Internationales Forschungsteam mit Mainzer und Darmstädter Beteiligung misst Formfaktoren des Neutrons mit bisher unerreichter Präzision. Sämtliche bekannte Atomkerne und damit fast die gesamte sichtbare Materie bestehen aus Protonen und Neutronen – und doch sind viele Eigenschaften dieser allgegenwärtigen Bausteine der Natur noch nicht verstanden. Insbesondere das Neutron als ungeladenes Teilchen verschließt sich vielen Messungen und es gibt auch 90 Jahre nach seiner Entdeckung noch viele offene Fragen, beispielsweise in Bezug auf seine Größe und seine Lebensdauer. Das Neutron besteht seinerseits…

Projektabschluss am Heinz Nixdorf Institut Die sogenannte Tiefenschätzung dient der dreidimensionalen Wahrnehmung von Szenen in Fotoaufnahmen und spielt in Anwendungsbereichen wie der Robotik oder dem autonomen Fahren eine wichtige Rolle. Seit 2019 haben Wissenschaftler*innen des Heinz Nixdorf Instituts der Universität Paderborn gemeinsam mit dem Forschungszentrum L3S der Leibniz Universität Hannover (Arbeitsgruppe Visual Analytics, Prof. Dr. Ralph Ewerth) an maschinellen Lernmethoden gearbeitet, die diesen Prozess universeller und kostengünstiger gestalten sollen. Nach zwei Jahren Laufzeit des Projekts „Schwach überwachtes Lernen von Tiefenschätzung…

Ein internationales Forschungsteam des Exzellenzclusters ct.qmat – Komplexität und Topologie in Quantenmaterialien hat in einem Metall einen vollkommen neuartigen Aggregatzustand nachgewiesen, der durch die Verbindung von vier Elektronen entsteht – bis jetzt kannte man lediglich Elektronen-Paare. Diese Entdeckung könnte zu einer neuen Art von Supraleitung, zu einer gänzlich neuen Forschungsrichtung und zu revolutionären Technologien wie Quantensensoren führen. Die Ergebnisse wurden jetzt in der Fachzeitschrift Nature Physics veröffentlicht. Die verlustfreie Stromleitung – auch Supraleitung genannt – gilt als Hoffnungsträger der Energiewirtschaft….

Computermodellierung erklärt Beobachtungen am schwarzen Loch. In verschiedenen Wellenlängen lässt sich ein gigantischer Teilchenstrahl beobachten, der von der Riesengalaxie M87 ausgestoßen wird. Dr. Alejandro Cruz Osorio und Prof. Luciano Rezzolla von der Goethe-Universität Frankfurt ist es gemeinsam mit einem internationalen Wissenschaftsteam nach aufwändigen Supercomputer-Berechnungen gelungen, ein theoretisches Modell zur Entstehung dieses Jets zu entwickeln. Die berechneten Bilder stimmen außergewöhnlich gut mit den astronomischen Beobachtungen überein und bestätigen Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie. 55 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Jungfrau…

Laser-Emission bei Raumtemperatur nachgewiesen: Halbleiter aus drei Atomschichten könnten Basis für neuartige Laser bilden. Das berichtet ein internationales Team unter Leitung von Physikern der Universität Oldenburg in der Zeitschrift Nature Communications. Kristalle, die nur aus drei Lagen von Atomen bestehen, können bei Raumtemperatur Licht abstrahlen, das dem eines Lasers gleicht. Diese neuartigen Materialien haben damit das Potenzial, als Lichtquellen in miniaturisierten Schaltkreisen oder auch in zukünftigen Quanten-Anwendungen zum Einsatz zu kommen. Das berichtet ein internationales Team um die Oldenburger Physiker…

