Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Suche nach dem leisesten Geräusch des Universums

20.07.2012
Sensibelstes Mikrofon der Welt detektiert winzigste Schallwellen

Schallwellen mit Amplituden, die nur wenige Prozent des Protonenradius betragen: das können Forscher an der Chalmers University of Technology in Schweden mittels eines neuen Detektors messen.


Quanten-Mikrofon mit Schallwellen (Foto: Philip Krantz, Chalmers)

Ihr sogenannte "Quanten Mikrofon" passt auf einen Chip, der nur etwas über einen halben Zentimeter lang ist. Damit der Detektor funktioniert, muss er auf Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt gebracht werden. Auf den minimalen Größenskalen beginnen die mechanischen Schallwellen den Gesetzen der Quantenwelt zu gehorchen. Damit nähern sich die Forscher dem leisestmöglichen "Geräusch" an, dem sogenannten "Phonon". Die Ergebnisse wurden im Fachjournal "Nature Physics" veröffentlicht.

Nicht hörbar

Für Menschen sind die Schallwellen, die in Schweden untersucht werden, nicht nur wegen ihrer äußerst geringen Lautstärke nicht hörbar. Die Frequenz der Wellen beträgt beinahe ein Gigahertz, der entstehende Ton befindet sich 21 Oktaven über dem eingestrichenen A. "Der menschliche Hörbereich liegt etwa zwischen 20 Hertz und 20 Kilohertz. Die Membran im Ohr ist sehr flexibel und reagiert schon auf Auslenkungen in Bereich des Durchmessers eines Wasserstoff-Atoms. Als Schall werden aber auch mechanische Wellen mit winzigen Amplituden bezeichnet", sagt Reinhard Weber von der Karl von Ossietzky Universität Oldenburg http://uni-oldenburg.de gegenüber pressetext.

Die Wellenlänge beträgt lediglich drei Mikrometer. Das Quantenmikrofon besteht aus einem Einzelelektronentransistor, mit dem winzige Spannungsänderungen detektiert werden können. Bei den winzigen Schallwellen handelt es sich um akustische Oberflächenwellen - mechanische Störungen, die sich auf der Oberfläche des Chips, unter dem Detektor, ausbreiten.

Quanten-Effekt

Bei der Bewegung durch die Atome des Halbleiters verändern die Schallwellen deren Ladung, was der extrem sensible Detektor registriert. Auf dem Chip pflanzt sich der Schall zehn Mal schneller fort als in der Luft. Erzeugt werden die Mini-Schallwellen von zwei winzigen Aluminium-Konen, die über ein elektrisches Feld verbunden werden. Auf dem Chip befindet sich zudem eine drei Millimeter lange Echokammer, in der die Schallwellen hin und her geworfen werden. So können die Forscher mit Gewissheit sagen, dass es sich um akustische Wellen handelt.

Die Forschungsergebnisse könnten in Zukunft zu hybriden Schaltkreisen mit elektronischen und akustischen Komponenten führen. Ein Einsatz zur Informationsübertragung in künftigen Quantencomputern wäre theoretisch ebenfalls denkbar. Zudem geben die Experimente den Wissenschaftlern weiteren Einblick in die Quantenwelt. In Zukunft wollen die Forscher sogar Phononen messbar machen, die kleinstmögliche Abweichung von absoluter Stille. "Der Impuls eines Moleküls oder Atoms muss so stark sein, dass er die Nachbarn erreicht, sonst entsteht keine Schallwelle", so Weber.

Markus Keßler | pressetext.redaktion
Weitere Informationen:
http://www.uni-oldenburg.de

Weitere Berichte zu: Amplituden Atom Detektor Geräusch Quantenwelt Schallwelle Universum Welle

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht MADMAX: Ein neues Experiment zur Erforschung der Dunklen Materie
20.10.2017 | Max-Planck-Institut für Physik

nachricht Hochfeldmagnet am BER II: Einblick in eine versteckte Ordnung
20.10.2017 | Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH

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: Salmonellen als Medikament gegen Tumore

HZI-Forscher entwickeln Bakterienstamm, der in der Krebstherapie eingesetzt werden kann

Salmonellen sind gefährliche Krankheitserreger, die über verdorbene Lebensmittel in den Körper gelangen und schwere Infektionen verursachen können. Jedoch ist...

