahren des letzten Jahrhunderts aufgegriffen - die von ihm vorgeschlagenen Teilchen werden deshalb Skyrmionen genannt. Rein mathematisch betrachtet sind die magnetischen Wirbel, die Pfleiderer und Kollegen entdeckt haben, genau solche Skyrmionen.


Am wichtigsten an den magnetischen Wirbelf?den d?rfte jedoch sein, dass die Entdeckung von Pfleiderer und M?hlbauer viele neue Anwendungen verspricht. So vermutet Pfleiderer, dass Mangansilizium nicht das einzige magnetische Material ist, das diese Wirbelf?den ausbildet. Bereits vor 20 Jahren hatte Professor Alex Bogdanov, damals in Donetsk in der Ukraine, jetzt am Leibniz-Institut f?r Festk?rper- und Werkstoffforschung in Dresden, vorhergesagt, dass die magnetischen Knoten, die M?hlbauer und Pfleiderer nun entdeckt haben, in vielen Substanzen vorkommen m?ssten. "Ein weiteres Material haben wir seit unserer ersten Entdeckung in Mangansilizium bereits gefunden", verr?t Pfleiderer. Wenn man lernt, die Entstehung der Knoten zu steuern, kann man v?llig neue Verfahren entwickeln, um mit Hilfe von Magnetismus Informationen zu verarbeiten und zu speichern.


Mehr im Internet:
TU M?nchen, Institut f?r Experimentelle Physik
Silicium - Wikipedia


 

 

 

 

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