Forschende der TU Dresden haben in Kooperation mit Teams der Seoul National University (SNU) und der Korea University (KU) die wichtige Rolle der Wiederverwendung von Photonen (bekannt als „Photonenrecycling“) und von Lichtstreuungseffekten in Perowskit-Solarzellen und damit einen Weg zu einer hocheffizienten Solarenergieumwandlung gezeigt. Die Studie wurde in der renommierten Fachzeitschrift ‚Science Advances‘ veröffentlicht. Metallhalogenid-Perowskite sind auf großes Interesse als Halbleiter der nächsten Generation für die Solarenergieumwandlung gestoßen. Seit der ersten Demonstration eines Wirkungsgrades von 3,8 % im Jahr 2009 sind…

In den inneren Strahlungsgürteln des Jupiters finden Forscher hochenergetische Sauerstoff- und Schwefel-Ionen – und eine bisher unbekannte Ionenquelle. Fast 20 Jahre nach dem Ende der NASA-Mission Galileo zum Jupiter haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler unter Leitung des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen den umfangreichen Datensätzen der Mission ein neues Geheimnis entlockt. Das Forscherteam konnte erstmals zweifelsfrei bestimmen, dass es sich bei den hochenergetischen Ionen, die den Gasriesen als Teil seiner inneren Strahlungsgürtel umgeben, in erster Linie um Sauerstoff- und Schwefel-Ionen…

Einem Team von Forscher*innen aus Deutschland, Frankreich, dem Vereinigten Königreich und Schweden ist es gelungen, die Nichtlinearitäten äußerst komplexer Terahertz-Laser zu vermessen. Damit können Lasertechnologien weiterentwickelt werden, die Anwendungen in der modernen Telekommunikation, Medizin oder Biochemie in Aussicht stellen. Die Erkenntnisse wurden kürzlich in der renommierten Fachzeitschrift “Light: Science & Applications” veröffentlicht. Aus der Welt der Musik sind die vielfältigen Klangfarben verschiedener Instrumente nicht wegzudenken. Ohne sie würde Musik linear und facettenlos wirken – ein einfaches Klavier und ein hochwertiger…

Ein internationales Team von Astronomen, darunter eine Reihe von Wissenschaftlern aus dem Bonner Max-Planck-Institut für Radioastronomie, gibt die Ergebnisse einer umfassenden Suche nach einem niederfrequenten Gravitationswellenhintergrund bekannt. Gravitationswellen mit Wellenlängen von mehreren Lichtjahren im Nanohertzbereich werden von der allgemeinen Relativitätstheorie vorhergesagt. Sie durchdringen die gesamte Raumzeit und könnten von Verschmelzungen der massereichsten schwarzen Löcher im Universum oder von Ereignissen kurz nach der Entstehung des Universums im Urknall herrühren. Das „International Pulsar Timing Array“ (IPTA), an dem mehrere Kollaborationen von Astrophysikern…

Internationales Team zeigt, dass Glasfasern für die Verteilung ultrastabiler Laserstrahlung geeignet sind, und erwartet breitere Anwendungen. Zwischen Deutschland, England und Frankreich existiert eine Art Autobahn für optische Frequenzen. Das Glasfasernetz dient bisher zum Vergleich von Frequenzen zwischen Metrologieinstituten, etwa aus optischen Atomuhren. Nun haben die Autoren einer Studie unter Beteiligung der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB), die in der aktuellen Ausgabe von Nature Communications erscheint, gezeigt, wie ultrastabile Laserfrequenzen aus den Metrologieinstituten per Glasfaser anderen Anwendern zugänglich gemacht werden können. Das internationale…

