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QUEST - drei Jahre Forschung am Quantenlimit

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Der Exzellenzcluster QUEST - Centre for Quantum Engineering and Space-Time Research - an der Leibniz Universität Hannover wird seit November 2007 innerhalb der Exzellenzinitiative von Bund und Ländern gefördert.

Mit seinen Hauptforschungsbereichen Quanten-Engineering und Raum-Zeit-Forschung ist QUEST der einzige Exzellenzcluster für Physik in Norddeutschland. In seinem jetzt veröffentlichten Zwischenbericht gibt QUEST einen Überblick über aktuelle Forschungsthemen und das, was bisher erreicht wurde.

„QUEST forscht auf Augenhöhe mit internationalen Spitzeninstitutionen an den spannendsten Themen der Physik, Mathematik und Erdvermessung“, so Stephan Weil, Oberbürgermeister der Stadt Hannover in seinem Vorwort. Dass sich QUEST nicht nur weltweit technologische Maßstäbe als Ziel setzt, sondern auch den Wissenschaftsstandort Hannover maßgeblich prägt, verdeutlicht Prof. Dr.-Ing. Erich Barke, Präsident der Leibniz Universität: „Sowohl die visionären Forschungsprojekte an den Schnittstellen zwischen Mathematik, Physik und Geodäsie als auch die erfolgreichen Lernkonzepte innerhalb von QUEST steigern in besonderem Maße die Sichtbarkeit der Leibniz Universität Hannover“.

Ein besonderer Fokus des Berichts liegt laut Prof. Dr. Wolfgang Ertmer, Leiter von QUEST, in der Darstellung der interdisziplinären Forschung, die durch QUEST sowohl an der Leibniz Universität als auch bei den Partnern nachhaltig gestärkt wurde. Die Partnerinstitutionen von QUEST sind neben sechs Instituten der Leibniz Universität das Laser Zentrum Hannover e.V., das Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut) mit dem Gravitationswellendetektor GEO600, die Physikalisch-Technische Bundesanstalt in Braunschweig und das Zentrum für Angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation (ZARM) an der Universität Bremen.

Im Mittelpunkt des Zwischenberichts stehen die insgesamt 24 neuen Forschungs-, sowie neun themenübergreifende Projektgruppen, die so genannten Task Groups. Die Gruppen geben im Zwischenbericht beispielsweise einen informativen Überblick zu ihren aktuellen Forschungsthemen, ihre Aktivitäten im Bereich der Lehre und Nachwuchsförderung oder die nationalen und internationalen Kooperationen.

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler haben sich von Beginn an hohe Ziele gesteckt. Bereits nach etwas mehr als der Hälfte der ersten Förderphase können sie auf bemerkenswerte Erfolge verweisen. Sie sind in aktuelle, internationale Schwerefeld-Satellitenmissionen eingebunden und durch ihre Arbeit bereits jetzt an den Satellitenmissionen der Zukunft beteiligt. Sie arbeiten an transportablen Atomuhren für zukünftige globale Satellitennavigations-Systeme oder entwickeln ultra-präzise Messinstrumente, sogenannte Atom-Interferometer. Das dabei auch immer wieder physikalische Grenzen überschritten werden, zeigt die Entwicklung und der Einsatz eines Quetschlicht-Lasers (squeezed light) im Gravitationswellendetektor GEO600. Die Forscherinnen und Forschern hoffen, mit diesem Lasersystem das natürliche Rauschen von Licht, welches einen Störfaktor bei der Auswertung von Gravitationswellensignalen darstellt, deutlich verringern zu können. Viele der von QUEST entwickelten und getesteten Ideen zur Erhöhung der Sensitivität von Gravitationswellendetektoren werden weltweit übernommen. Die Entwicklung neuartiger optischer Technologien ist ein fundamentaler Bestandteil des Clusters und bildet die Grundlage für einen Großteil der Forschungsarbeiten in QUEST. So werden zum Beispiel besonders stabile und präzise Lasersysteme entwickelt oder auch maßgeschneiderte optische Technologien zur Verfügung gestellt.

Darüber hinaus gibt der Zwischenbericht auch einen Einblick in die Verwaltungsstrukturen des Clusters, die Aktivitäten im Bereich der Öffentlichkeitsarbeit sowie einen Überblick über die von QUEST ins Leben gerufenen Förderprogramme für junge Studierende.

Sie erhalten den zweisprachigen Zwischenbericht (deutsch/englisch) ab sofort im QUEST-Büro (Tel.: 0511 762-17240; E-Mail: office@quest.uni-hannover.de). Der Zwischenbericht ist ebenfalls auch auf der Webseite des Exzellenzclusters verfügbar: http://www.quest.uni-hannover.de

Jessica Lumme | idw
Weitere Informationen:
http://www.quest.uni-hannover.de

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Im Focus: The pyrenoid is a carbon-fixing liquid droplet

Plants and algae use the enzyme Rubisco to fix carbon dioxide, removing it from the atmosphere and converting it into biomass. Algae have figured out a way to increase the efficiency of carbon fixation. They gather most of their Rubisco into a ball-shaped microcompartment called the pyrenoid, which they flood with a high local concentration of carbon dioxide. A team of scientists at Princeton University, the Carnegie Institution for Science, Stanford University and the Max Plank Institute of Biochemistry have unravelled the mysteries of how the pyrenoid is assembled. These insights can help to engineer crops that remove more carbon dioxide from the atmosphere while producing more food.

A warming planet

Im Focus: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...