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 Bereit für neue Turbulenzen
01.03.2017 | Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation

nachricht Am Rand der Galaxie
01.03.2017 | ESO Science Outreach Network - Haus der Astronomie

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: Forscher ahmen molekulares Gedränge nach

Enzyme verhalten sich im geräumigen Reagenzglas anders als im molekularen Gedränge einer lebenden Zelle. Chemiker der Universität Basel konnten diese engen Bedingungen nun erstmals in künstlichen Vesikeln naturgetreu simulieren. Die Erkenntnisse helfen der Weiterentwicklung von Nanoreaktoren und künstlichen Organellen, berichten die Forscher in der Fachzeitschrift «Small».

Enzyme verhalten sich im geräumigen Reagenzglas anders als im molekularen Gedränge einer lebenden Zelle. Chemiker der Universität Basel konnten diese engen...

Im Focus: Researchers Imitate Molecular Crowding in Cells

Enzymes behave differently in a test tube compared with the molecular scrum of a living cell. Chemists from the University of Basel have now been able to simulate these confined natural conditions in artificial vesicles for the first time. As reported in the academic journal Small, the results are offering better insight into the development of nanoreactors and artificial organelles.

Enzymes behave differently in a test tube compared with the molecular scrum of a living cell. Chemists from the University of Basel have now been able to...

Im Focus: Mit Künstlicher Intelligenz das Gehirn verstehen

Wie entsteht Bewusstsein? Die Antwort auf diese Frage, so vermuten Forscher, steckt in den Verbindungen zwischen den Nervenzellen. Leider ist jedoch kaum etwas über den Schaltplan des Gehirns bekannt.

Wie entsteht Bewusstsein? Die Antwort auf diese Frage, so vermuten Forscher, steckt in den Verbindungen zwischen den Nervenzellen. Leider ist jedoch kaum etwas...

Im Focus: Wie Proteine Zellmembranen verformen

Zellen schnüren regelmäßig kleine Bläschen von ihrer Außenhaut ab und nehmen sie in ihr Inneres auf. Daran sind die EHD-Proteine beteiligt, die Professor Oliver Daumke vom MDC erforscht. Er und sein Team haben nun aufgeklärt, wie sich diese Proteine auf der Oberfläche von Zellen zusammenlagern und dadurch deren Außenhaut verformen.

Zellen schnüren regelmäßig kleine Bläschen von ihrer Außenhaut ab und nehmen sie in ihr Inneres auf. Daran sind die EHD-Proteine beteiligt, die Professor...

Im Focus: Safe glide at total engine failure with ELA-inside

On January 15, 2009, Chesley B. Sullenberger was celebrated world-wide: after the two engines had failed due to bird strike, he and his flight crew succeeded after a glide flight with an Airbus A320 in ditching on the Hudson River. All 155 people on board were saved.

On January 15, 2009, Chesley B. Sullenberger was celebrated world-wide: after the two engines had failed due to bird strike, he and his flight crew succeeded...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

„Microbiology and Infection“ – deutschlandweit größte Fachkonferenz 5.-8. März in Würzburg

01.03.2017 | Veranstaltungen

Nebennierentumoren: Radioaktiv markierte Substanzen vermeiden unnötige Operationen

28.02.2017 | Veranstaltungen

350 Onlineforscher_innen treffen sich zur Fachkonferenz General Online Research an der HTW Berlin

28.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

„Microbiology and Infection“ – deutschlandweit größte Fachkonferenz 5.-8. März in Würzburg

01.03.2017 | Veranstaltungsnachrichten

CeBIT 2017: Automatisiertes Fahren: Sicheres Navigieren im Baustellenbereich

01.03.2017 | CeBIT 2017

Hybrid-Speicher mit Marktpotenzial: Batterie-Produktion goes Industrie 4.0

01.03.2017 | Energie und Elektrotechnik