Fundamentale Teilcheneigenschaften sichtbar gemacht
Quantenzustände mit ganzzahligem Spin in photonischem Gitter erzeugt.
Effekte der Quantenphysik sind schwer fassbar. Einem Forscherteam um Cornelia Denz von der Uni Münster ist es jetzt gelungen, bestimmte quantenphysikalische Effekte zu simulieren und sichtbar zu machen – mit Licht. In einem speziellen photonischen Gitter breitet sich das Licht nach den Gesetzmäßigkeiten jener Wellenfunktionen aus, die in der Quantenphysik den Spin von Teilchen beschreiben. Die Wissenschaftler konnten erstmals Quantenzustände mit ganzzahligem Spin im Licht durch spezielle optische Wirbel sichtbar machen. Andere Forscher hatten zuvor nur halbzahlige Spin-
Abb.: Die Herstellung des photonischen Lieb-
Der im photonischen Gitter realisierte Spin wird als Pseudospin bezeichnet. „Viele außergewöhnliche elektronische Eigenschaften bekannter Materialien wie Graphen können wir durch diesen Pseudospin sehr gut erklären“, sagt Denz. Die Erkenntnisse seien zudem ein erster Schritt auf dem Weg, höhere Spinzustände zu untersuchen, welche bei den bisher bekannten Elementarteilchen nicht vorkommen. So könne Licht das Verhalten unbekannter und unentdeckter Elementarteilchen vorhersagen.
Die Entdeckung gelang den Wissenschaftlern in einem speziellen photonischen Gitter, das sie durch intensive Laserstrahlen in ein Glasplättchen eingraviert hatten. Dieser Lieb-
WWU / RK