Im Focus: Salmonella as a tumour medication

HZI researchers developed a bacterial strain that can be used in cancer therapy

Salmonellae are dangerous pathogens that enter the body via contaminated food and can cause severe infections. But these bacteria are also known to target...

Im Focus: Hochfeldmagnet am BER II: Einblick in eine versteckte Ordnung

Seit dreißig Jahren gibt eine bestimmte Uranverbindung der Forschung Rätsel auf. Obwohl die Kristallstruktur einfach ist, versteht niemand, was beim Abkühlen unter eine bestimmte Temperatur genau passiert. Offenbar entsteht eine so genannte „versteckte Ordnung“, deren Natur völlig unklar ist. Nun haben Physiker erstmals diese versteckte Ordnung näher charakterisiert und auf mikroskopischer Skala untersucht. Dazu nutzten sie den Hochfeldmagneten am HZB, der Neutronenexperimente unter extrem hohen magnetischen Feldern ermöglicht.

Kristalle aus den Elementen Uran, Ruthenium, Rhodium und Silizium haben eine geometrisch einfache Struktur und sollten keine Geheimnisse mehr bergen. Doch das...

Im Focus: Schmetterlingsflügel inspiriert Photovoltaik: Absorption lässt sich um bis zu 200 Prozent steigern

Sonnenlicht, das von Solarzellen reflektiert wird, geht als ungenutzte Energie verloren. Die Flügel des Schmetterlings „Gewöhnliche Rose“ (Pachliopta aristolochiae) zeichnen sich durch Nanostrukturen aus, kleinste Löcher, die Licht über ein breites Spektrum deutlich besser absorbieren als glatte Oberflächen. Forschern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es nun gelungen, diese Nanostrukturen auf Solarzellen zu übertragen und deren Licht-Absorptionsrate so um bis zu 200 Prozent zu steigern. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler nun im Fachmagazin Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.1700232

„Der von uns untersuchte Schmetterling hat eine augenscheinliche Besonderheit: Er ist extrem dunkelschwarz. Das liegt daran, dass er für eine optimale...

Im Focus: Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

Im Blut zirkulierende Biomoleküle und Zellen sind Träger diagnostischer Information, deren Analyse hochwirksame, individuelle Therapien ermöglichen. Um diese Information zu erschließen, haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT ein Mikrochip-basiertes Diagnosegerät entwickelt: Der »AnaLighter« analysiert und sortiert klinisch relevante Biomoleküle und Zellen in einer Blutprobe mit Licht. Dadurch können Frühdiagnosen beispielsweise von Tumor- sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen gestellt und patientenindividuelle Therapien eingeleitet werden. Experten des Fraunhofer ILT stellen diese Technologie vom 13.–16. November auf der COMPAMED 2017 in Düsseldorf vor.

Der »AnaLighter« ist ein kompaktes Diagnosegerät zum Sortieren von Zellen und Biomolekülen. Sein technologischer Kern basiert auf einem optisch schaltbaren...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Konferenz IT-Security Community Xchange (IT-SECX) am 10. November 2017

23.10.2017 | Veranstaltungen

Die Zukunft der Luftfracht

23.10.2017 | Veranstaltungen

Ehrung des Autors Herbert W. Franke mit dem Kurd-Laßwitz-Sonderpreis 2017

23.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Magma sucht sich nach Flankenkollaps neue Wege

23.10.2017 | Geowissenschaften

Neues Sensorsystem sorgt für sichere Ernte

23.10.2017 | Informationstechnologie

Salmonellen als Medikament gegen Tumore

23.10.2017 | Biowissenschaften Chemie