Nachweis erbracht: Farbzentren in Diamanten lassen sich als Gyroskope einsetzen. Drehen wir unseren Kopf, realisiert unser Gehirn diese Drehung vor allem über den visuellen Eindruck – also über das, was wir sehen. Technische Geräte dagegen setzen auf Gyroskope, sprich Rotationssensoren. Wichtig sind diese unter anderem für die Navigation. So detektiert beispielsweise beim Autopiloten im Flugzeug ein Gyroskop die drei verschiedenen Rotationsarten, die das Flugzeug ausführen kann: Es kann rollen, also einen Flügel nach unten und den anderen nach oben drehen,…

Interaktives Online-Tool des Forschungszentrums Jülich zeigt an, wann Landwirte und Gärtner gießen sollten. Anhaltende Trockenzeiten und Phasen mit starkem Regen haben in den vergangenen Jahren auch in Deutschland zugenommen. Dürreperioden wie im Sommer 2020 stellen Landwirte und Gärtner vor die Herausforderung, ihre Pflanzen mit ausreichend Wasser zu versorgen. Der Wasser-Monitor des Forschungszentrums Jülich kann hier wichtige Informationen liefern: Unter www.wasser-monitor.de lässt sich auf etwa 600 Meter genau ablesen, ob für Pflanzen genügend Wasser zur Verfügung steht oder Landwirte und Hobbygärtner besser…

Künstliche Intelligenz liefert Einblicke in die Funktion von Biomolekülen. Eine neue Analysemethode liefert bislang unerreichbare Einblicke in die extrem schnelle Dynamik von Biomolekülen. Das Entwicklerteam um Abbas Ourmazd von der University of Wisconsin Milwaukee und Robin Santra von DESY stellt die clevere Kombination aus Quantenphysik und Molekularbiologie im Fachblatt „Nature“ vor. Die Forscherinnen und Forscher haben damit verfolgt, wie das photoaktive gelbe Protein (photoactive yellow protein, PYP) in weniger als einer billionstel Sekunde seine Struktur ändert, nachdem es durch Licht…

Smart Farming… Veränderte Klimabedingungen, der Mangel an Fachkräften, der Einsatz von Pestiziden – zahlreiche Faktoren beeinflussen die Qualität und die Abläufe von landwirtschaftlichen Prozessen. Diese mithilfe von Cloud- und KI-Technologien effizienter und nachhaltiger zu gestalten, ist das Ziel von Forschenden am Fraunhofer-Institut für Nachrichtentechnik, Heinrich-Hertz-Institut, HHI. Gemeinsam mit Partnern etablieren sie im Projekt NaLamKI eine Software-as-a-Service-Plattform, auf der Geräte- und Maschinendaten als Datengrundlage für Prognosen und Entscheidungshilfen gesammelt werden. Die Landwirtschaft steht vor großen Herausforderungen: Die weitreichenden Folgen des Klimawandels…

Ergebnisse in Ultrafast Science veröffentlicht… Ein internationales Forscherteam aus Deutschland, China, Israel und Vietnam hat die sogenannte Attosekunden-Kollisionsdynamik von Elektronen mit benachbarten Atomen in Festkörpern entschlüsselt. Damit ist es ihnen erstmals gelungen, Struktur und Dynamik von gewissen in der Bandstruktur verschlüsselten Informationen zu identifizieren. Die Ergebnisse wurden jetzt in der Fachzeitschrift „Ultrafast Science“ veröffentlicht, einem neuen Partner-Journal des renommierten „Science“-Magazins. In ihren Simulationen haben die Wissenschaftler mit „Harmonischen hoher Ordnung“ (HHG) gearbeitet. Auf dem Gebiet der Physik wird damit eine…

Forschungsprojekt MED²ICIN… Mit einem Klick zur optimalen Prävention, Diagnose und Therapie: Sieben Fraunhofer-Institute präsentieren im Rahmen des Leitprojekts MED²ICIN den ersten Prototyp eines digitalen Patientenmodells. Die personalisierte und kostenintelligente Behandlung wird damit auf eine ganz neue Basis gestellt und eröffnet neue Perspektiven. Getestet wird der Prototyp bereits am Universitätsklinikum Frankfurt. »Mit dem Prototyp eines digitalen Patientenmodells betreten wir eine neue Ära bei der Behandlung der Patientinnen und Patienten«, sagt Dr. Stefan Wesarg, Head of Competence Center Visual Healthcare Technologies am…

