Ein Karussell dreht sich. Wer es anhält, spürt einen Widerstand – den Drehimpuls. Dieses Naturprinzip gilt auch im Inneren von Kristallen, auf der Ebene einzelner Atome. Doch wie sich Drehimpuls dort verteilt und weitergegeben wird, war lange nicht direkt beobachtbar. Jetzt haben Physiker diesen Prozess erstmals sichtbar gemacht.
Schon vor über 100 Jahren machten Albert Einstein und sein Kollege Wander Johannes de Haas eine merkwürdige Beobachtung: Wenn sich die Magnetisierung eines Metallstabes ändert, fängt er an, sich zu drehen. Das zeigte, dass Magnetismus und Drehbewegung tief miteinander verbunden sind. Doch wie der Drehimpuls im Inneren eines Kristalls zwischen verschiedenen atomaren Schwingungen übertragen wird, blieb seitdem ungeklärt. Einem internationalen Forschungsteam unter Beteiligung des Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) und der Technische Universität Dresden ist es jetzt erstmals gelungen, diesen Vorgang direkt zu beobachten und gezielt zu steuern. Die Ergebnisse erschienen in der Fachzeitschrift Nature Physics.
Grundlagenforschung mit möglicher technischer Relevanz
"Ich finde es außerordentlich ästhetisch, wie physikalische Gesetze direkt durch die Symmetrien der Natur vorgegeben werden", sagt Olga Minakova, die das Experiment leitete. Sebastian Maehrlein vom HZDR und der TU Dresden betont die Bedeutung der Ergebnisse. "Wir haben hier etwas fundamental Neues entdeckt, das hoffentlich in die Lehrbücher eingehen wird."
Langfristig könnten die Erkenntnisse helfen, ultraschnelle Prozesse in Quantenmaterialien besser zu kontrollieren. Solche Materialien gelten als mögliche Grundlage zukünftiger Informations- und Speichertechnologien.
Originalpublikation:
O. Minakova, C. Paiva, M. Frenzel, M. S. Spencer, J. M. Urban, C. Ringkamp, M. Wolf, G. Mussler, D. M. Juraschek, S. F. Maehrlein: Observation of angular momentum transfer among crystal lattice modes, in Nature Physics, 2026.
