Der Wucht von 120 Kilometern/Stunde standhalten… Oft entscheidet eine Fingerspitzenlänge über Sieg oder Niederlage. Wenn wir derzeit bei der Europameisterschaft sehen, wie ein Torwart den Ball elegant über die Latte lenkt, können wir uns kaum vorstellen, welche Kräfte dabei auf die Fingerspitzen wirken und wie groß die Gefahr ist, sich dabei zu verletzen. Die Deutschen Institute für Textil- und Faserforschung Denkendorf (DITF) entwickeln mit ihrem Projektpartner T1TAN GmbH einen wirksamen Finger-Überdehnungsschutz für Fußballtorwart-Handschuhe. „Die Forschungsaufgabe ist sehr anspruchsvoll“, erklärt Hans-Helge…

Göttinger Forschungsteam nimmt Mikrotubuli in den Fokus. So wie Skelett und Muskeln den menschlichen Körper bewegen und seine Form stabilisieren, werden auch alle Zellen des Körpers durch ein Zellskelett stabilisiert und bewegt. Im Gegensatz zu unserem Skelett ist dieses Zellskelett eine sehr dynamische Struktur, die sich ständig erneuert und verändert. Es besteht aus verschiedenen Arten von Proteinfilamenten, zu denen die sogenannten Intermediärfilamente und die Mikrotubuli gehören. Einem Forschungsteam der Universität Göttingen ist es zum ersten Mal gelungen, eine direkte Wechselwirkung…

Forschungsteam unter Leitung der Universität Göttingen untersucht oberflächliche Magnetisierung. Die Oberfläche eines Materials besitzt häufig Eigenschaften, die sich gravierend von den Eigenschaften innerhalb des Materials unterscheiden. Beispielweise kann ein nicht-leitender Kristall, der eigentlich keine Magnetisierung aufweist, durch die Anordnung der Oberflächenatome eine auf die Grenzfläche begrenzte Magnetisierung besitzen. Diese abweichenden Eigenschaften an Grenz- und Oberflächen von Materialen spielen oft eine Schlüsselrolle bei der Entwicklung neuer funktionaler Bauelemente wie optoelektronischen Chips oder Sensoren und werden daher intensiv erforscht. Einem internationalen Forschungsteam…

Von Spinnen inspirierte schnelle und effiziente Gelenke steuern eine Vielzahl an Robotern. Ein Team von Wissenschaftlern des Max-Planck-Instituts für Intelligente Systeme und der University of Colorado Boulder entwickelt Gelenke, denen Spinnenbeine Modell standen, und bauen daraus leichte und filigrane Roboter. Es wäre nicht das erste Mal, dass Spinnen dem Forschungsfeld der Soft-Robotik als biologische Vorbilder dienen. Die hydraulischen Antriebsmechanismen, mit denen die Gliederfüßer ihre Beine beim Weben ihrer Netze oder bei der Jagd bewegen, verleihen Spinnen Kräfte, die so manch…

Das Phänomen der Quanten-Nichtlokalität widerspricht unserer Alltagsintuition. Es zeigt die starken Korrelationen zwischen mehreren Quantenteilchen, von denen einige ihren Zustand augenblicklich ändern, sobald die anderen gemessen werden, unabhängig von der Entfernung zwischen ihnen. Während Wissenschafter*innen das Phänomen für sich langsam bewegende Teilchen bestätigt haben, war es bisher umstritten, ob die Nichtlokalität erhalten bleibt, wenn sich Teilchen sehr schnell – mit Geschwindigkeiten nahe der Lichtgeschwindigkeit – bewegen, und erst recht, wenn diese Geschwindigkeiten quantenmechanisch unbestimmt sind. Nun berichten Forscher*innen der Universität…

Helmholtz-Gemeinschaft fördert Projekt zur Datengewinnung mittels neuronaler Netzwerke. Neben experimentellen Daten wird in der physikalischen Grundlagenforschung auch mit synthetisch erzeugten Daten gearbeitet. Deren Gewinnung mit aktuell verfügbaren Simulationsmethoden ist jedoch zeitintensiv und bindet immense Rechnerkapazitäten. Ein neues Projekt von DESY, Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf und dem Zentrum für datenintensive Systemforschung CASUS am HZDR erprobt einen Ansatz, mit dem Daten zum Verhalten von physikalischen Systemen mittels neuronaler Netze schneller erzeugt werden können. Das Projekt „SynRap“ wurde in einem Wettbewerbsverfahren zur Förderung ausgewählt. Die…

Die Photoemission ist eine Eigenschaft unter anderem von Metallen, die Elektronen aussenden, wenn sie mit Licht bestrahlt werden. Bereits Albert Einstein erklärte diese Elektronenemission nach Lichtabsorption. Aber da es sich bei diesem Effekt insbesondere bei Festkörpern um einen hochkomplexen Prozess handelt, konnten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler dessen Details bisher noch immer nicht vollständig aufklären. Der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Bernd von Issendorff vom Physikalischen Institut der Universität Freiburg ist es nun gelungen, in den Winkelverteilungen von Photoelektronen aus tiefkalten, massenselektierten Metallclustern…

Große Fortschritte in Plasma-Modellierung und -Simulation / Vorhersage statt Interpretation. Eine aktuelle Veröffentlichung aus dem Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP) zur theoretischen Vorhersage einer neuartigen Transportbarriere im Plasma und ihrer anschließenden experimentellen Bestätigung (Physical Review Letters) zeigt beispielhaft, wie dramatisch die Leistungsfähigkeit von Plasma-Simulationen und -Modellierungen in den letzten Jahren gewachsen ist. Ein europaweites Projekt zu Plasmatheorie und Simulation soll diese Entwicklung verstärken. Ziel sind virtuelle Plasma-Modelle als digitale Zwillinge wirklicher Plasmen. Eine neuartige Transportbarriere in Fusionsplasmen, die den magnetischen Einschluss…

