Forscher*innen der Goethe-Universität Frankfurt gelang erstmals die direkte Visualisierung der sogenannten quantenmechanischen Nullpunktbewegung in einem größeren Molekül. Diese Bewegung vollführen Teilchen selbst am absoluten Temperaturnullpunkt. In einem gemeinsamen Experiment mit dem Max-Planck-Institut für Kernphysik in Heidelberg, der Universität Hamburg, dem European XFEL und weiteren Partnern konnten sie den „ewigen Tanz“ der Atome sichtbar machen. Gelungen ist dies Dank des in Frankfurt entwickelten COLTRIMS-Reaktionsmikroskops, das die Struktur der Moleküle rekonstruieren kann. Die Ergebnisse wurden jetzt in der Zeitschrift „Science“ veröffentlicht. FRANKFURT….

Aufgrund der Heisenbergschen Unschärferelation der Quantenphysik kommen Atome und Moleküle selbst im niedrigsten Energiezustand nie ganz zur Ruhe. Forschende am European XFEL in Schenefeld bei Hamburg haben diese Quantenbewegung nun erstmals in einem komplexen Molekül direkt messen können. Dabei mussten sie das Molekül allerdings zerbersten lassen, wie sie im Wissenschaftsmagazin Science berichten. Absoluten Stillstand gibt es nur in der klassischen Physik. In der Quantenwelt ist selbst der Grundzustand mit niedrigster Energie von andauernder Unruhe geprägt. Grund ist eine quantenphysikalische Gesetzmäßigkeit,…

Ein internationales Team von Forschenden hat in einem beachtenswerten Versuch zugleich einen Temperaturrekord gebrochen, eine langjährige Theorie widerlegt und eine neue Methode der Laserspektroskopie für dichte Plasmen eingesetzt. Ein Artikel zu dieser Arbeit ist nun in der Fachzeitschrift Nature erschienen. In ihrer Forschungsarbeit mit dem Titel „Superheating gold beyond the predicted entropy catastrophe threshold“ (Überhitzung von Gold jenseits der vorhergesagten Entropiekatastrophe) berichten die Forschenden, dass es ihnen gelungen sei, Gold auf über 19.000 Kelvin zu erhitzen – mehr als das…

Der BASE-Kollaboration am CERN in Genf ist ein Durchbruch in der Antimaterieforschung gelungen: Erstmals konnten die Forschenden ein einzelnes Antiproton fast eine Minute lang kontrolliert zwischen zwei Spin-Quantenzuständen hin- und herpendeln lassen. Zu der Kollaboration gehören zahlreiche internationale Institutionen, darunter auch die Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU). Die nun in Nature veröffentlichte Studie markiert die weltweit erste Realisierung eines Quantenbits (kurz Qubits) aus Antimaterie. „Dies ist ein Meilenstein, der künftig deutlich präzisere Tests grundlegender physikalischer Symmetrien ermöglichen wird“, so HHU-Physikprofessor und BASE-Sprecher…

Forschende der Universität Hamburg und des DESY haben Hinweise auf das schwer fassbare Toponium gefunden. Mit dieser Entdeckung könnte die grundlegende Struktur aller Materie noch detaillierter entschlüsselt werden. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universität Hamburg (UHH) und des Elektronen-Synchrotrons DESY, die gemeinsam im Exzellenzcluster „Quantum Universe“ der UHH arbeiten, haben in zwei Experimenten am Teilchenbeschleuniger „Large Hadron Collider“ (LHC) des CERN Signale gefunden, die auf ein extrem seltenes Teilchen namens Toponium – einen gebundenen Zustand aus einem Top-Quark und seinem Antiteilchen…

