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Im Gespräch mit Roderich Moessner

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Prof. Dr. Roderich Moessner

© DFG / David Ausserhofer

Professor Roderich Moessner erhält zusammen mit Professor Achim Rosch für herausragende Beiträge auf dem Gebiet der stark wechselwirkenden Quantensysteme den Leibniz-Preis 2013. Der Preisträger im Gespräch.

Sie selbst beschreiben Ihr Forschungsthema so: „Wir erforschen Existenz, Eigenschaften sowie mögliche Anwendungen neuartiger Ordnungs- und Unordnungstypen in der klassischen und in der Quantenphysik.“ Was kann sich der Laie darunter vorstellen?

Die Welt besteht aus physikalischer Sicht im Wesentlichen aus nur drei Bausteinen: Elektronen, Protonen und Neutronen. Aber schon ein Blick aus dem Fenster offenbart eine große Vielfalt. Wir als theoretische Festkörperphysiker beschäftigen uns mit verschiedenen Aspekten dieser Vielfalt. Konkret betrachten wir, welche physikalischen Phänomene auftreten – man kennt beispielsweise Metalle, Halbleiter und Magnete. Wir fragen, ob es darüber hinaus noch etwas anderes gibt. Ein Beispiel wären neue Hochtemperatursupraleiter. Ein weiterer Schritt ist, diese Phänomene systematisch zu verstehen, zum Beispiel durch eine Klassifizierung. Und mittels solch einer Systematik können wir versuchen, über Analogien und Abstrahierung gezielt neue, interessante Phänomene zu finden.

Gibt es für die Phänomene, die Sie untersuchen, auch Anwendungen?

Prinzipiell betreiben wir erst einmal Grundlagenforschung. Mögliche Anwendungen stehen also nicht im Vordergrund und erschließen sich ohnehin oft erst im Nachhinein. Und gerade deshalb ist es auch so attraktiv, bei der Max-Planck-Gesellschaft zu arbeiten: Hier erfolgt die Auswahl des Forschungsgebietes zuvorderst danach, wie vielversprechend es wissenschaftlich ist und weniger nach unmittelbarer Anwendbarkeit. Doch oft entstehen auch Anwendungen aus spannenden Phänomenen der Grundlagenforschung. Ein Beispiel ist wiederum die Hochtemperatursupraleitung, die neue Möglichkeiten eröffnet, elektrischen Strom verlustärmer zu transportieren. Das, woran ich gerade konkret arbeite, wird vielleicht – irgendwann einmal – im Bau von Quantencomputern und konkret in besonders robusten Computerarchitekturen Anwendung finden. Dieses Thema ist allerdings auf allen Ebenen noch in der Erforschung. Derzeit haben wir weder einen Quantencomputer noch haben wir Programme für solch eine Computerarchitektur. Daran arbeiten wir und viele andere Forscher derzeit weltweit.

Sie arbeiten im Max-Planck-Institut für Physik komplexer Systeme. Welche besonderen Möglichkeiten bieten sich Ihnen hier?

Der Hauptgrund, warum ich hier arbeite, ist, dass das Institut für meine Forschung und Kollaborationen ein optimales Umfeld bietet. Außerdem ist Dresden eine sehr schöne Stadt. Zusätzlich ist das Ausmaß an Gestaltungsfreiheit, das einem die Max-Planck-Gesellschaft bietet, nach meiner Erfahrung einzigartig. Dabei geht es zum großen Teil um strukturelle Fragen. Bei uns am Institut funktioniert das Zusammenspiel von Wissenschaft mit der Verwaltung zum Beispiel vorbildlich. Das heißt, man kann einen verhältnismäßig großen Teil seiner Energie für die Forschung einsetzen.

Wie ist ihre Arbeit in Dresden organisiert?

Die Grundstruktur unserer Gruppe ist recht traditionell. Besonders ist hingegen, dass wir ein großes Gästeprogramm haben. Viele Forscherinnen und Forscher verbringen hier zwischen zwei Wochen und zwei Jahren ihrer Zeit und arbeiten mit uns zusammen. Dieser Austausch ist einer der Gründe, warum es hier besonders aufregend und lebhaft ist zu forschen – wir können laufend mit vielen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus der ganzen Welt interagieren.

Unser Institutsgebäude gibt für den regen Austausch einen angenehmen und produktiven Rahmen. Wir haben hier zahlreiche Möglichkeiten zum Austausch: Das beinhaltet Konferenzen, spontan organisierte Seminare und Journalclubs oder das Einladen externer Sprecher und Koautoren. Hier hat jeder die Möglichkeit, die Initiative zu ergreifen, um gute Ideen zu verwirklichen.

Wie sieht es mit dem Nachwuchs aus? Gibt es genügend kluge Köpfe, die sich für theoretische Physik interessieren?

