Quantenchaos im Einkristall

  • 12. March 2012

NMR-Messungen an Fluorkernen bestätigen Chaostheorie für Quantensysteme.

Benno Meier, Jonas Kohlrautz und Jürgen Haase von der Universität Leipzig haben untersucht, wie sich Chaos auf das Verhalten von Quanten-Systemen auswirkt. Mit der Kernmagnetischen Resonanz untersuchten sie das Verhalten eines Systems von wechselwirkenden Spins im Rahmen einer neuen Theorie des Physikers Boris Fine.

Die Forscher vermaßen den Freien Induktionszerfall (free induction decay FID) von 19F in einem CaF2-Einkristall. Sie verbesserten bei ihren Messungen das Signal-Rausch-Verhältnis verglichen mit früheren Messungen um zwei Größenordnungen. So konnten sie das Langzeitverhalten dieses Zerfalls studieren. Ihre Messungen bestätigen eine zeitliche Dynamik, die einer exponentiell abfallenden Cosinusfunktion folgt. Allerdings fanden sie zudem einen zweiten Abklingvorgang, der mit doppelter Zerfallskonstante stattfand. Dieses Ergebnis stimmt mit theoretischen Vorhersagen für den zeitlichen Zerfall der Eigenwerte in chaotischen Vielkörper-Quantensystemen überein.

Ein Besuch von Fine, der heute in Heidelberg forscht, in Leipzig, hatte Meier und Kohlrautz motiviert, zusätzlich zu ihren bestehenden Aufgaben Vorhersagen seiner Theorie zu untersuchen. „Unsere Ergebnisse sind in sehr guter Übereinstimmung mit bisher nicht untersuchten Vorhersagen von Fine“, sagt Meier.

P. Hummel / U. Leipzig

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