Die Selbstorganisation ist ein grundlegendes Naturphänomen, das man sowohl in kleinen Skalen unter dem Mikroskop als auch in riesigen Dimensionen im Weltall beobachten kann. Es ist allgegenwärtig in unserem täglichen Leben und zeigt sich zum Beispiel eindrucksvoll bei Vogelschwärmen. Im Quantenbereich ist die Selbstorganisation noch weitgehend unerforscht. Forscherteams an der ETH Zürich und der Saar-Universität konnten nun die Mechanismen enthüllen, die zur Selbstorganisation eines Quantengases in Form eines Kristalls und zu seinem Zerfall führen. Ihr Forschungsergebnis wurde in dem renommierten…

TU-Forschende wollen abhörsichere Quantenkryptographie für die Kommunikation bei der Bahn nutzen Das neue Forschungsprojekt SQuIRRL (Secure Quantum Infrastructure for Road, Rail and Flight) arbeitet daran, unsere Mobilität mit Hilfe von abhörsicherer Quantenkommunikation zu schützen. Das Fachgebiet „Bahnbetrieb und Infrastruktur“ der TU Berlin ist dabei Projektpartner für den Bereich des Schienenverkehrs. Das neu gestartete Projekt läuft bis November 2027 und wird vom Bundesforschungsministerium mit gut fünf Millionen Euro gefördert, wobei 584.000 Euro auf die TU Berlin entfallen. Bei der Kommunikation im…

Ende Juli geht es in Wacken hoch hinaus: Das Wacken Open Air bringt zahlreiche Akteure der deutschen Raumfahrt und Astronomie auf den Acker – inklusive Astronautinnen und Astronauten. Im Rahmen einer besonderen Kooperation erwartet die Besucherinnern und Besucher in diesem Jahr ein Space Camp mit einem spannenden und informativen Programm rund um das Thema Weltraum. Als Partner mit dabei sind die ArianeGroup, die Astronomische Gesellschaft (vertreten durch das Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn; das Haus der Astronomie, Heidelberg; das Institut für…

Mithilfe präziser optischer Spektroskopie ist es einem Forschungsteam der TU Darmstadt gelungen, den Ladungsradius des Isotops 13C – eines stabilen Kohlenstoffisotops – deutlich genauer zu bestimmen als bisher. Die Ergebnisse der Studie sind nun im renommierten Journal „Nature Communications“ erschienen. Die elektrische Kraft zwischen Elektronen und Atomkernen ermöglicht die Bestimmung des mittleren Radius der Ladungsverteilung eines Atomkerns. Dieser sogenannte Kernladungsradius ist die genaueste Größenangabe, die die Forschung für einen Atomkern erhalten kann. Die Kerngröße lässt sich aus der Winkelverteilung von…

Das BMFTR-Projekt SPINNING konnte erfolgreich demonstrieren, dass hybrid integrierbare, skalierbare und nahe Raumtemperatur funktionierende Festkörper-Quantenbauelemente eine robuste und energieeffiziente Alternative zu etablierten Quantencomputer-Hardwareplattformen darstellen. Die entwickelten Spin-Qubits in Diamant zeichnen sich durch längere Operationszeiten und kleinere Fehlerraten als vergleichbare, kommerziell verfügbare supraleitende Systeme auf dem Stand der Technik aus. Die photonische Kopplung über Entfernungen von mehr als 20 Metern verspricht, eine Grundlage für leistungsstärkere verteilte Quantencomputer zu sein. Das Projektkonsortium von SPINNING (»Diamond spin-photon-based quantum computer«) demonstrierte zum Abschluss des…

Inklusive des neu hinzu gekommenen Kerns sind nun insgesamt 14 Isotope des künstlichen superschweren Elements Seaborgiums (Ordnungszahl 106) bekannt. Zur Herstellung von Seaborgium-257 diente ein intensiver Chrom-52-Strahl aus dem GSI/FAIR-Linearbeschleuniger UNILAC, der auf eine dünne Schicht aus Blei-206 prallte. Unter Nutzung des hocheffizienten Detektionssystems am gasgefüllten Rückstoßseparator TASCA (TransActinide Separator and Chemistry Apparatus) konnte das Forschungsteam 21 Zerfälle eines Seaborgium-257 Kerns durch Spontanspaltung sowie einen Alpha-Zerfall und somit 22 Kerne insgesamt nachweisen. Die Halbwertszeit des neuen Isotops beträgt 12,6 Millisekunden….

