Warum haben Asteroiden im Sonnensystem die Größe, die wir beobachten? Zwei Forscher am Max-Planck-Institut für Astronomie haben eine Antwort auf diese grundlegende Frage gefunden: Bei der Entstehung von Planeten und Planetenvorläufern in unserem Sonnensystem vor 4,5 Milliarden Jahren spielten Turbulenzen eine wichtige Rolle. Sie trugen dazu bei, dass sich kieselsteingroße Objekte zu größeren Ansammlungen, den sogenannten Planetesimalen, zusammenfanden. Diese Entstehungsgeschichte führt zu einer Vorhersage für die charakteristische Größenverteilung der verbleibenden Objekte dieser Art im heutigen Sonnensystem, nämlich der Asteroiden. In…

Tim Liedl stellt hybride Strukturen aus DNA und Gold-Nanopartikeln her. Innerhalb dieser Architekturen gelang ihm ein besonders effizienter Energietransfer. Seit 2006 arbeiten etliche Labors weltweit mit dem sogenannten DNA-Origami, um Nanostrukturen aus einzelnen DNA-Sequenzen künstlich aufzubauen und zu komplexen Objekten zu falten. Dabei verwenden Wissenschaftler einen Strang viraler DNA als Gerüst, dessen Basen-Abfolge bekannt ist. „Mit passenden kurzen Sequenzen klammern wir dann wie beim Papier-Falten bestimmte Bereiche des großen DNA-Moleküls zusammen“, erklärt Professor Tim Liedl von der Fakultät für Physik…

Kaiserslauterer Forscher entwickeln leistungsfähigen Minimotor … Klassische Motoren wandeln eine Energieform wie Wärme in mechanische Arbeit um. Lassen sich diese Gesetzmäßigkeiten auch auf eine Miniaturmaschine übertragen, die nur aus einem einzelnen Caesium-Atom besteht und damit effizienter arbeiten könnte? Ein Forscherteam der TU Kaiserslautern unter Leitung von Physikprofessor Dr. Artur Widera hat den Beweis erbracht. Zudem konnten die Wissenschaftler, mithilfe eines Tricks aus der Quantenwerkzeugkiste, die Maschine trotz der in der Quantenwelt allgegenwärtigen Fluktuationen stabil betreiben. Die zugehörige Forschungsarbeit ist jetzt…

Auf dem Weg zu empfindlichen Quanten-Sensoren hat ein internationales Forschungsteam Fortschritte erzielt. Bornitrid ist ein technologisch interessantes Material, weil es sehr kompatibel mit vielen anderen zweidimensionalen (2D) kristallinen Strukturen ist, zum Beispiel mit Graphen. Darum eröffnet es Wege zu Multischichtstrukturen oder elektronischen Bauelementen mit völlig neuen Eigenschaften. Vor etwa einem Jahr gelang es einem Team vom Physikalischen Institut der Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg, in einer extrem flachen Kristallschicht aus Bornitrid Spin-Defekte, auch Qubits genannt, zu erzeugen und experimentell nachzuweisen. Jetzt hat…

Prof. Dominik Stöckinger vom Institut für Kern- und Teilchenphysik der TU Dresden ist an dem großangelegten Myon g-2-Experiment des Fermilab in den USA beteiligt. Nun steht die Kollaboration vor einem Sensationsmoment, der die Geschichte der Teilchenphysik neu schreiben könnte und vielleicht sogar Hinweise auf noch unbekannte Teilchen im Universum gibt. Seit vielen Jahren widmen sich er und seine Frau Dr. Hyejung Stöckinger-Kim, ebenfalls Wissenschaftlerin am Institut Kern- und Teilchenphysik, diesem Thema auch von theoretischer Seite. Das Standardmodell der Elementarteilchenphysik beschreibt…

