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Neue Perspektiven durch gespiegelte Systeme


Physiker erweitern Möglichkeiten der Materialforschung

Um physikalische Erkenntnisse und Theorien auszudrücken, bedient sich die Wissenschaft der Mathematik. Die ganze Welt lässt sich durch Gleichungen beschreiben - da sind sich alle Physiker einig. Seit mehr als hundert Jahren nutzt man dafür sogenannte hermitesche Gleichungen - benannt nach Charles Hermite. Der französische Physiker hatte eine bestimmte Eigenschaft definiert, die für alle stabilen Systeme mit messbarer Energie gelten. 1998 jedoch veröffentlichte der US-amerikanische Physiker Carl Bender eine Theorie, die diese Denkweise revolutionär verändert hat. Bender behauptete, dass auch Systeme ohne diese hermitesche Eigenschaft messbare Energien aufweisen können, wenn sie eine zusätzliche Symmetrie haben, nämlich wenn sie in Raum und Zeit gespiegelt sind. Diese Systeme nennt man PT-symmetrisch - P für Parity (Parität), T für Time (Zeit). Seit einigen Jahren versuchen Wissenschaftler weltweit, diese PT-symmetrischen Systeme zu ergründen und auf alle Bereiche der Physik anzuwenden.

Physiker der Friedrich-Schiller-Universität Jena sind dem Verständnis der Bedeutung dieser Systeme ein großes Stück näher gekommen. Sie haben herausgefunden, dass auch in PT-symmetrischen Systemen sogenannte topologische Oberflächenzustände existieren können. Steffen Weimann vom Institut für Angewandte Physik berichtet darüber im Fachmagazin "Nature Materials". Auf lange Sicht lassen sich durch diese neuen Erkenntnisse in der Grundlagenforschung ganz neue Materialien entwickeln.

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