Quantenmechanisch verschränkte Lichtteilchen überwinden die Grenzen der klassischen Optik und erlauben Einblicke in bislang unsichtbare Wellenlängenbereiche. Damit bieten sie neue Möglichkeiten für Bildgebungsverfahren, Mikroskopie und Spektroskopie. Diese zu eruieren und technologische Lösungen zu erarbeiten, war Ziel des Fraunhofer-Leitprojekts QUILT. Die Ergebnisse aus dem Projekt liegen nun vor. Licht hat erstaunliche Fähigkeiten. So lassen sich Lichtteilchen, Photonen genannt, bei ihrer Erzeugung miteinander verschränken und damit nicht nur über große Distanzen, sondern auch über verschiedene Wellenlängenbereiche hinweg untrennbar in ihren Eigenschaften miteinander…

Selbst einfachste molekulare Verbindungen sind bis heute nicht zur Gänze verstanden. Wissenschaftler um Roland Wester vom Institut für Ionenphysik und Angewandte Physik haben nun im Detail untersucht, wie negative Ionen sich an Wasserstoffmoleküle – die einfachsten Moleküle, die es gibt – binden und gemeinsam mit internationalen Partnern eine präzise quantenmechanische Beschreibung dafür vorgelegt. Das Team um Physiker Roland Wester wollte schon lange die Bindung von Wasserstoffanionen an Wasserstoffmoleküle untersuchen. Dies erwies sich bisher allerdings als experimentell sehr schwierig. Deshalb haben…

Bei der Arbeit mit Helium-Nanotröpfchen sind Wissenschaftler der Universität Innsbruck um Fabio Zappa und Paul Scheier auf ein überraschendes Phänomen gestoßen: Treffen die ultrakalten Tröpfchen auf eine harte Oberfläche, verhalten sie sich wie Wassertropfen. Ionen, mit denen sie zuvor dotiert wurden, bleiben so beim Aufprall geschützt und werden nicht neutralisiert. Am Institut für Ionenphysik und Angewandte Physik der Universität Innsbruck nutzt die Arbeitsgruppe um Paul Scheier seit rund 15 Jahren Helium-Nanotröpfchen für die Untersuchung von Ionen mit massenspektrometrischen Methoden. Mit…

Vagabundierende Himmelskörper lassen in die Entstehung von Sternen und Planeten blicken. Bei Beobachtungen in einer der sonnennächsten Sternentstehungsregionen entdeckte ein Team internationaler Astronom*innen die bisher größte Ansammlung freischwebender Planeten. Diese Himmelskörper kreisen um keinen Stern und sind wegen ihrer geringen Helligkeit enorm schwer zu finden. Die große Zahl der nun aufgespürten Planeten gibt Aufschluss über den Entstehungsprozess von Sternen und Planeten und stellt einen wichtigen Anhaltspunkt für künftige Forschungen dar. An der erstaunlichen Entdeckung war Núria Miret Roig vom Institut…

Von welchen Faktoren hängt es ab, wie schnell ein Quantencomputer seine Berechnungen durchführen kann? Physiker der Universität Bonn und des Technion – Israel Institute of Technology haben ein elegantes Experiment erdacht, um diese Frage zu beantworten. Die Ergebnisse der Studie erscheinen in der Fachzeitschrift Science Advances. Quantencomputer sind hoch entwickelte Maschinen, die sich bei der Verarbeitung von Informationen auf die Prinzipien der Quantenmechanik stützen. Dadurch sollen sie in Zukunft bestimmte Probleme bearbeiten, die für klassische Rechner völlig unlösbar wären. Doch…

Quanteneffekte in Supraleitern könnten der Halbleitertechnologie eine neue Wendung geben. Forschende des Paul Scherrer Instituts PSI und der Universität Cornell im US-Bundesstaat New York haben ein Verbundmaterial identifiziert, das Quantenbauelemente in die Halbleitertechnologie integrieren und damit elektronische Bauteile deutlich leistungsstärker machen könnte. Sie veröffentlichen ihre Ergebnisse heute im Fachblatt Science Advances. Unsere derzeitige elektronische Infrastruktur basiert vor allem auf Halbleitern. Diese Materialklasse kam etwa in der Mitte des 20. Jahrhunderts auf und wurde seither immer weiter verbessert. Zu den derzeit…

Forschungsteam untersuchte Isotopen-Zusammensetzung von Gesteinsplaneten im inneren Sonnensystem. Erde und Mars sind aus Material entstanden, das zum größten Teil aus dem inneren Sonnensystem stammt; nur ein kleiner Anteil der „Baustoffe“ dieser beiden Planeten haben ihren Ursprung jenseits der Umlaufbahn des Jupiters. Zu diesem Ergebnis kommt eine Gruppe von Forschern unter Leitung der Westfälischen Wilhelms-Universität (WWU) Münster. In der Fachzeitschrift „Science Advances“ legen sie nun den bisher umfassendsten Vergleich der Isotopen-Zusammensetzung von Erde, Mars und ursprünglichem Baumaterial des inneren und äußeren…

Einzelgänger-Planeten sind schwer fassbare kosmische Objekte. Sie haben eine Masse, die mit der von Planeten in unserem Sonnensystem vergleichbar ist, umkreisen aber keinen Stern, sondern bewegen sich frei im All. Bisher waren nicht viele bekannt, aber ein Team von Astronomen hat mit Hilfe von Daten mehrerer Teleskope der Europäischen Südsternwarte (ESO) und anderer Einrichtungen mindestens 70 neue Einzelgänger-Planeten in unserer Galaxie entdeckt. Dies ist die größte jemals entdeckte Gruppe vagabundierender Planeten und ein wichtiger Schritt zum Verständnis der Ursprünge und…