Millionen-Projekt unter Leitung der Leibniz Universität Hannover will Zukunftstechnologie in die Praxis bringen. Quantencomputer versprechen ungekannte Rechenpower und damit die Lösung von Problemen, an denen klassische Rechner bisher scheitern. Die ersten existierenden Prototypen sind bislang aber vor allem in der Lage eher akademische Fragestellungen ohne praktischen Anwendungsbezug zu lösen. Das Projekt QuBRA unter der Leitung der Leibniz Universität Hannover will nun zeigen, wie das Zukunftsversprechen der Quantencomputer eingelöst werden kann. Zusammen mit Partnern aus Forschung und Industrie sollen konkrete Anwendungsbeispiele…

Unter der Leitung der Universität Bern hat ein internationales Forschungsteam einen «Sub-Neptun»-Exoplanten entdeckt, der einen roten Zwergstern umkreist. Die Entdeckung gelang auch dank Beobachtungen am SAINT-EX-Observatorium in Mexiko. Dieses wird von einem Konsortium betrieben, zu dem das Center for Space and Habitability (CSH) der Universität Bern und der Nationale Forschungsschwerpunkt NFS PlanetS gehören. «Rote Zwerge» sind kleine Sterne und somit viel kühler als unsere Sonne. Um solche Sterne ist flüssiges Wasser auf Planeten möglich, die sich viel näher am Stern…

Ein internationales Team von Physikern unter der Leitung von Prof. Matthias Kling am Max-Planck-Institut für Quantenoptik und der Ludwig-Maximilians-Universität hat eine Messmethode zur Beobachtung licht-induzierter Vorgänge in Festkörpern erweitert. Wenn Materie durch ultrakurze Laserpulse angeregt wird, streuen angeregte Elektronen auf der Femtosekunden-Zeitskala. Eine Femtosekunde ist ein Millionstel einer milliardstel Sekunde. Informationen über die Streuung und andere schnelle Prozesse in dem Material lassen sich in der Wellencharakteristik des transmittierten oder reflektierten Lichtfeldes finden, mittels sogenannter feld-aufgelöster Spektroskopie. Ein Teil der Informationen…

… durch Elektronenverschiebung in Quantenstrukturen. Zeitabhängige elektrische Ströme senden elektromagnetische Wellen aus – dieser elementare physikalische Vorgang ist die Grundlage der drahtlosen Telekommunikation. Die Übertragung dieses Effekts auf die ultrakurzen Längen- und Zeitskalen der Quantenwelt ermöglicht die Erzeugung intensiver Terahertz (THz)-Impulse in asymmetrischen Halbleiter-Quantenstrukturen. Die Impulse besitzen eine Dauer von ca. 1 ps mit einer einzigen Schwingung des elektrischen Feldes. Ihre zeitliche Form kann über den nichtlinearen Erzeugungsmechanismus maßgeschneidert werden. THz-Wellen sind ein wichtiges analytisches Werkzeug in Forschung und Technologie,…

Fusionsprozesse lassen sich durch gepulste elektrische Felder anstoßen. Gepulste elektrische Felder, die zum Beispiel durch Blitzeinschläge verursacht werden, machen sich als Spannungsspitzen bemerkbar und stellen eine zerstörerische Gefahr für elektronische Bauteile dar. Sie richten beträchtlichen Schaden an. Ein Team vom Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) hat jetzt herausgefunden, dass solche Spannungsspitzen durchaus nützliche Eigenschaften haben können. In der Fachzeitschrift Physical Review Research (DOI: 10.1103/PhysRevResearch.3.033153) berichten die Wissenschaftler, wie sich zum Beispiel Kernfusionsprozesse durch extrem starke und schnelle gepulste elektrische Felder deutlich verstärken…

In Nature berichtet die BASE-Kollaboration am CERN über den weltweit genauesten Vergleich zwischen Protonen und Antiprotonen: Die Verhältnisse von Ladung zu Masse von Antiprotonen und Protonen sind auf elf Stellen identisch. Diese neue Messung verbessert die Genauigkeit des bisher besten Werts um mehr als einen Faktor vier. Der über einen Zeitraum von eineinhalb Jahren gesammelte Datensatz ermöglicht außerdem einen strengen Test des schwachen Äquivalenzprinzips, das besagt, dass sich Materie und Antimaterie unter Schwerkraft gleich verhalten. Symmetrie und Schönheit sind eng…

