Standort: science.ORF.at / Meldung: "Forscher halbieren Elektronen "

Künstlerische Darstellung eines Atoms mit Atomkern und -hülle.

Forscher halbieren Elektronen

Schweizer und deutsche Physiker haben erstmals Elektronen in zwei separate Teile aufgespalten. Dabei entstehen zwei Teilchen, von denen jedes eine bestimmte Eigenschaft des Elektrons trägt.

Quanten 19.04.2012

Für ihr Experiment bestrahlten die Forscher das Metall Strontium-Kupferoxid mit Röntgenlicht. Die Röntgenstrahlung versetzte einige Elektronen der Kupferatome in einen höheren Energiezustand.

Dadurch spalteten sich die Elektronen in zwei Teile auf. Anhand der veränderten Röntgenstrahlung ließen sich die Eigenschaften der neu erzeugten Teilchen bestimmen, wie das Team um Thorsten Schmitt vom Paul Scherrer Institut im Fachblatt "Nature" berichtete.

Spinon und Orbiton

Alle Elektronen besitzen eine als Spin bezeichnete Eigenschaft: Elektronenspins sind eine Art winziger atomarer Magnete, die den Magnetismus von Materialien erzeugen. Gleichzeitig bewegen sich Elektronen auf bestimmten Bahnen, den sogenannten Orbitalen, um den Atomkern. In der Regel gehören diese beiden quantenmechanischen Eigenschaften - Spin und Orbitalmoment - fest zu einem bestimmten Elektron. Dem Forscherteam, zu dem auch Physiker vom Leibnitz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung in Dresden gehörten, gelang es nun erstmals, diese beiden Eigenschaften experimentell zu trennen.

Eines der entstandenen Teilchen, das sogenannte Spinon, trug den Elektronenspin, also die magnetischen Eigenschaften. Das andere Teilchen, das Orbitron, trug das orbitale Moment, also die Kraft der Bewegung um den Atomkern.

Schon länger sei bekannt, dass sich Elektronen in bestimmten Materialien prinzipiell aufspalten können, erklärten die Forscher in einer Mitteilung des PSI. "Bisher fehlte aber die empirische Bestätigung dieser Trennung in voneinander unabhängige Spinonen und Orbitonen", sagte Jeroen van den Brink, Leiter der an der Studie beteiligten Dresdener Theoretikergruppe. "Jetzt wissen wir genau, wo wir diese neuen Teilchen suchen müssen, und werden sie in zahlreichen weiteren Materialien finden.

science.ORF.at/APA/sda

Mehr zu diesem Thema: