Lead
Wir planen experimentelle Studien des Verhaltens von unkonventionellen Supraleiter und europäischen Grossforschungsanlagen wie dem SINQ am PSI.

Lay summary

Inhalt und Ziel des Forschungsprojekts

Im Zentrum unseres Forschungsprojekts stehen von unkonventionellen Supraleitern. Hierbei handelt es sich um Materialien, deren metallische Eigenschaften sich schon im Normalzustand, sich deutlich von deren "normaler" Metalle unterscheiden. Die Ladungsträger in diesen Verbindungen verhalten ich nicht wie freie Leitungselektronen, denn starke Elektron-Elektron Wechselwirkungen dominieren die Physik. Diese Wechselwirkungen führen bereits im Normalzustand zu Phasenübergängen zu sogenannten Ladungs- oder Spindichtewellen welche mit einer Änderung der elektronischen Struktur einhergehen. Bei tiefen Temperaturen wird zudem oft der Übergang zu einem sogenannten Schweren Fermion Verhalten beobachtet. Auf Grund der Wechselwirkungen verhalten sich die Elektronen in einem solchen System, also ob ihre Masse 100 bis 1000 mal schwerer ist als die eigentliche Elektronenmasse. Man kann diesen Zustand leicht durch einen äusseren Parameter wie das Magnetfeld, hydrostatischem Druck oder durch schwache chemische Substitution beeinflussen. Durch stetiges Erhöhen dieses äusseren Parameters bis zu einem kritischen Wert kann das Elektronensystem in einen neuen Zustand übergeführt werden, in dem die Physik dann durch Quantenfluktuationen bestimmt ist.

Wissenschaftlicher und gesellschaftlicher Kontext des Forschungsprojekts

Starke Korrelationen sind eines der grossen ungelösten Probleme in der Physik. In der Vergangenheit haben Untersuchungen der Supraleitung wiederholt zu grossen Durchbrüchen in der Physik geführt: Von technischen Anwendung wie der Kernspinresonanz bis zu Durchbrüchen in der Theorie der Elektron-Phonenwechselwirkung. Wir erachten unkonventionelle Supraleiter als ideale Systeme um starke Wechselwirkungen zu untersuchen.