Die Abteilung Physik Lebender Materie des Max-Planck-Instituts für Dynamik und Selbstorganisation (MPI-DS) hat einen Zusammenhang zwischen der Erzeugung von Entropie und den topologischen Eigenschaften eines Systems entdeckt. In ihrer Studie, die kürzlich in Nature Communications veröffentlicht wurde, untersuchten die Wissenschaftler*innen die zufällige Bewegung von Teilchen in Wirbelströmen. Sie fanden heraus, dass sich die Fluktuationen bei der Entropieerzeugung nur anhand der Anzahl der Windungen um den Wirbel, unabhängig von der Form oder Größe der Bewegungsbahn charakterisieren lassen. Diese Erkenntnisse könnten zu…

… aus Schwerionenexperimenten, astrophysikalischen Beobachtungen und Kerntheorie. Ein internationales Team hat zum ersten Mal Daten aus Schwerionenkollisionen, Gravitationswellenmessungen und anderen astronomischen Beobachtungen mit Hilfe modernster theoretischer Modelle kombiniert, um die Eigenschaften der dichten Materie im Inneren von Neutronensternen besser zu verstehen. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift „Nature“ veröffentlicht. Überall im Universum werden Neutronensterne in Supernova-Explosionen geboren, die das Ende des Lebens massereicher Sterne markieren. Manchmal sind Neutronensterne in Doppelsternsystemen gebunden und werden schließlich miteinander kollidieren. Diese hochenergetischen, astrophysikalischen Phänomene…

In einer gemeinsamen experimentell-theoretischen Studie untersuchten Physiker des Max-Planck-Instituts für Kernphysik (MPIK) zusammen mit Mitarbeitern des RIKEN in Japan die magnetischen Eigenschaften des Isotops Helium-3. Zum ersten Mal gelang es, die elektronischen und nuklearen g-Faktoren des 3He+-Ions direkt mit einer relativen Genauigkeit von 10-10 zu messen. Mit einer um zwei Größenordnungen verbesserten Genauigkeit wurde die magnetische Wechselwirkung zwischen Elektron und Kern bestimmt. Eine genaue Berechnung der elektronischen Abschirmung ergab den g-Faktor des nackten 3He-Kerns. Die Ergebnisse stellen die erste direkte…

Einem internationalen Team von Laserphysikern des attoworld-Teams der LMU und des Max-Planck- Instituts für Quantenoptik ist es gelungen, ultrakurze Mittel-Infrarotimpulse zu erzeugen und die Wellenform präzise zu steuern. Infrarotlicht ist ein Türöffner für vielfältige technologische Anwendungen. Es schafft die Voraussetzungen, Moleküle gezielt zu Schwingungen anzuregen, sowie elektrische Signale in Halbleitern zu erzeugen. Wer die Schwingung elektrischer Felder von ultrakurzen Lichtimpulsen technisch nutzen will, muss zunächst herausfinden, wie man sie am besten kontrolliert. In vielen Wellenlängenbereichen klappt das schon gut, eine…

Eine Gruppe von Astronomen unter der Leitung von Sarah Bosman vom MPIA hat das Ende der Epoche der Reionisation auf etwa 1,1 Milliarden Jahre nach dem Urknall genau bestimmt. Die Reionisation begann, als sich die erste Generation von Sternen nach dem kosmischen „dunklen Zeitalter“ bildete, einer Periode, in der nur neutrales Gas das Universum ohne Lichtquellen erfüllte. Das neue Ergebnis beendet eine Debatte und ergibt sich aus den Strahlungssignaturen von 67 Quasaren mit Anzeichen des Wasserstoffgases, das das Licht durchquerte,…

