Vortragsthema
Prof. Michael Loewenhaupt | ||
Blick ins Innere der Materie | ||
Schon der Blick durch ein Lichtmikroskop kann dem Betrachter eine neue Welt erschließen, die er mit dem bloßen Auge so nicht erkennen kann. Will er aber noch kleinere Strukturen oder gar einzelne Atome „sehen“, so setzt die Wellenlänge des sichtbaren Lichts (typisch einige Hundert Nanometer) eine Grenze für die Auflösung.
Generell gilt: um Strukturen zu erkennen, muss die Wellenlänge der Strahlung, mit der man die Struktur untersuchen möchte, höchstens in der gleichen Größenordnung wie die Abmessungen der Struktur liegen.
Will man also die Anordnungen von Atomen im Festkörper oder in Flüssigkeiten untersuchen, so kann man dies nur durch ein Streuexperiment mit Röntgenstrahlen, Elektronen oder thermischen Neutronen machen. Elektronen und Neutronen sind zwar „Teilchen“, aber was heißt das schon! Unter bestimmten Bedingungen verhält sich jedes Teilchen wie eine Welle, genauso wie sich jede Welle (Licht, Röntgenstrahlung) wie ein Teilchen verhalten kann. Das lässt sich mit dem „gesunden Menschverstand“ zwar nicht verstehen, aber so ist es nun einmal. Das Streuexperiment liefert als Information: wie viel Intensität wird wohin gestreut. Genauer gesagt misst man einen so genannten Wirkungsquerschnitt im reziproken Raum. Daraus kann man, mit etwas Glück, die Struktur der untersuchten Materie im realen Raum rekonstruieren. Neben der Anordnung von Atomen kann man aber auch die Anordnung von magnetischen Momenten in der Materie untersuchen, das heißt, man kann durch ein Streuexperiment auch einen Blick in das Innere von Magneten werfen. Zusätzlich kann auch die Bewegung der Atome und das Wackeln der magnetischen Momente untersucht werden. Ein Neutronen-Spektrometer, mit dem dies alles möglich ist, ist das PANDA Spektrometer, das vom Institut für Festkörperphysik der TU Dresden am Forschungsreaktor in München-Garching betrieben wird. Material zum Vortrag (3,5 MB pdf-Datei) |
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