Ein einziges „Super-Photon“ aus vielen Tausend einzelnen Lichtteilchen – rund zehn Jahre ist es her, dass Forscher der Universität Bonn einen solchen extremen Aggregatzustand zum ersten Mal herstellten. Prof. Dr. Martin Weitz und Prof. Dr. Johann Kroha berichten von einem neuen, bisher unbekannten Phasenübergang in einem solchen optischen Bose-Einstein-Kondensat. Es handelt sich dabei um eine sogenannte überdämpfte Phase. Die Ergebnisse könnten langfristig für die verschlüsselte Quantenkommunikation relevant sein. Die Studie ist in der Fachzeitschrift Science erschienen. Das Bose-Einstein-Kondensat ist ein…

Wie ein Tablet an der Wand: „Smart Mirror“ als Ergebnis einer Projektarbeit im Mechatronik-Modul. Spieglein, Spieglein an der Wand, wie wird das Wetter heute? Diese Frage könnte man seinem Spiegelbild morgens beim Zähneputzen stellen, nachdem man per Sprachsteuerung das Radio eingeschaltet hat und auf der blitzenden Oberfläche die Nachrichten oder Börsenkurse gelesen hat. Das klingt nach Science Fiction? Ist aber ganz real: So ein „Smart Mirror“ hängt in Gütersloh. Freie Auswahl bei der Projektarbeit Entwickelt wurde der Spiegel von fünf…

Auch für Farben gelten Abstandsregeln: Optisch angeregte Halbleiterlaser sind in der Lage, Licht auszusenden, dessen Frequenzen feste Distanzen zueinander einhalten – wie die Striche auf einem Lineal. Das hat ein Marburger Forschungsteam aus der Physik herausgefunden, indem es bei einem speziellen Lasersystem erstmals exakt vermaß, wie die Wellen der Lichtschwingungen miteinander verknüpft sind. Die Gruppe um den Marburger Physiker Professor Dr. Martin Koch berichtet im Fachblatt „Optica“ über ihre Ergebnisse. Normalerweise umfasst Licht ein kontinuierliches Spektrum an Wellenlängen oder, anders…

Uranus und Neptun habe beide ein völlig schiefes Magnetfeld. Möglicherweise ist dafür die spezielle innere Struktur der Planeten verantwortlich. Doch neue Experimente von ETH-​Forschern zeigen nun, dass das Rätsel nach wie vor ungelöst ist. Die beiden grossen Gasplaneten Uranus und Neptun haben seltsame Magnetfelder. Diese sind jeweils relativ zu den Rotationsachsen des Planeten stark gekippt und sind deutlich vom physikalischen Zentrum des Planeten versetzt. Warum das so ist, darüber rätseln Planetenwissenschaftler bereits seit längerem. Verschiedene Theorien gehen davon aus, dass…

Magnetische Isolatoren sind faszinierende Materialien, in denen der Elektronenspin Ströme bilden kann, ohne dass ein elektrischer Strom benötigt wird. Solche Spinströme können zur Übertragung von Informationen genutzt werden. Nun berichtet ein Theorie-Team des MPSD, der Tianjin University (China) und der Tohoku University (Japan) in Physical Review Letters, dass ein universeller Doppler-Effekt den maximalen Spinstrom in magnetischen Isolatoren begrenzt, wenn sie durch Magnetfelder aus dem Gleichgewicht gebracht werden. Dieses Phänomen stellt eine überraschende Parallele zu ähnlichen Prozessen in Supraleitern dar, die…

Elasto-thermoelektrisches Transportexperiment enthüllt die Wechselwirkungen in unkonventionellen Supraleitern. Supraleiter sind Materialien, in denen unterhalb einer charakteristischen Temperatur ein elektrischer Strom ganz ohne Widerstand fließen kann. Dieses Phänomen wird seit seiner Entdeckung zu Beginn des 20. Jahrhunderts intensiv erforscht, nicht zuletzt weil es ein enormes Anwendungspotenzial besitzt. Die notwendige Kühlung mit flüssigem Helium oder flüssigem Stickstoff hat einer breiten Anwendung bisher allerdings Schranken gesetzt. Deshalb bleibt es eine der größten Herausforderungen, den Effekt der Supraleitung auch bei höheren Temperaturen zu realisieren….