Die theoretische Physik ist weiterhin ein attraktives Fach, und wir haben viele Bewerbungen von guten Nachwuchswissenschaftlerinnen und -wissenschaftlern. Ein Pluspunkt ist, dass es Physik und Mathematik auch als Schulfächer gibt. Das ergibt eine „natürliche Anziehungskraft“, die anderen Fächern fehlt. Die Nachwuchswissenschaftler, die als Diplomanden, Doktoranden oder Postdocs zu uns kommen, können sich hier gut entfalten. Wir geben uns natürlich auch große Mühe, ihnen ein gutes Forschungsumfeld und gute Aus- und Weiterbildungsmöglichkeiten zu bieten. Unser Ziel ist es, dass sie nach ihrem Studium oder ihrer Promotion sich so weit entwickelt haben, dass sie selbstständig forschen und eine akademische Karriere einschlagen oder aber zum Beispiel auch in die Wirtschaft gehen können.

Was ist so spannend an Ihrem Forschungsgebiet?

Die theoretische Festkörperphysik befasst sich mit sehr elementaren Fragen. Welche Formen von Ordnung gibt es im Universum? Gleichzeitig arbeiten wir nah an der Materialphysik. Besonders reizvoll ist, dass unsere Vorhersagen innerhalb einiger Monate bis weniger Jahre tatsächlich überprüft werden können und vielleicht auch irgendwann zu Anwendungen führen.

Als Forscher sucht man jeden Tag interessante Fragen und deren Antworten. Oder interessante Antworten und die dazugehörigen Fragen. Das Ganze ist meistens sehr anspruchsvoll, selten langweilig und immer faszinierend.

Welche Ihrer Vorhersagen ist denn rasch auch experimentell überprüft worden?

Da möchte ich ein Beispiel aus der Quantenhallphysik nennen, in der es notorisch schwierig ist, Vielteilchenzustände vorherzusagen. Wir haben vor einiger Zeit einen Ladungsdichtewellenzustand vorhergesagt, der dann auch wenige Jahre später tatsächlich gemessen wurde. Die beteiligten Experimentalphysiker kannten übrigens unsere Ergebnisse gar nicht. Erst als sie ihre Messungen vorstellten, wurden sie darauf hingewiesen, dass die beobachteten Phänomene zum Teil schon theoretisch vorhergesagt worden waren. Für die nächsten Jahre hoffe ich auf interessante Experimente zum Zusammenhang zwischen Unordnung und topologischen Phasen. Da gibt es eine Reihe von Vorhersagen, wie Unordnung topologische Effekte sichtbar machen kann, die sonst nicht ohne Weiteres experimentell nachzuweisen sind.

Wie investieren Sie das Preisgeld des Leibniz-Preises?

Ich habe vor, mir ein vielversprechendes Thema auszusuchen, das ich gerne intensiver bearbeiten würde. Inhaltlich wird zum Beispiel die Quanteninformationstheorie eine Rolle spielen. Das ist ein junges Feld mit vielen offenen Fragen. Auch auf dem Feld, auf dem ich gerade hauptsächlich arbeite, topologische Phänomene in der Festkörperphysik, geht es gut voran. Wir haben viel guten Nachwuchs, viele interessante Probleme und viele Fortschritte sowohl methodischer als auch konzeptioneller Natur. Ich bin sehr zuversichtlich für die weitere Entwicklung und werde versuchen, meinen Teil beizusteuern.

Das Preisgeld ermöglicht es vor allem, Stellen für talentierte Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter zu schaffen. Bei der Forschungsarbeit ist grundsätzlich das Team der Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter besonders wichtig. Das gemeinsame Denken in kleinen Gruppen macht außerdem eine Menge Spaß. Ziel ist es, Ideen und Kreativität in der Kooperation fruchtbar so zu bündeln, dass wir zusammen weiterkommen, als uns das alleine gelungen wäre. Zusätzlich brauchen wir für unsere Arbeit häufig auch leistungsstarke Computer.

Welche Auswirkungen hat der Preis auf Ihre Forschung?

Ich hoffe, dass die Verleihung des Leibniz-Preises die Sichtbarkeit unseres Instituts und der hiesigen Forschungsarbeit weiter erhöht. Zusammen mit der Auszeichnung für die Universität in der Exzellenzinitiative wird der Forschungsstandort Dresden dadurch für Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler hoffentlich noch attraktiver. Und ich bin ja auch nicht der erste Dresdener Leibniz-Preisträger der letzten Jahre.

Für mich persönlich ist es natürlich eine große Freude, dass die Arbeit meiner Gruppe solch eine große Wertschätzung erfährt. Wir haben am 28. Januar 2013 zu einem kleinen Festkolloquium eingeladen, wo neben dem gesamten Institut und Kooperationspartnern aus Dresden auch Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter dazu stoßen, die nicht hier arbeiten.

Sie erhalten den Preis gemeinsam mit Professor Achim Rosch aus Köln. Wie eng grenzen Ihre Forschungsfragen aneinander?

Es handelt sich im Großen und Ganzen um das gleiche Forschungsgebiet. Wir haben auch zahlreiche konkrete Kontaktpunkte – ein Beispiel ist die Untersuchung topologischer Ordnungsformen. Professor Rosch erforscht intensiv sogenannte Skyrmionen, und ich habe erst kürzlich im Kontext der Quantenhallphysik Skyrmionengitter und die Anregung dieser Gitter betrachtet. Wir treffen uns auch häufig auf Konferenzen und Workshops.