Für die Datensicherheit gibt es eine noch unmittelbarere Gefahr als Cyberangriffe aus der Ferne: Manipulationen an der Hardware, über die sich Informationen auslesen lassen – etwa Kreditkartendaten aus einem Kartenlesegerät. Bochumer Forscher haben eine neue Technik entwickelt, um solche Manipulationen zu entdecken. Sie überwachen die Systeme mit Funkwellen, die auf kleinste Veränderungen der Umgebung reagieren. Im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren können sie so ganze Systeme, nicht nur einzelne Komponenten schützen – und das auch noch kostengünstiger. Über die Arbeit des…

In der Medizin werden Magnetfelder von Herz- und Hirnaktivitäten gemessen, um Krankheiten frühzeitig zu diagnostizieren. Um auch kleinste Magnetfelder zu messen, arbeiten Forschende des Fraunhofer IAF an einem neuen Ansatz: der Diamant-basierten Laserschwellen-Magnetometrie. Dabei soll Diamant mit einer hohen Dichte an Stickstoff-Vakanz-Zentren in einem Lasersystem eingesetzt werden. Nun ist den Forschenden ein Meilenstein gelungen: Sie konnten die weltweit erste Messung magnetfeldabhängiger stimulierter Emission zeigen und sogar einen neuen Kontrast-Rekord aufstellen. Publiziert wurden die Ergebnisse in der Fachzeitschrift Science Advances. In…

Schwarzes Loch zerreißt Riesenstern… In einer fernen Galaxie im Sternbild Herkules hat ein gigantisches Schwarzes Loch einen Riesenstern zerrissen. Das zeigen umfangreiche Beobachtungen mit mehreren Observatorien, über die ein internationales Forschungsteam unter DESY-Führung im Fachblatt „Physical Review Letters“ berichtet. Die kosmische Katastrophe produzierte nach einigen Monaten ein gleißendes „Lichtecho“ im Infrarotbereich. Zudem hat das Neutrinoteleskop IceCube in der Antarktis möglicherweise ein Teilchen des zerrissenen Sterns aufgefangen. Die sogenannte Gezeitenkatastrophe ereignete sich in einer 4,4 Milliarden Lichtjahre entfernten Galaxie, in deren…

In einer speziellen Anordnung aus atomaren Spins haben Max-Planck-Physikerinnen und Physiker im Experiment die Eigenschaften der sogenannten Haldane-Phase vermessen. Dazu nutzten sie einen quantenmechanischen Kniff. Zusammenfassung: Bei manchen Materialien existieren Phasen, zwischen denen ein Übergang nicht möglich ist, da sie durch eine bestimmte Form von Symmetrie geschützt sind. Die Physiker sprechen dabei von topologischen Phasen. Ein Beispiel dafür ist die nach dem Physiknobelpreisträger von 2016 Duncan Haldane benannte Haldane-Phase, die in antiferromagnetischen Spin-1-Ketten auftritt. Einem Team von Forschenden am MPQ…

Das Ferdinand-Braun-Institut zeigt auf der ILA in Berlin weltraumtaugliche Diodenlaser-Module mit schmaler Linienbreite, optische Frequenzreferenzen sowie weitere III/V-Komponenten für Satelliten- und Quantentechnologie-Anwendungen. Vom 22. bis 24. Juni 2022 präsentiert das Ferdinand-Braun-Institut, Leibniz-Institut für Höchst-frequenztechnik (FBH) auf der Internationalen Luft- und Raumfahrtausstellung (ILA) in Berlin zuverlässige Halbleiter für Anwendungen in den Bereichen Space, Satelliten und Quantentechnologie. Das Institut deckt dabei die komplette Wertschöpfungskette ab – vom Chipdesign über die Prozessierung bis hin zu Modulen und Systemen. Seine Entwicklungen stellt das FBH…