Der Mond war vor 3,9 Milliarden Jahren einem schweren Bombardement mit Asteroiden ausgesetzt. Der Ursprung dieses Bombardements war aber bisher ungeklärt. Durch Isotopenmessungen an Mondgesteinen konnten Planetologen der Westfälischen Wilhelms-Universität (WWU) Münster jetzt zeigen, dass das Bombardement des Monds auf kontinuierliche Einschläge von Asteroiden zurückgeht, die aus der Hauptphase der Erdentstehung übriggeblieben sind. Die Ergebnisse sind in der aktuellen Ausgabe des Fachmagazins „Science Advances“ veröffentlicht. Einschläge von Asteroiden haben zahlreiche Krater auf der Mondoberfläche hinterlassen. Altersbestimmungen an Mondgesteinen deuten darauf…

Sicherheit und Service durch LPBF und KI. Sensoren im Fahrgestell und den Türen eines Personenzuges nehmen per 5G Kontakt zum SAP-System der Deutschen Bahn AG auf und melden Defekte bevor sie entstehen. Science-Fiction? Defekte Bauteile verursachen die unter Bahnreisenden unbeliebten »Verzögerungen im Betriebsablauf«. Gleichzeitig ist der Austausch noch funktionsfähiger Komponenten in starren Wartungsintervallen ökologisch und ökonomisch unsinnig. Passend zur Thematik fördert das BMWi mit dem SenseTrAIn die futuristische anmutende Methode zur effizienten Überwachung sicherheitsrelevanter Funktionen in der Bahn-Technik. Seit September…

Akustische Manipulation von Elektronenspins könnte zu verbesserter Quantenkontrolle führen. Farbzentren sind Gitterdefekte in Kristallen, die ein oder mehrere zusätzliche Elektronen einfangen können. Der Spin dieser Elektronen reagiert sehr empfindlich auf äußere elektrische und magnetische Felder – und auf Schall. Forscher*innen des Paul-Drude-Instituts für Festkörperelektronik in Berlin, des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR) und des Ioffe-Instituts in St. Petersburg berichten jetzt in Science Advances (DOI: 10.1126/sciadv.abj5030) über die gezielte Schallwellen-Manipulation von Elektronenspins im Grund- und im angeregten Zustand. Ihr Ansatz öffnet den Weg…

Wissenschaftler aus Heidelberg und Bern entwickeln neuen Trainingsansatz für gepulste neuronale Netze. Gepulste neuronale Netze – in Aufbau und Funktionsweise einem natürlichen Nervensystem nachempfunden – sind leistungsfähig, schnell und haben einen geringen Energiebedarf. Die besondere Herausforderung besteht darin, solche komplexen Systeme zu trainieren. Ein interdisziplinäres Forschungsteam an der Universität Heidelberg und der Universität Bern (Schweiz) hat nun einen Algorithmus entwickelt und erfolgreich implementiert, der ein solches Training ermöglicht. Gepulste neuronale Netze können damit darauf trainiert werden, komplexe Aufgaben besonders energieeffizient…

Einem internationalen Team ist es an der Vektormagnetanlage VEKMAG an BESSY II gelungen, eine ungewöhnliche ferromagnetische Eigenschaft in einem zweidimensionalen Material nachzuweisen: eine sogenannte Anisotropie der leichten Ebene („easy-plane“). Die Ergebnisse könnten die Entwicklung von energieeffizienten Informationstechnologien weiter beflügeln und sind nun im renommierten Fachmagazin Science veröffentlicht. Die feinsten Werkstoffe der Welt sind so dünn wie ein einzelnes Atom. Solche zweidimensionalen oder 2D-Materialien – besonders bekannt ist das aus einer einzelnen Schicht von Kohlenstoff-Atomen bestehende Graphen – elektrisieren Forscherteams weltweit….