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Die Ham­bur­ger La­ser­phy­si­ker ex­pe­ri­men­tie­ren seit Jah­ren an Ato­men bei Tem­pe­ra­tu­ren nahe dem ab­so­lu­ten Null­punkt. Sperrt man diese Atome in ein op­ti­sches Git­ter, eine Über­la­ge­rung von La­ser­strah­len , so ver­hal­ten sie sich wie klei­ne, ein­zel­ne Ma­gne­te. Diese Mi­nima­gne­ten rich­ten sich wie Kom­pass­na­deln auf einem Na­gel­brett in be­stimm­ten Mus­tern aus. Wie genau, das ist ab­hän­gig von der An­ord­nung und der Wech­sel­wir­kung der be­nach­bar­ten Ma­gne­te.

Indem sie das Git­ter mit einer spe­zi­el­len Tech­nik be­weg­ten, konn­ten die La­ser­phy­si­ker aus Ham­burg die Aus­rich­tung der Ma­gne­te nun erst­mals ge­zielt ma­ni­pu­lie­ren. Sie form­ten ver­schie­de­ne Ma­gne­ti­sie­rungs­zu­stän­de und rie­fen die spon­ta­ne Bil­dung von Be­rei­chen glei­cher Ma­gne­ti­sie­rung im Git­ter her­vor. Theo­re­tisch hat­ten Phy­si­ker die­ses Phä­no­men im Ma­gne­tis­mus schon län­ger er­war­tet, ex­pe­ri­men­tell konn­ten sie es nicht be­wei­sen.

Op­ti­on auf schnel­le­re Spei­cher­me­di­en

„Un­se­re Ent­de­ckung mar­kiert einen neuen Zu­gang zum Ma­gne­tis­mus, von dem wir uns in Zu­kunft weit­rei­chen­de Er­kennt­nis­se in der Grund­la­gen­for­schung er­hof­fen“, er­klärt Pro­fes­sor Seng­stock. Bis­her war eine Ver­än­de­rung von Ma­gnet­aus­rich­tun­gen nur sehr ein­ge­schränkt mög­lich, zum Bei­spiel über eine enor­me Er­hit­zung, wobei die Kon­trol­le über den re­sul­tie­ren­den Zu­stand nicht ge­lang.

Mög­li­che An­wen­dungs­ge­bie­te sehen die La­ser­phy­si­ker unter an­de­rem in der Spei­cher­tech­nik, da Com­pu­ter-​Fest­plat­ten auf Ma­gne­tis­mus be­ru­hen. „Das neu ge­ne­rier­te Wis­sen kann dann zu ul­tra-​schnel­le Spei­cher­me­di­en wie USB-​Sticks und Fest­plat­ten füh­ren“, so Pro­fes­sor Seng­stock.

Die Ar­bei­ten des For­scher­teams wur­den am In­sti­tut für La­ser­phy­sik und Zen­trum für op­ti­sche Quan­tentech­no­lo­gi­en des Fach­be­reichs Phy­sik an der Uni­ver­si­tät Ham­burg mit Un­ter­stüt­zung einer Theo­rie-​Ar­beits­grup­pe am In­sti­tut de Ciències Fotòni­ques in Bar­ce­lo­na durch­ge­führt. Fi­nan­zi­ell un­ter­stützt wurde das Pro­jekt von der DFG-​For­schungs­grup­pe „Strong Cor­re­la­ti­ons in mul­ti­fla­vor ul­tra­cold quan­tum gases“ und dem Gra­du­ier­ten­kol­leg „Phy­sik mit neu­ar­ti­gen ko­hä­ren­ten Strah­lungs­quel­len“. Zudem stan­den Mit­tel der Lan­desex­zel­len­zin­itia­ti­ve Ham­burg zur Ver­fü­gung.