Direkt zum Inhalt
Login erforderlich
Dieser Artikel ist Abonnenten mit Zugriffsrechten für diese Ausgabe frei zugänglich.

Quantenphysik: Stringtheorie für Festkörper

Ein typisches Phänomen der Quantenwelt ist die so genannte Verschränkung. Sie wurde bisher nur an einzelnen Teilchen oder winzigen Molekülwolken untersucht, doch auch die Partikel in einem Festkörper können hochkomplexe Quantenzustände bilden. Zu deren Beschreibung eignet sich überraschenderweise die Stringtheorie der Teilchenphysik.
Verschränkung am Beispiel eines Magneten über einem SupraleiterLaden...

Dass ich jemals an einer Konferenz für Stringtheoretiker teilnehmen würde, hätte ich mir bis vor einigen Jahren nicht träumen lassen. Mein Gebiet ist die Festkörperphysik. Wir erforschen Metalle und Supraleiter, die wir im Labor auf Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt abkühlen. Das hat erst einmal nichts mit Stringtheorie zu tun. Deren Experten rechnen mit Energieniveaus weit oberhalb all dessen, was sich im Labor erzeugen oder im bekannten Universum beobachten lässt. Sie erkunden die exotische Physik Schwarzer Löcher und zusätzliche Dimensionen der Raumzeit. Für sie ist die Gravitation die dominante Naturkraft; für mich spielt sie keine Rolle.

Den höchst unterschiedlichen Forschungsgebieten entsprechen zwei einander ziemlich fremde Denkweisen. Stringtheoretiker genießen hohes Ansehen, und ich besuchte ihre Konferenz voll Ehrfurcht vor ihrem mathematischen Können. Mehrere Monate lang hatte ich einschlägige Artikel und Bücher gelesen – und nur zu oft den Faden verloren. Ohne Zweifel würden die Stringtheoretiker mich als ignoranten Anfänger abtun. Umgekehrt waren ihnen die einfachsten Begriffe meines Fachgebiets nicht vertraut. Ich musste erklärende Skizzen zeichnen, die ich sonst nur in Anfängervorlesungen verwende.

Was also suchte ich dort? In den letzten Jahren haben wir Festkörperphysiker verblüffende Beobachtungen gemacht: Unsere Materialien bilden Phasenzustände, die sich nur durch ein zutiefst quantenphysikalisches Naturphänomen erklären lassen. ...

Februar 2014

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum der Wissenschaft Februar 2014

Kennen Sie schon …

Januar 2020

Spektrum der Wissenschaft – Januar 2020

In dieser Ausgabe stellen wir die neuesten Erkenntnisse der Supraleitung vor. Außerdem im Heft: Kooperation statt Konkurrenz in der Tiefsee, Antimaterie und regenerative Energie.

46/2019

Spektrum - Die Woche – 46/2019

In dieser Ausgabe widmen wir uns Supraleitern, der Schizophrenie und dem Trinkwasser.

39/2019

Spektrum - Die Woche – 39/2019

In dieser Ausgabe widmen wir uns dem Quantencomputer, Wäldern und veganen Burgern.

Lesermeinung

Beitrag schreiben

Wir freuen uns über Ihre Beiträge zu unseren Artikeln und wünschen Ihnen viel Spaß beim Gedankenaustausch auf unseren Seiten! Bitte beachten Sie dabei unsere Kommentarrichtlinien.

Tragen Sie bitte nur Relevantes zum Thema des jeweiligen Artikels vor, und wahren Sie einen respektvollen Umgangston. Die Redaktion behält sich vor, Leserzuschriften nicht zu veröffentlichen und Ihre Kommentare redaktionell zu bearbeiten. Die Leserzuschriften können daher leider nicht immer sofort veröffentlicht werden. Bitte geben Sie einen Namen an und Ihren Zuschriften stets eine aussagekräftige Überschrift, damit bei Onlinediskussionen andere Teilnehmer sich leichter auf Ihre Beiträge beziehen können. Ausgewählte Lesermeinungen können ohne separate Rücksprache auch in unseren gedruckten und digitalen Magazinen veröffentlicht werden. Vielen Dank!

  • Quellen

Johnson, C. I., Steinberg, P.: What Black Holes Teach about Strongly Coupled Particles. In: Physics Today 63, S. 29 - 33, 2010

Klebanov, I. R., Maldacena, J. M.: Solving Quantum Field Theories in Curved Spacetimes. In: Physics Today 62, S. 28 - 33, 2009

Sachdev, S., Keimer, B.: Quantum Criticality. In: Physics Today 64, S. 29 - 35, 2011

Sachdev, S.: What can Gauge-Gravity Duality Teach us about Condensed Matter Physics? In: Annual Review of Condensed Matter Physics 3, S. 9 - 33, 2012