Physiker des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik (MPQ) und der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) haben erkundet, wie sich die elektronische Struktur von Materie auf deren Wechselwirkung mit Licht auswirkt. Trifft Licht auf Materie geht das an deren Elektronen nicht spurlos vorüber. Beim so genannten photoelektrischen Effekt werden Lichtteilchen (Photonen) von der Materie absorbiert und dadurch die darin gebundenen Elektronen angeregt oder sogar vollständig emittiert. Wie lange dieser Prozess dauert, wird von der elektronischen Struktur des Materials beeinflusst, die durch die komplexe Wechselwirkung sehr…

Schwachleitende oder nichtleitende Materialien haben Innsbrucker Physiker um Tracy Northup als wichtige Quelle für Störungen in Ionenfallen-Quantencomputern identifiziert. Sie haben eine neue Methode entwickelt, mit der diese Fehlerquelle erstmals quantifiziert werden kann. Um Quantencomputer mit sehr vielen Quantenbits betreiben zu können, müssen solche Störquellen schon in der Entwicklung möglichst vermieden werden. Quantentechnologien basieren auf den quantenmechanischen Eigenschaften von Licht, Elektronen und Atomen. In den vergangenen Jahrzehnten hat die Wissenschaft gelernt, diese Phänomene zu beherrschen und in Anwendungen auszunutzen. So rückt…

Monde sternenloser Planeten können eine Atmosphäre haben und flüssiges Wasser speichern. Münchner Astrophysiker haben berechnet, dass die Wassermenge ausreicht, um Leben auf diesen wandernden Mond-Planeten-Systemen zu ermöglichen und zu erhalten. Wasser ist ein Lebenselixier. Aus ihm entstand auf der Erde Leben und gleichzeitig erhält es das Leben aufrecht. Daher suchen Wissenschaftler nach anderen Wasservorkommen im Universum. Jenseits der Erde konnte allerdings die Existenz von Flüssigwasser noch nicht direkt belegt werden. Es gibt jedoch Hinweise darauf, dass einige Monde in unserem…

Team unter Göttinger Leitung „filmt“ Stoßwellen in Wasser. Das Aufsteigen kleiner Bläschen im Mineralwasserglas kennt jeder aus dem Alltag. Eine ganz andere Art von mikroskopisch kleinen Blasen kann man erzeugen, indem man einen intensiven Laserpuls im Wasser fokussiert. Die sogenannte Kavitationsblase breitet sich mit Überschallgeschwindigkeit explosionsartig aus. Sie wird getrieben durch einen Überdruck, der den Normaldruck etwa um das hunderttausendfache übersteigt. Dabei wird eine starke sphärische Stoßfront erzeugt. Dies hat ein Team unter Leitung der Universität Göttingen gemeinsam mit dem…

Intelligenter Drehcontroller für Autos… Radiosender, Klimaanlage, Navigationssystem: Durch die Digitalisierung steigt die Anzahl vernetzter Geräte mit vielfältigen Funktionen in Fahrzeugen. In der Regel werden diese über einen zentralen Touchscreen gesteuert. Davon kann allerdings eine starke Ablenkung ausgehen. Die TH Köln entwickelt daher mit der Brehmer GmbH und Co. KG und der Omni Elektronik GmbH einen intelligenten Drehcontroller. „Die Benutzung von Touchscreens in Autos wird insbesondere durch äußere Einflüsse gestört. Eine tiefstehende Sonne zum Beispiel blendet die Nutzenden und erschwert damit…

Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD) in Hamburg und dem Massachusetts Institute of Technology (MIT) in den Vereinigten Staaten berichten, dass mithilfe von eingefangenem Licht Phonoritonen in einem Festkörper erzeugt werden können. Diese neuartigen Teilchen bestehen aus drei Komponenten: Licht (Photonen), elektronischen Anregungen (Exzitonen) und Gitterschwingungen (Phononen). Die Nutzung von Licht in Hohlräumen stellt einen völlig neuen Ansatz für die Veränderung der Materialeigenschaften dar, denn das Licht erzeugt so neue Wechselwirkungen zwischen den mikroskopischen Komponenten. Die…

Beobachtung stellt Theorie der stärksten Explosionen im Universum infrage. Die hellsten Explosionen des Universums sind möglicherweise stärkere Teilchenbeschleuniger als gedacht: Das zeigt eine außergewöhnlich detaillierte Beobachtung eines solchen kosmischen Gammastrahlungsblitzes. Mit den Spezialteleskopen des H.E.S.S.-Observatoriums in Namibia hat ein internationales Forschungsteam die bislang energiereichste Strahlung von einem Gammablitz registriert und das längste Nachleuchten im Bereich der Gammastrahlung verfolgt. Die Auswertung der Daten legt nahe, dass Röntgen- und Gammastrahlung dieser gewaltigen Sternexplosionen dieselbe Ursache haben und nicht wie bislang angenommen durch…

Wissenschafter_innen haben ein neues und vielversprechendes Qubit gefunden – an einem Ort, an dem es nichts gibt. In der Welt der Quantenmechanik können Forscher_innen sogar den leeren Raum, das Fehlen von etwas, zu ihrem Nutzen kontrollieren. Wissenschafter_innen der Katsaros Gruppe am Institute of Science and Technology (IST) Austria haben nun gemeinsam mit einem internationalen Team in einem Experiment gezeigt, wie sie die Abwesenheit von Elektronen in einem Festkörper kontrollieren können. Diese Löcher wollen sie als Basis für einen Quantencomputer nutzen….