Die Forscher der Universität Nottingham haben ein neues Kapitel in der Geschichte des Magnetismus hinzugefügt. Ihre Entdeckung des Altermagnetismus, eines Phänomens, das die Konventionen der Physik herausfordert, scheint eine vollständige Neudefinition unseres Verständnisses der magnetischen Wechselwirkungen zu versprechen und neue Wege in der Erforschung von Supraleitermaterialien zu eröffnen.
Altermagnetismus: Das haben sie über einen Magnetismus entdeckt, der anders ist als alles, was du gelernt hast
Aber was genau ist Altermagnetismus? Um es vollständig zu verstehen, muss man einen Schritt zurücktreten und die bereits bekannten Formen des Magnetismus betrachten.
Der Ferromagnetismus, verantwortlich für die Anziehung zwischen gewöhnlichen Magneten, tritt auf, wenn sich die magnetischen Momente in die gleiche Richtung ausrichten, wie Soldaten im Gleichschritt. Der Antiferromagnetismus hingegen zeigt eine abwechselnde Anordnung, bei der benachbarte magnetische Momente in entgegengesetzte Richtungen zeigen.
Der Altermagnetismus, wie der Name schon sagt, führt eine neue Dimension in dieses Panorama ein. In einem altermagnetischen Material orientiert sich jedes magnetische Moment entgegengesetzt zu seinem Nachbarn, jedoch mit einer subtilen Drehung.
Diese eigenartige Konfiguration verleiht Altermagneten eine einzigartige Kombination von Eigenschaften: die Stabilität und Bereitschaft der Antiferromagneten und die Flexibilität und Kontrollierbarkeit der Ferromagneten.
Aber warum ist diese Entdeckung wichtig für die Supraleitfähigkeit? Alles liegt in einer ihrer einzigartigen Eigenschaften: der Verletzung der Zeitinvarianz. Einfach ausgedrückt, wenn man das „Band zurückspult“ eines physikalischen Systems, das die Zeitinvarianz respektiert, wird sich das System genau so verhalten, wie es sich vorwärts in der Zeit bewegte. Viele physikalische Phänomene, wie die Bewegung eines Pendels oder die Umlaufbahnen der Planeten, haben diese Symmetrie.
Altermagnete scheinen jedoch eine Ausnahme zu bilden. Wenn die Zeit umgekehrt wird, ändert sich ihr magnetisches Verhalten. Diese zeitliche Asymmetrie ist äußerst selten in der Natur und könnte der Schlüssel zum Verständnis der Beziehung zwischen Magnetismus und Supraleitfähigkeit sein.
Supraleiter sind Materialien, die Elektrizität ohne jeglichen Widerstand leiten, aber ihr Betrieb ist eng mit bestimmten Symmetrien der Physik verbunden. Bisher gab es ein „fehlendes Stück“ in unserem Verständnis, wie Magnetismus und Supraleitfähigkeit koexistieren und interagieren könnten. Der Altermagnetismus, mit seiner ungewöhnlichen zeitlichen Asymmetrie, könnte diese Lücke schließen.
https://www.nature.com/articles/s41586-024-08234-x