Die Miniaturisierung von optischen Komponenten ist eine Herausforderung in der Photonik. Forschenden des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und der Friedrich-Schiller-Universität Jena ist es gelungen, einen Diffusor – eine optische Streuscheibe – auf der Basis von Silizium-Nanopartikeln zu entwickeln. Damit können sie Richtung, Farbe und Polarisation von Licht gezielt steuern. Anwendungen kann die neuartige Technologie etwa in transparenten Bildschirmen oder in der Augmented-Reality finden. Über ihre Ergebnisse berichten die Forschenden in der Zeitschrift „Advanced Materials“. (DOI: https://doi.org/10.1002/adma.202105868). Die Photonik –…

Das Weltraumteleskop James Webb startet mit Ausrüstung ins All, die am MPIA entwickelt und gebaut wurde. (Der Start des Weltraumteleskops James Webb wurde am 15. Dezember auf den 24. Dezember 2021 verschoben.) Wenn voraussichtlich am 22. Dezember 2021 das Weltraumteleskop James Webb zu seiner Mission ins All aufbricht, werden am Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA) in Heidelberg entwickelte und gebaute Elemente mit an Bord sein. Darunter befindet sich ein Filterrad, das die MIRI-Kamera des Webb-Teleskops erst zu einem wissenschaftlichen Instrument macht,…

Einem internationalen Team von Astronomen um Stefan Kimeswenger vom Institut für Astro- und Teilchenphysik der Universität Innsbruck ist es gemeinsam mit einer Gruppe deutsch-französischer Hobby-Astronomen gelungen, eine neue Klasse von galaktischen Nebeln zu identifizieren. Diese Entdeckung liefert einen wichtigen Baustein im Verständnis für die Entwicklung von Sternen und zeigt gleichzeitig die Bedeutung der internationalen Zusammenarbeit zwischen universitärer Forschung und „Community Science“. Erstmals ist es Wissenschaftlern ausgehend von einer Entdeckung durch wissenschaftliche Laien gelungen, einen Nachweis für eine voll entwickelte Hülle…

Auch Computersysteme, die physisch von der Außenwelt isoliert sind, können Angriffen ausgesetzt sein. Dies demonstrieren IT-Sicherheitsexperten am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) im Projekt LaserShark: Mit einem gerichteten Laser lassen sich Daten an bereits in Geräten verbaute Leuchtdioden übertragen. So können Angreifende über mehrere Meter heimlich mit physisch isolierten Systemen kommunizieren. LaserShark zeigt, dass sicherheitskritische IT-Systeme nicht nur informations- und kommunikationstechnisch, sondern auch optisch gut geschützt sein müssen. Auch Computersysteme, die physisch von der Außenwelt isoliert sind, können Angriffen ausgesetzt…

Ein neues Kamerasystem ist an der Universität Würzburg in den Testbetrieb gegangen. Es soll mit Methoden der Künstlichen Intelligenz unbekannte Himmelsphänomene aufspüren. Immer wieder sehen Menschen am Himmel eigenartige Leuchterscheinungen oder andere Phänomene, die sie sich nicht erklären können. „Die meisten dieser Beobachtungen betreffen bekannte Phänomene oder Objekte wie Vögel, Flugzeuge, Satelliten oder Wolken. Bei einem sehr kleinen Anteil bleibt die Ursache aber auch nach intensiver Untersuchung durch Fachleute ungeklärt“, sagt Hakan Kayal, Professor für Raumfahrttechnik an der Julius-Maximilians-Universität Würzburg…

Eine Forschungsgruppe unter der Leitung des Max-Planck-Instituts für Astronomie hat Hinweise auf einen jungen Sternhaufen in einer Wolke gefunden, die als „The Brick“ bekannt ist. Diese Wolke in der Nähe des galaktischen Zentrums erschien bisher in Bezug auf die Sternentstehung ungewöhnlich ruhig. Der neue Befund ergibt sich aus einer bogenförmigen Teilstruktur, deren Eigenschaften mit einer expandierenden Hülle übereinstimmen. Die Autoren bringen sie mit einer Blase aus Gas in Verbindung, die durch den Wind eines massereichen Sterns entsteht. Da solche Sterne…

Eine Gruppe von Astronominnen und Astronomen, angeführt von Forschenden des Max-Planck-Instituts für Astronomie (MPIA), haben in der Milchstraße mit rund 3900 Lichtjahren eine der längsten bekannten Strukturen identifiziert, die fast ausschließlich aus atomarem Wasserstoffgas besteht. Dieses Filament, genannt „Maggie“, könnte ein Bindeglied in dem Materiekreislauf der Sterne darstellen. Die Auswertung der Messdaten deutet darauf hin, dass sich in dem Gebilde lokal das atomare Gas zu molekularem Wasserstoff verbindet. In großen Wolken verdichtet, ist dies das Material, aus dem sich letztendlich…

Seit den 1960er Jahren wird über eine hypothetische Antriebsmethode für interstellare Raumfahrzeuge spekuliert. Berechnungen der TU Wien zeigen: Sie wird Science-Fiction bleiben. In Science-Fiction-Geschichten über Kontakt mit außerirdischen Zivilisationen gibt es ein Problem: Mit welcher Art von Antrieb soll es möglich sein, die gewaltigen Distanzen zwischen den Sternen zu überbrücken? Mit gewöhnlichen Raketen, wie man sie für die Reise zum Mond oder zum Mars verwendet, wird das nicht möglich sein. Daher gibt es allerlei mehr oder wenige spekulative Ideen dazu…