ESO veröffentlicht neues Bild des Flammennebels. Auf diesem neuen Bild der Europäischen Südsternwarte (ESO) bietet der Orion ein spektakuläres Feuerwerk zur Einstimmung auf die Festtage und das neue Jahr. Aber keine Sorge, dieses berühmte Sternbild explodiert weder noch brennt es. Das „Feuer“, das Sie auf dieser Weihnachtspostkarte sehen, ist der Flammennebel des Orion und seine Umgebung. Dieses Bild im Licht der Radiowellen macht dem Namen des Nebels zweifelsohne alle Ehre! Es wurde mit dem von der ESO betriebenen Atacama Pathfinder…

Veröffentlichung in Nature Reviews Physics. Ein internationales Team von namhaften Wissenschaftlern um den Paderborner Physiker Prof. Dr. Klaus Jöns hat einen umfassenden Überblick über das Potenzial, die globalen Perspektiven und die Hintergründe sowie Grenzen der integrierten Photonik zusammengestellt. Das Paper – eine Roadmap für integrierte photonische Schaltkreise für Quantentechnologien – wurde nun vom renommierten Fachjournal Nature Reviews Physics veröffentlicht. Die Übersichtsarbeit erläutert zugrundeliegende Technologien, stellt aktuelle Forschungsstände und zukünftige Anwendungsmöglichkeiten dar. „Die photonischen Quantentechnologien haben in den vergangenen 20 Jahren…

Eine Forschungskooperation mit Beteiligung der Universität Konstanz kann mit neuer Spektroskopie-Methode optisch bislang nicht unterscheidbare Spin-Zustände auslesen. Der Wechsel zwischen Singulett- und Triplett-Zustand von Elektronenpaaren in ladungsgetrennten Zuständen spielt in der Natur eine wichtige Rolle. Vermutlich kann auch der Kompass von Zugvögeln mit dem Einfluss des Erdmagnetfeldes auf das magnetische Wechselspiel zwischen diesen beiden Spin-Zuständen erklärt werden. Dieser Quantenprozess war bislang optisch nicht direkt verfolgbar und konnte im Endprodukt nur summarisch ausgewertet werden. Eine Forschungskooperation mit Prof. Dr. Ulrich Steiner…

Wieviel verbraucht die Fahrzeugflotte eines Landes im Durchschnitt? Wie ändert sich das von Jahr zu Jahr? Mit der zunehmenden Zahl an Elektrofahrzeugen und immer mehr “Crossover”-Modellen, die kaum noch einem Fahrzeugsegment zugeordnet werden können, wird die Analyse immer schwieriger. Eine Empa-Forscherin analysiert Datenbanken mit Hilfe von deep learning Methoden – und kann damit präzise Aussagen treffen: In welcher Landesregion fahren die dicksten Autos? Was können Autokäufer tun, um den CO2-Verbrauch zu senken? In den letzten Jahrzehnten gab es grosse technische…

Flüssigmetall-Experiment gewährt Einblick in den Heizmechanismus der Sonnenkorona. Warum die Sonnenkorona Temperaturen von mehreren Millionen Grad Celsius erreicht, ist eines der großen Rätsel der Sonnenphysik. Eine „heiße“ Spur zur Erklärung dieses Effekts führt in einen Bereich der Sonnenatmosphäre, der direkt unterhalb der Korona liegt und in dem sich Schall- und bestimmte Plasmawellen gleich schnell bewegen. In einem Experiment mit dem geschmolzenen Alkalimetall Rubidium und gepulsten hohen Magnetfeldern hat ein Team des HZDR ein Labormodell entwickelt und das theoretisch vorhergesagte Verhalten…