Mit präzisen Massenmessungen und hochgenauen Rechnungen gelang es jetzt einem vom MPI für Kernphysik geleiteten Team, die Genauigkeit einer wichtigen Methode der Neutrinophysik, der kryogenen Mikrokalorimetrie, unabhängig zu überprüfen. Denn um die Eigenschaften von Neutrinos – jenen extrem leichten Geisterteilchen, die Materie nahezu ungehindert durchdringen – zu bestimmen, sind genaueste Messungen erforderlich. Wie schwer sind Neutrinos? Nach dem Standardmodell der Elementarteilchenphysik sind sie masselos, aber seit der Entdeckung der Neutrino-Oszillationen (Nobelpreis 2015) ist klar, dass sie eine – wenn auch…

Zwei renommierte Zeitschriften auf dem Gebiet der Optik und Photonik haben mit Beteiligung von Dr. Aline Dinkelaker und Dr. Aashia Rahman in einem internationalen Redaktionsteam eine gemeinsame Sonderausgabe zum Thema Astrophotonik veröffentlicht, einem der Forschungsfelder des innoFSPEC Potsdam am Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP). Astrophotonik beschäftigt sich mit photonischen Komponenten für die Astronomie, die ein integraler Bestandteil der nächsten Generation von astronomischen Instrumenten werden sollen. Auf Initiative von AIP-Forschenden widmen die Zeitschriften JOSA B und Applied Optics der Optical Society…

Teil der Optimierungsstrategie experimentell bestätigt / Energieverluste des Plasmas gesenkt. Eines der wichtigsten Optimierungsziele, die der Fusionsanlage Wendelstein 7-X im Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP) in Greifswald zugrunde liegen, wurde jetzt bestätigt. Eine Analyse von Wissenschaftlern des IPP in der Fachzeitschrift „Nature“ zeigt: In dem optimierten Magnetfeldkäfig sind die Energieverluste des Plasmas in gewünschter Weise reduziert. Wendelstein 7-X soll beweisen, dass die Nachteile früherer Stellaratoren überwindbar und Anlagen vom Typ Stellarator kraftwerkstauglich sind. Der optimierte Stellarator Wendelstein 7-X, der vor fünf…

Forscher*innen an der Fakultät für Physik der Universität Wien in Zusammenarbeit mit Kolleg*innen vom Oak Ridge National Laboratory in den USA haben einen zerstörungsfreien Mechanismus zur Manipulation von Dotieratomen in Silizium mittels fokussierter Elektronenbestrahlung entdeckt. In diesem neuartigen indirekten Austauschprozess sind nicht nur ein, sondern zwei benachbarte Siliziumatome an einem koordinierten atomaren “Walzer” beteiligt, der einen Weg zur Herstellung von Festkörper-Qubits eröffnen könnte. Die Ergebnisse erscheinen im Journal of Physical Chemistry. Die Konstruktion von Materialien auf atomarer Ebene ist ein…

Initiative QuNET demonstriert Quantenkommuniktion. In Bonn haben heute erstmals zwei deutsche Bundesbehörden quantengesichert per Video kommuniziert. Das Projekt QuNET, eine vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderte Initiative zur Entwicklung hochsicherer Kommunikationssysteme, zeigt damit, wie Datensouveränität in Zukunft gewährleistet werden kann. Diese Technologie wird nicht nur für Regierungen und Behörden wichtig sein, sondern auch um Daten des täglichen Lebens zu schützen. Es war ein Vorgeschmack auf die Kommunikation der Zukunft – oder besser: die »Datensicherheit« der Zukunft. Denn als…

Mit einer Sensorfolie überwachen, wie gut Luft- und Raumfahrzeuge die mechanischen Belastungen des Flugs aushalten: Für diese Idee haben Würzburger Forscher einen Preis bekommen, der mit viel Geld verbunden ist. Die Freude ist groß am Lehrstuhl für Informationstechnik für Luft- und Raumfahrt: Alexander Hilgarth und Professor Sergio Montenegro waren im internationalen Wettbewerb INNOspace Masters erfolgreich. Sie gewannen einen zweiten Preis mit ihrer Idee für eine Sensorfolie, mit der die Bauteile von Luft- und Raumfahrzeugen beklebt und während des Flugs überwacht…

