Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Physik-Studenten aus Braunschweig lüften Geheimnisse der Brownschen Rotation

15.12.2006
Weltweit beachtete Forschungsergebnisse im Grundstudium erzielt

Dem Geheimnis der Brownschen Rotation sind Physik-Studierende der Technischen Universität Braunschweig auf die Schliche kommen. Ihre Ergebnisse sind jetzt in der renommiertesten Physik-Zeitschrift "Physical Review Letters" (8.12.06) veröffentlicht worden. Außergewöhnlich ist, dass die Publikation auf Experimenten fußt, die sie im Rahmen eines Praktikums über Forschung unter den Bedingungen der Schwerelosigkeit im erst zweiten Studienjahr durchgeführt hatten.

Albert Einstein hat 1905 das Phänomen der "Brownschen Bewegung" beschrieben, das auch für Rotationen gelten muss. Er erkannte, dass kleine Partikel, wie zum Beispiel Staubkörner, in Gasen zuckende Bewegungen vollziehen. Von allen Seiten stoßen nämlich die Moleküle der umgebenden Gase an die zwar größeren, aber ausschließlich unter dem Mikroskop sichtbaren Teilchen. Bislang war diese "zappelnde" Rotation nur unzureichend erforscht und noch nicht im Experiment beobachtet worden. Im Sommer 2005 haben die vier angehenden Physiker fünfzehn Abwürfe im Bremer Fallturm durchgeführt und filmisch mit einer Hochgeschwindigkeitskamera dokumentiert. Sie haben dabei die bisher weltweit höchste zeitliche und räumliche Auflösung der Bewegung in verdünnten Gasen erreicht, welche die Mikropartikel im Raum vollziehen.

"Unsere Staubexperimente liefern uns wichtige Informationen über die Entstehung unseres Sonnensystems", erläutert Prof. Dr. Jürgen Blum, Institut für Geophysik und extraterrestrische Physik der TU Braunschweig. "Im Labor und im Fallturm können wir gleichsam künstlichen Planeten bei ihrer Geburt zuschauen. Eine Besonderheit an dieser Fallturmkampagne ist, dass sie ausschließlich von unseren Studierenden durchgeführt wird. Experimentaufbau, -betreuung und -auswertung werden von einem vierköpfigen Team im Rahmen eines Mikrogravitationspraktikums in alleiniger Verantwortung betrieben."

... mehr zu:
»Luft- und Raumfahrt

Folgemessungen können, so Blum, Aufschlüsse über die fundamentale Wechselwirkung zwischen Gasmolekülen und Feststoffpartikeln geben. Sie sollen im Frühjahr 2007 im Bremer Fallturm stattfinden.

Neben dem grundsätzlichen Interesse an dem physikalischen Phänomen gibt es in der Astrophysik auch Anwendungen der Brownschen Rotation: Diese ungeordnete Rotationsbewegung führt im interstellaren Raum dazu, dass die Staubteilchen nicht die perfekte Ausrichtung besitzen, die sie eigentlich aufgrund der Magnetfelder aufweisen müssten. Eine Folge ist, dass das an ihnen gestreute Licht seine Polarisation verändert. In Molekülwolken und in Planetenentstehungsgebieten führt die Brownsche Rotation zu veränderten Stoß- und Wachstumsbedingungen der Staubteilchen und beeinflusst damit die Zeitdauer der Entstehung größerer Körper.

Die Untersuchung der Brownschen Rotation mikroskopisch kleiner Partikel in verdünnten Gasen ist nur unter den Bedingungen der Schwerelosigkeit zu untersuchen. Im Labor führt das Absinken der Teilchen nämlich immer automatisch zu einer Beeinflussung der Rotation der Partikel. Im Fallturm Bremen dagegen herrscht für 4,7 Sekunden ausgezeichnete Schwerelosigkeit, sodass dort die Partikel relativ zum Gas in Ruhe sind. Somit lassen sich Brownsche Bewegung und Brownsche Rotation und deren gegenseitige Beeinflussung untersuchen.

Die fünfzehn Abwürfe im Fallturm Bremen wurden freundlicherweise vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt DLR zur Verfügung gestellt.

Kontakt:

Prof. Dr. Jürgen Blum ist erreichbar am
Institut für Geophysik und extraterrestrische Physik der TU Braunschweig
E-Mail: j.blum@tu-braunschweig.de
Tel.: ++49 (0)531 / 391-5217

Dr. Elisabeth Hoffmann | idw
Weitere Informationen:
http://www.tu-braunschweig.de/
http://www.geophys.tu-bs.de/
http://www.braunschweg.de/stadt-der-wissenschaft

Weitere Berichte zu: Luft- und Raumfahrt

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Radioaktive Elemente in Cassiopeia A liefern Hinweise auf Neutrinos als Ursache der Supernova-Explosion
23.06.2017 | Max-Planck-Institut für Astrophysik

nachricht Individualisierte Faserkomponenten für den Weltmarkt
22.06.2017 | Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH)

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Im Focus: Climate satellite: Tracking methane with robust laser technology

Heatwaves in the Arctic, longer periods of vegetation in Europe, severe floods in West Africa – starting in 2021, scientists want to explore the emissions of the greenhouse gas methane with the German-French satellite MERLIN. This is made possible by a new robust laser system of the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT in Aachen, which achieves unprecedented measurement accuracy.

Methane is primarily the result of the decomposition of organic matter. The gas has a 25 times greater warming potential than carbon dioxide, but is not as...

Im Focus: How protons move through a fuel cell

Hydrogen is regarded as the energy source of the future: It is produced with solar power and can be used to generate heat and electricity in fuel cells. Empa researchers have now succeeded in decoding the movement of hydrogen ions in crystals – a key step towards more efficient energy conversion in the hydrogen industry of tomorrow.

As charge carriers, electrons and ions play the leading role in electrochemical energy storage devices and converters such as batteries and fuel cells. Proton...

Im Focus: Die Schweiz in Pole-Position in der neuen ESA-Mission

Die Europäische Weltraumagentur ESA gab heute grünes Licht für die industrielle Produktion von PLATO, der grössten europäischen wissenschaftlichen Mission zu Exoplaneten. Partner dieser Mission sind die Universitäten Bern und Genf.

Die Europäische Weltraumagentur ESA lanciert heute PLATO (PLAnetary Transits and Oscillation of stars), die grösste europäische wissenschaftliche Mission zur...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Von Batterieforschung bis Optoelektronik

23.06.2017 | Veranstaltungen

10. HDT-Tagung: Elektrische Antriebstechnologie für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

22.06.2017 | Veranstaltungen

„Fit für die Industrie 4.0“ – Tagung von Hochschule Darmstadt und Schader-Stiftung am 27. Juni

22.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Radioaktive Elemente in Cassiopeia A liefern Hinweise auf Neutrinos als Ursache der Supernova-Explosion

23.06.2017 | Physik Astronomie

Dünenökosysteme modellieren

23.06.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Makro-Mikrowelle macht Leichtbau für Luft- und Raumfahrt effizienter

23.06.2017 | Materialwissenschaften