In Mikrometer-kleinen Metallringen fließt ständig ein Strom – ohne dass von außen Spannung angelegt wird. Die Existenz solcher Dauerströme haben jetzt amerikanische und deutsche Physiker erstmals im Experiment nachgewiesen und gezeigt, dass ihre Eigenschaften erstaunlich gut mit theoretischen Vorhersagen übereinstimmen. Die Ergebnisse ihrer Forschungsarbeiten sind im aktuellen Fachmagazin "Science" veröffentlicht.
Seit den Anfängen der Quantenphysik in den 20er und 30er Jahren des vergangenen Jahrhunderts wurde immer wieder vermutet, dass in winzigen Metallringen elektrische "Dauerströme" fließen können. Diese Ströme sind zwar klein, existieren aber dauerhaft auch ohne angelegte Spannung. Ein experimenteller Nachweis solcher Dauerströme ist jedoch schwierig. Sie können nicht direkt mit einem konventionellen Strommessgerät gemessen werden, da sie ausschließlich in den Metallringen mit einem Durchmesser von etwa einem Mikrometer fließen. Ein Mikrometer entspricht etwa einem Hundertstel des Durchmessers eines menschlichen Haares und ist vergleichbar mit der Größe der
Drähte in einem Silizium-Computerchip.
In bisherigen Experimenten wurde daher versucht, die Dauerströme anhand des von ihnen verursachten Magnetfeldes nachzuweisen. Ein Magnetfeld wird immer erzeugt, wenn ein Strom durch einen Drahtfließt. Hierzu wurden hochempfindliche Magnetfeldsonden eingesetzt, so genannte SQUIDs (Superconducting Quantum Interference Device). Die Ergebnisse dieser Experimente waren allerdings widersprüchlich und wichen zum Teil weit von den theoretischen Vorhersagen ab.
Miniatursprungbrett als Messwerkzeug
Die jetzt an der amerikanischen Yale Universität unter der Leitung von Jack Harris durchgeführten Experimente beruhen auf einer anderen und neuartigen Strategie. Die Metallringe wurden auf die Spitze eines Nanokantilevers - einer Art schwingendem Miniatursprungbrett - aufgebracht. Der in den Ringen fließende Strom führte zu einer magnetischen Kraft auf den Kantilever und konnte so mittels der dadurch veränderten Schwingungen des "Sprungbretts" nachgewiesen werden. Nach langjähriger Optimierung ist es mit Hilfe dieses Verfahrens gelungen, die Dauerströme viel präziser als bisher nachzuweisen und zu vermessen.
Elektronenbewegung als Ursache
Die Existenz der Dauerströme ist auch für Fachleute überraschend, da sie in gewöhnlichen, nicht supraleitenden Metallen auftreten, in denen gemeinhin Ströme aufgrund des elektrischen Widerstands nur bei angelegter Spannung fließen können. Die gemessenen Dauerströme beruhen auf einem Effekt der Quantenphysik, der die Bewegung von Elektronen in Metallen beeinflusst. Letztlich kann man sie sich als Ausdruck derselben Bewegung vorstellen, die es den Elektronen im Atom erlaubt, unaufhörlich um den Atomkern zu kreisen.
Experimente bewtätigen theoretische Vorhersagen
Die theoretischen Vorhersagen für diese Experimente gehen zurück auf eine 15 Jahre alte Doktorarbeit von Felix von Oppen, der jetzt am Dahlem Center for Complex Quantum Systems an der Freien Universität Berlin forscht. Deren Ergebnisse wurden nun gemeinsam mit den amerikanischen Wissenschaftlern auf die Gegebenheiten der neuen experimentellen Methode erweitert. Insbesondere war es erforderlich, Effekte der Relativitätstheorie, die so genannte Spin-Bahn-Kopplung, in den theoretischen Rechnungen zu berücksichtigen. Nach diesen Anpassungen zeigte sich, dass die Messungen die theoretischen Vorhersagen mit großer Genauigkeit bestätigen.
Die stark verbesserte Messmethode hat nun nicht nur ein altes Rätsel aufgelöst, sondern auch das Tor zu zahlreichen Experimenten aufgestoßen, von denen sich die Wissenschaftler neue Einsichten in das Verhalten von Elektronen in Metallen versprechen. Deren Resultate könnten beispielsweise Metalle
identifizieren, die potentiell als Supraleiter dienen könnten, sowie das Verhalten von Qubits, den Bausteinen eines zukünftigen Quantencomputers, erhellen.