Der leistungsfähigste Stellarator der Welt erreicht einen Rekord bei einem Schlüsselparameter der Fusionsphysik: dem Tripelprodukt Auf dem Weg zu einem Fusionskraftwerk sind Anlagen vom Typ Stellarator eine der aussichtsreichsten Optionen. Künftig könnten sie nutzbare Energie gewinnen, indem sie leichte Atomkerne miteinander verschmelzen. Diese Reaktion soll in einem viele zehn Millionen Grad Celsius heißen Gas aus ionisierten Teilchen ablaufen – einem Plasma. Stellaratoren nutzen dabei das Prinzip des magnetischen Einschlusses: Das Plasma wird durch ein komplexes und sehr starkes Magnetfeld eingesperrt…

Am Fraunhofer ILT ist der Betrieb eines Quanteninternetknotens gestartet, den es mit dem niederländischen Partner TNO entwickelt hat. Das System ist nahezu baugleich mit Netzwerkknoten, mit denen das Forschungszentrum QuTech eine Quanten-Verschränkung zwischen Den Haag und Delft demonstriert hatte. Der neue Knoten dient als Forschungsplattform. Das Fraunhofer ILT wird ihn mit Partnern aus Industrie und Wissenschaft in einem lokalen Netzwerk erproben und technisch weiterentwickeln. Im Fokus stehen photonische Komponenten: Quantenfrequenzkonverter, Laser, Optiken oder Einzelphotonenquellen. Noch ist das Quanteninternet ein Zukunftsprojekt….

Ein internationales Team um den Innsbrucker Quantenphysiker Peter Zoller hat gemeinsam mit dem US-Unternehmen QuEra Computing eine Eichfeldtheorie ähnlich Modellen aus der Teilchenphysik erstmals in einem zweidimensionalen analogen Quantensimulator direkt beobachtet. Die Studie, veröffentlicht in der Fachzeitschrift Nature, eröffnet neue Möglichkeiten für die Erforschung grundlegender physikalischer Phänomene. „String Breaking“ tritt auf, wenn der „String“ zwischen zwei stark gebundenen Teilchen, wie etwa einem Quark-Antiquark-Paar, „reißt“ und neue Teilchen entstehen. Dieses Konzept ist zentral für das Verständnis der starken Wechselwirkungen, wie sie…

Messung des g-Faktors von lithiumhaltigem Zinn   Quantenelektrodynamik – ein Wettbewerbsfeld für Präzision Quantenelektrodynamik (QED) ist die grundlegende Theorie, die alle elektromagnetischen Phänomene einschließlich des Lichts (Photonen) beschreibt. Zugleich ist sie die bestgetestete Theorie der Physik überhaupt. Auf verschiedene Weise wurde sie bis auf 0,1 zu einer Milliarde genau geprüft. Aber gerade die Stärke dieser Theorie treibt die Physiker an, sie noch strenger zu untersuchen und ihre möglichen Grenzen auszuloten. Jede signifikante Abweichung wäre ein Hinweis auf neue Physik. Die…

Studie in Nature liefert Einblicke in eindimensionale Anyonen.   Im Gegensatz zu Fermionen und Bosonen, den beiden grundlegenden Teilchenarten in der Natur, weisen Anyonen einzigartige Quanteneigenschaften auf. Solche Teilchen sind selten zu beobachten, weil alle üblichen Elementarteilchen entweder Bosonen oder Fermionen sind. Anyonen, die nicht eigenständig existieren, sondern als Anregungen in Quantensystemen auftreten, wurden bisher nur in zweidimensionalen Systemen beobachtet. Ihr Nachweis in eindimensionalen Systemen blieb bis heute aus. In einer aktuellen Studie untersuchten Forscher:innen der Universität Innsbruck, der Université…