Forschungsteam der Universität Göttingen entwickelt neue Methode für Röntgenmikroskopie. Das Innere von Körpern und Objekten lässt sich durch Röntgenstrahlung in Detail ausleuchten und erkunden. Was im Alltag aus der medizinischen Bildgebung oder der Gepäckkontrolle am Flughafen bekannt ist, funktioniert auch für mikroskopisch kleine Strukturen, wie sie in der Materialwissenschaft oder der Biologie erforscht werden. Möchte man zum Beispiel den dreidimensionalen Aufbau von Materialien, Organismen oder Geweben untersuchen, ohne die Probe zu zerschneiden, kann man die Röntgenmikroskopie nutzen. Leider ist die…

2045 soll der Strom in Deutschland vollständig aus erneuerbaren Quellen stammen. Eine wesentliche Herausforderung liegt darin, dass Wind und Sonne Strom schwankend liefern. Im Kopernikus-Projekt SynErgie entwickelt das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA gemeinsam mit Partnern eine Energiesynchronisationsplattform, welche die Industrie befähigt, diese Schwankungen auszugleichen und die Produktion mit der Stromerzeugung zu synchronisieren. Zudem realisieren die Forschenden am Fraunhofer IPA derzeit eine erste stromsparende Anwendung für die IT-Plattform. Bereits Mitte dieses Jahrhunderts soll Deutschland weitestgehend klimaneutral sein. Doch die…

Physikern der Universität Rostock gelang in Kooperation mit dem Technion, dem israelischen Institut für Technologie, der erste experimentelle Nachweis eines neuartigen physikalischen Effekts, der Lichtwellen daran hindert sich räumlich auszubreiten. Bisher ging man davon aus, dass dieser Effekt zu schwach sei, um Licht tatsächlich einzusperren: Die Entdeckung des Wissenschaftlerteams zeigt, dass auch für das Licht nahezu unsichtbare Strukturen die Ausbreitung von Lichtwellen dramatisch beeinflussen können. Die Forschungsergebnisse wurden jüngst im renommierten Fachblatt Science Advances veröffentlicht. Im Jahre 1958 überraschte Phil…

Ein internationales Team von Wissenschaftlern, darunter auch Astronomen des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie in Bonn, hat einen ungewöhnlichen Neutronenstern entdeckt, der Radiostrahlung aussendet und sich alle 76 Sekunden um die eigene Achse dreht. Das Team, das von Mitgliedern der MeerTRAP-Gruppe („More Transients and Pulsars“) an der Universität Manchester geleitet wird, spricht von einer einzigartigen Entdeckung, da sich dieser Stern auf dem sogenannten Friedhof der Neutronensterne befindet, wo man überhaupt keine Pulsaraktivität erwartet. Die Entdeckung wurde mit dem MeerKAT-Radioteleskop in Südafrika gemacht….

Die Hannover Messe findet in diesem Jahr vom 30. Mai bis 2. Juni als hybride Veranstaltung statt. Das Fraunhofer-Institut für Algorithmen und Wissenschaftliches Rechnen SCAI präsentiert Exponate und aktuelle Forschungsarbeiten sowohl vor Ort in Hannover (Halle 5, Stand A06) als auch auf dem digitalen Messestand. Für eine erfolgreiche und effiziente Produkt- und Prozessgestaltung sind Digitale Zwillinge heute von großer Bedeutung. Fachleute für Konstruktion, Fertigungsprozesse und IT sind mehr denn je voneinander abhängig, kämpfen aber oft mit inkompatiblen Datenstandards, Schnittstellen und…

Einem Team um die Paderborner Wissenschaftler Prof. Dr. Thomas D. Kühne und Prof. Dr. Christian Plessl ist es gelungen, als erste Gruppe weltweit die bedeutsame Rechenleistungsschranke von einem sogenannten Exaflop – das sind mehr als eine Trillion Gleitkommaberechnungen pro Sekunde – für eine Anwendung in den rechnergestützten Wissenschaften zu durchbrechen. Damit haben sie einen neuen Weltrekord aufgestellt. Die Professoren – Plessl ist Informatiker, Kühne Chemiker – haben die Exaflop-Hürde bei einer Simulation des SARS-CoV-2 Spike-Proteins in einer realen Anwendung des…