Randeffekte in Quantensystem simuliert

Forscher aus Florenz und Innsbruck haben in einem atomaren Quantengas ein physikalisches Phänomen simuliert, das an den Rändern mancher Materialien zu beobachten ist: sogenannte chirale Ströme. Die Forscher berichten nun in der Fachzeitschrift Science über das Experiment, das die Tür für die weitere Aufklärung exotischer Erscheinungen in Festkörpern öffnet. Die Physik von Festkörpern gibt auch heute noch viele Rätsel auf. Neue Möglichkeiten ergeben sich durch Fortschritte in der experimentellen Quantenphysik. Insbesondere haben sich ultrakalte Atome, die in optischen Gittern gefangen und sehr gut kontrolliert werden können, als ideales Werkzeug für die Untersuchung von physikalischen Phänomenen in Festkörpern erwiesen. Eines dieser Phänomene wird im Zusammenhang mit dem Quanten-Hall-Effekt beobachtet: Werden bestimmte Materialen einem starken Magnetfeld ausgesetzt, können Elektronen an den Rändern keine ungestörten Kreisbahnen durchlaufen, stoßen an den Rand und werden dort reflektiert. Dadurch beschreiben sie ,,hüpfende Umlaufbahnen".