Quelle: ScineXX
PInnwand
2 years ago
By insulaner1946
gruß horst
2 years ago
By insulaner1946
horst laatz
buchenweg 7
23999 insel poel
den 16.10.2009,
überarbeitetam 17.10.2009
hallo maike84,
deinen artikel von ScineXX: "Winzig kleines Perpetuum Mobile entdeckt"
finde ich bedeutend für die erkundung des universums!
vielleicht weißt du einiges über die quantengravitation?
wäre daran interessiert.
ich glaube nicht, daß die wissenschaftler es schaffen,
eine gemeinsame formel für gravitation und
quantenphysik, die "weltformel", zu finden!
genausowenig schafft man es, die explosionskraft des schnellsten 100 meter
läufers und die ausdauer des besten marathonläufers in einen topf zu
schmeißen und daraus sowohl den wiederum besten 100 meter läufer als auch
den ausdauernsten marathonläufer, in einer person, zu schaffen!
zitat auswikipedia:
"quantengravitation"
Bisher widersetzt sich die Gravitation allerdings beharrlich den Versuchen
der Physiker, sie in das Quantenmodell einzufügen. Dieses beruht darauf, dass
alle Kräfte in Elementarportionen, die Quanten, aufgeteilt werden. Die so
zerlegten Kräfte lassen sich in der Quantentheorie und nur dort exakt
berechnen und erklären. Die Gravitation allerdings lässt sich nicht so
einfach zerlegen und so werden heute Theorien aufgestellt, die dies
ermöglichen sollen. Erster Anwärter für die Quantengravitation ist die
Stringtheorie, in der alle Elementarteilchen durch eindimensionale Strings
repräsentiert werden. Allerdings lässt sich diese Theorie nach bisherigem
Kenntnisstand nur in einem 10-, 11- oder 26-dimensionalen Universum
formulieren. Eine Alternative ist die Loop-Quantengravitation, in welcher
auch Raum und Zeit gequantelt sind.
Dies sind nur die meistvertretenen Theorien, daneben gibt es noch eine ganze
Reihe anderer Erklärungsmodelle."
gravitation ist die urkraft, die schon immer
existierte und immer existieren wird, in unterschiedlicher qualität!
das universum ist wie ein uferloses meer, voller quallen!
die quallen sind die galaxien mit ihren spiralarmen und sie bewegen
sich wie quallen.
so wie die quallen driften auch die galaxien im
endlosen, 4 dimensionalen und gekrümmten raum, in dem auch die zeit gekrümmt
ist.
wer die urgeschichte des universums erkennen will, muß schneller als das
licht sein!
aber das licht verschwindet in den schwarzen löchern!
also müßte man schneller als das licht, durch ein schwarzes loch reisen!
der weg durch das zentrum eines schwarzen loches, würde sicher
neue welten erschließen!
die galaxien leben und sterben wie die quallen, durch
unterschiedliche verhältnisse oder bedingungen im kosmos
sowie im meer!
die schwarzen löcher, mit ihren zentren, beseitigen diesen natürlichen und
sterbenden müll!
so war es immer und so wird es bleiben!
wenn wir es eines tages, mehr denn jetzt, verstehen
die gravitation und die quantenphysik zu nutzen,
könnten wir die menscheit vor dem untergang retten.
in einer uns jetzt noch nicht bekannten galaxie
werden wir einen erdähnlichen planeten finden!
die wissenschaftler sind uneins über einen möglichen urknall!
vor 13 milliarden jahren soll angeblich der urknall
gewesen sein, kurz darauf alle bis jetzt, von uns, entdeckten
galaxien, mit ihren sonnen und schwarzen löchern entstanden sein.
vor 4, 5 milliarden jahren wurde unser blauer planet
mit seinem mond geboren!
der mond entfernt sich momentan jährlich 3,8 cm von unserer erde.
die gravitation beeinflußt das naturgeschehen, wie klima und
naturkatartophen, die menschen werden größer und intelligenter, im
durchschnitt, schon seit dem es menschen auf diesem planeten gibt!
unsere erde ist am sterben, besonders in abhängigkeit
von der sonne!
natürliches sterben bedeutet neues leben in höherer qualität - so
war es schon immer, in dem aus lauter endlichkeiten
bestehenden unendlichen universum!
mit einem urkanall wäre der kosmos überfordert
gewesen!
aus nichts entsteht nichts!
in diesem sinne...
gruß
horst laatz - insel poel - mecklenburg.
telefon: 038425 42544
mail: horst_la@hotmail.de
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