SOTT FOKUS: Forscher entdecken Quantenmaterial das allen Regeln der Physik widerspricht

Mit Hilfe eines theoretischen physikalischen Modells haben Forscher der Rice Universität in Houston im US-Bundesstaat Texas ein neues Quantenmaterial gefunden. Die Betonung liegt hier auf theoretisch.
In der Quantenmechanik scheinen die gewöhnlichen Regeln der Physik so nicht zu funktionieren. Seit dem Beginn des letzten Jahrhunderts bietet die damals neu entdeckte Quantenmechanik einen völlig neuen Einblick in unsere Realität, die vielen Gegebenheiten widerspricht die wir für gegeben erachten.

In Sachen Quantenphysik ist wohl den meisten Menschen die Schrödingers Katze bekannt, in der grob gesagt die Frage gestellt wurde ob eine Katze in einer Box tot oder lebendig ist, wenn sie nicht beobachtet wird.

Weyl-Fermionen verhalten sich ähnlich wie Lichtteilchen

Wie dem auch sei, geht es bei der Entdeckung der Forscher um das sogenannte „Weyl-Kondo-Semimetall“:

Die Forscher, die ihre Ergebnisse in den „Proceedings of the National Academy of Sciences“ veröffentlichten, erklären, dass das sogenannte „Weyl-Kondo-Semimetall“ Eigenschaften anderer Materialien teilt, die merkwürdiges Quantenverhalten an den Tag legen. Merkwürdig heißt in diesem Fall: Ihre Beschaffenheit und ihr elektromagnetisches Verhalten lassen sich nicht mit klassischer Physik erklären.

Das Merkwürdige an dem Material besteht in den Weyl-Fermionen die sich masselos verhalten, obwohl sie Masse besitzen.

Diese Eigenschaft kommt daher, weil ihre Energie nicht von Masse abhängt, was wiederum bedeutet, dass sie Ähnlichkeit mit Photonen – Lichtteilchen – haben. Genau wie Lichtteilchen haben sie keine Masse, bewegen sich aber trotzdem extrem langsam.

Es wird vermutet, dass Supraleiter mithilfe von Weyl-Fermionen elektrischen Strom durch ihr Inneres leiten können. Zwar ist die neue Entdeckung theoretisch, dennoch wurden bereits 2015 Weyl-Fermionen, Zitat; „ziemlich sicher nachgewiesen“ und zwar in einem Semimetall namens „Tantalumarsenid“.

Kondo-Effekt erklärt chemische Verunreinigung bei magnetischen Metallen

Die Wissenschaftler haben nun ein Modell einer neuen Art von Quantenmaterial kreiert , das durch Weyl-Fermionen gekennzeichnet ist:

Der Kondo-Effekt – der unter anderem zum Namen Weyl-Kondo-Semimetall führt – erklärt, dass Elektronen innerhalb eines magnetischen Metalls manchmal verstreut liegen, was auf eine chemische Verunreinigung zurückzuführen ist. Dadurch verändert sich die Fähigkeit des Materials, elektrischen Strömen zu widerstehen.

Bei dem Kondo-Effekt soll es sich um den Vorläufer der Weyl-Fermionen handeln.

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