Für Computerchips braucht man Materialien, die Hitze möglichst rasch ableiten. An der TU Wien wurde nun eine Metallverbindung identifiziert, die dafür besonders gut geeignet ist. Eine Thermosflasche hat die Aufgabe, die Temperatur möglichst gut zu konservieren – aber manchmal möchte man das Gegenteil erreichen: Computerchips erzeugen Hitze, die möglichst rasch abgeleitet werden muss, um den Chip nicht zu zerstören. Dafür benötigt man spezielle Materialien mit besonders guten Wärmeleitungseigenschaften. Gemeinsam mit Forschungsgruppen aus China und den USA machte sich ein Team…

– vom Original kaum noch unterscheidbar! Insbesondere für blinde oder sehbehinderte Menschen sind Computeranwendungen, die Texte vorlesen, bereits heute eine große Hilfe im Alltag. Auch beim Autofahren hat man sich längst an die freundlichen Stimmen aus der Navigation gewöhnt, die Fahrenden gefährliche Ablenkungen ersparen. Aber natürlich birgt die neue Technik auch Gefahren. Das Institut für Informationssysteme der Hochschule Hof forscht mit einer Studie an der Akzeptanz der künstlich generierten Stimmen und entwickelt eigene Modelle für den deutschen Markt. Die Qualität…

In gemeinsamer Arbeit haben Forscher der Humboldt Universität zu Berlin, des Max-Born-Institut Berlin und der University of Central Florida (USA) notwendige Kriterien für den robusten Transport von verschränktem Zwei-Photon-Licht in photonischen topologischen Isolatoren herausgearbeitet, was den Weg ebnet hin zum rausch-resistenten Transport von Quanteninformationen. Die Ergebnisse sind nun in „Nature Communications“ erschienen. Topologische Isolatoren – ursprünglich in Festkörpersystemen entdeckt – sind zwei-dimensionale Materialien, die streuungs-freien (uni-direktionalen) Transport entlang ihres Randes erlauben, sogar im Beisein von Defekten und Unordnung. Im Wesentlichen…

Wie Methoden der nichtlinearen Algebra einen effektiven Umgang mit großen Datenmengen sichern … Das fortlaufende Erzeugen von Informationen und das Generieren entsprechender Daten sind charakteristische Merkmale unserer heutigen Zeit. Diese riesigen Datenmengen zu interpretieren, effektiv zu handeln und nutzbar zu machen, hat sich eine neu gegründete Emmy-Noether-Forschungsgruppe am Max-Planck-Institut für Mathematik zum Ziel gesetzt. Mathematische Theorien und die Entwicklung einer entsprechenden Software sollen zur Lösung komplizierter Fragestellungen in der nichtlinearen Algebra beitragen und die theoretischen Grundlagen in verschiedenen Bereichen anwendbar…

Zunehmende Rettungsfahrten verschärfen den Notärzte-Mangel, vor allem auf dem Land. Das mittelständische Unternehmen FTI will mit einer digitalen Lösung die Kapazitäten von Notärzten effektiver einsetzen. Plötzliche Atemnot, stechender Schmerz in der Brust. Der Ehemann einer 80-Jährigen meldet der Notfallzentrale, dass er bei seiner Partnerin einen Herzinfarkt vermutet. Jetzt zählt jede Sekunde: Die Notfallzentrale alarmiert die nächstgelegene Rettungswache und der Krankenwagen fährt zum Unfallort. Gleichzeitig macht sich vom nächsten Krankenhaus ein Notarzt auf den Weg. Dieser ist bei Einsätzen mit lebensbedrohlichen…