Münster 1999 – wissenschaftliches Programm

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PV: Plenarvorträge

PV VIII

PV VIII: Plenarvortrag

Freitag, 26. März 1999, 08:30–09:15, H1

Das Ganze ist kleiner als das Teil — •Horst L. Störmer — Columbia University, New York, NY und Bell Labs, Lucent

Dinge bestehen aus kleineren Dingen. Diese schlichte Beobachtung bestätigt sich nicht nur im täglichen Leben zu, sondern auch in der Physik. Gegenstände bestehen aus Kompenenten, die aus Molekülen bestehen, die aus Atomen bestehen, die aus Elektronen und Nukleonen bestehen, die aus …. Die makroskopischen Eigenschaften eines Gegenstandes lassen sind jedoch fast niemals direkt von den Eigenschaften seiner mikroskopischen Komponenten herleiten: Kentniss der Eigenschaften von Elektron und Nukleon sagt uns wenig über Supraleitung und noch weniger über die Biologie. Dies veranlaßte Anderson zu seiner vielzitierten Aussage “Mehr ist anders!”, die die Physik der Kondensierten Materie als ein fundamentales, wissenschaftliches Unterfangen unterstrich.

Die vergangenen zwei Jahrzehnte haben uns gezeigt, daß mehr sogar weniger sein kann. Eine Ansammlung von Teilchen kann in ihrer Mitte neue Teilchen erzeugen, die nur einen Teil der Eigenschaften der Ausgangsteilchen tragen. Spin-Ladungs Trennung, wie sie in Modellen für Polyacetylen und hoch-Tc Supraleitung zum Tragen kommen, sind dafür gute Beispiele. Solche Frakionalisierung tritt nirgendwo stärker zum Vorschein als in zwei-dimensionalen Elektronensystemen in hohen Magnetfeldern. Im fraktionierten Quanten Hall Effekt erzeugt die korrelierte Bewegung von vielen Elektronen neue Teilchen mit exakt fraktionierter Ladung: 1/3e, 1/5e, 1/7e... Seltsame Phenomäne stehen damit im Zusammenhang: verschwindender Widerstand und fraktioniert quantisierte Hall Plateaus, scheinbares Verdrängen von enorm hohen Magnetfeldern durch die Bildung von neuen Fermionen sowie deren mögliche Paarung und Kondensation in einen neuen, supraleitungsähnlichen Grundzustand. Es ist noch unklar, ob Fraktionalisierung der Eigenschaften von Teilchen durch die Korrelation zwischen vielen solcher Teilchen in der Physiks weiter verbreitet ist und ob es uns eine neue Perspektive hinsichtlich unseres Verständnis des Ganzen und seiner Teile geben wird.

Die vorgetragenen experimentellen Arbeiten wurden durchgeführt mit D. C. Tsui, A. C. Gossard, L. N. Pfeiffer und vielen anderen Kollegen, hauptsächlich von Bell Labs und Princeton. Sie sind zu zahlreich um sie alle zu listen.