Dreidimensionale (3D) Nanonetzwerke versprechen eine neue Ära in der modernen Festkörperphysik mit zahlreichen Anwendungen in der Photonik, Biomedizin und Spintronik. Die Realisierung von magnetischen 3D-Nanoarchitekturen könnte ultraschnelle und energiesparende Datenspeicher ermöglichen. Aufgrund der konkurrierenden magnetischen Wechselwirkungen in diesen Systemen können magnetische Ladungen oder magnetische Monopole entstehen, die als mobile, binäre Informationsträger genutzt werden können. Forschende der Universität Wien haben nun das erste künstliche 3D Spin-Eis Gitter entworfen, das ungebundene magnetische Ladungen enthält. Die magnetischen Monopole sind in dem neuen Gitter…

Einen neuartigen atomaren Sensor aus Bornitrid stellt ein Forschungsteam in „Nature Communications“ vor. Er beruht auf einem Qubit im Kristallgitter und ist vergleichbaren Sensoren überlegen. Ein künstlich erzeugter Spin-Defekt (Qubit) in einem Kristallgitter aus Bornitrid eignet sich als Sensor, der verschiedene Veränderungen in seiner unmittelbaren Umgebung messen kann. Bei dem Defekt handelt es sich um eine Bor-Fehlstelle, die in einer zweidimensionalen Schicht aus hexagonalem Bornitrid liegt und einen Drehimpuls (Spin) hat. Der Defekt reagiert sehr empfindlich auf seine atomare Umgebung,…

Bleisulfid-Nanopartikel wechseln überraschend oft die Struktur, wenn sie sich zu größeren Schichten zusammenlagern. Das zeigt eine Untersuchung an DESYs Röntgenlichtquelle PETRA III. Ein Team um Irina Lokteva und Felix Lehmkühler aus der DESY-Arbeitsgruppe Coherent X-ray Scattering unter der Leitung von Gerhard Grübel hat die Selbstorganisation der Halbleiter-Nanopartikel live verfolgt und stellt die Beobachtungen im Fachblatt „Chemistry of Materials“ vor. Die Studie hilft, die Selbstorganisation von Nanopartikeln besser zu verstehen, die zu erheblich unterschiedlichen Strukturen führen kann. Bleisulfid-Nanopartikel kommen unter anderem…

Ein internationales Team hat in einem Nickel-Oxid-Material beim Abkühlen einen erstaunlichen Effekt beobachtet: Statt einzufrieren, nehmen bestimmte Fluktuationen mit sinkender Temperatur sogar zu. Nickel-Oxid ist ein Modellsystem, das strukturell den Hochtemperatur-Supraleitern ähnelt. Das Experiment zeigt wieder einmal, dass das Verhalten dieser Materialklasse immer Überraschungen bereithält. In praktisch aller Materie bedeuten tiefere Temperaturen weniger Bewegung ihrer mikroskopischen Bestandteile. Je weniger Wärme als Energie zur Verfügung steht, desto seltener wechseln Atome ihren Ort oder magnetische Momente ihre Richtung: Sie frieren ein. Ein…

Ein Team der Technischen Universität München (TUM) hat einen Computerchip entworfen und fertigen lassen, der Post-Quanten-Kryptografie besonders effektiv umsetzt. Solche Chips könnten in Zukunft vor Hacker-Angriffen mit Quantencomputern schützen. In den Chip haben die Forscherinnen und Forscher zudem Hardware-Trojaner eingebaut. Sie wollen untersuchen, wie solche „Schadprogramme aus der Chipfabrik“ enttarnt werden können. Hackerangriffe auf Industrieanlagen sind längst keine Fiktion mehr. Angreifer können Informationen über Produktionsprozesse stehlen oder ganze Fabriken lahmlegen. Um das zu verhindern, kommunizieren Chips in den einzelnen Komponenten…

Superflares, extreme Strahlungsausbrüche von Sternen, standen bisher im Verdacht, den Atmosphären und damit der Habitabilität von Exoplaneten nachhaltig zu schaden. Laut einer neu veröffentlichten Studie gibt es Hinweise darauf, dass diese Ausbrüche nur eine begrenzte Gefahr für Planetensysteme darstellen, da sie nicht in Richtung der Exoplaneten explodieren. Mit Hilfe von optischen, zeitaufgelösten Beobachtungen des Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) haben Astronominnen und Astronomen des Leibniz-Instituts für Astrophysik Potsdam (AIP) in Zusammenarbeit mit Forschenden aus den USA und Spanien große Superflares…

Mit Hilfe von künstlicher Intelligenz (KI) sollen Drohnen künftig präzise Informationen zum Auftreten von Unkräutern in Getreidebeständen liefern, um durch mehr Präzision im Pflanzenschutz Umweltwirkungen zu reduzieren und die Biodiversität auf dem Feld zu verbessern. Das Projekt ‚weed-AI-seek‘ (Koordination ATB) zielt dabei auf ein intelligentes Monitoring- und Mapping-System, bei dem die Echtzeiterfassung der Unkrautverteilung in Getreidebeständen im Vordergrund steht. Das Projekt ‚BETTER-WEEDS‘ (Koordination JKI) setzt auf die Anwendung von KIs für ein umweltgerechtes Unkrautmanagement auf Basis einer wissensbasierten Standortanalyse. Aus…

Neue Klasse von Materie… Die LHCb-Kollaboration am CERN und maßgeblich unser neuer ORIGINS-Fellow Mikhail Mikhasenko, der zuvor Fellow am CERN war, haben eine neue Klasse hadronischer Materie mit überwältigender statistischer Signifikanz entdeckt: Doppelt schwere Tetraquarks, die als Tcc+ bezeichnet werden. Dabei handelt es sich um das langlebigste exotische Teilchen, das jemals beobachtet wurde, und das erste, das zwei schwere Quarks und zwei leichte Antiquarks enthält. Mehrere Möglichkeiten für die innere Struktur des Zustands sind denkbar: Die Quarks könnten fest durch…

Die Aufgaben autonomer Roboter im Weltraum sind vielfältig. Um den jeweiligen Anforderungen gerecht zu werden, sind bisherige Systeme stark missionsspezifisch aufgebaut. Der Nachteil: Ändern sich die Missionsanforderungen, ist mitunter eine komplette Neuentwicklung erforderlich. Mit dem nun gestarteten Projekt ModKom wollen das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) und die Universität Bremen einen Paradigmenwechsel in der robotischen Raumfahrt anstoßen: Durch den Aufbau eines modularen Baukastensystems sollen die üblicherweise hochspezialisierten Roboter von flexiblen rekonfigurierbaren Systemen abgelöst und so der Entwicklungsaufwand deutlich reduziert…

Brückenschlag zwischen Akustik und Optik… Einem deutsch-amerikanischen Forscherteam ist es gelungen, die rollende Bewegung einer Nanoschallwelle nachzuweisen, die der Physiker und Nobelpreisträger Lord Rayleigh 1885 vorhersagte. Einem deutsch-amerikanischen Forscherteam aus Augsburg, Münster, Edmonton, West Lafayette und München ist es gelungen, die rollende Bewegung einer Nanoschallwelle nachzuweisen, die der berühmte Physiker und Nobelpreisträger Lord Rayleigh 1885 vorhersagte. In einer in der Fachzeitschrift “Science Advances” veröffentlichten Studie verwenden die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler einen Nanodraht, in dessen Inneren Elektronen durch den “Spin” der…