Neue Massstäbe in der Kernphysik Ein internationales Forschungsteam unter Leitung des Paul Scherrer Instituts PSI hat den Radius des Kerns von myonischem Helium-3 mit bislang unerreichter Präzision vermessen. Die Ergebnisse sind ein wichtiger Stresstest für Theorien und künftige Experimente in der Atomphysik. 1,97007 Femtometer (billiardstel Meter): So unvorstellbar winzig ist der Radius des Atomkerns von Helium-3. Zu diesem Ergebnis kommt ein Experiment am PSI, das nun im Fachmagazin Science veröffentlicht wurde. Mehr als 40 Forschende aus internationalen Instituten haben dafür…
Der Bahndrehimpuls des Elektrons galt lange eher als physikalische Nebensache, in den meisten Kristallen wird er ohnehin unterdrückt. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Forschungszentrums Jülich haben nun entdeckt, dass er in bestimmten Materialien nicht nur erhalten bleibt, sondern sich sogar aktiv steuern lässt. Und zwar durch eine Eigenschaft der Kristallstruktur, die Chiralität oder auch Händigkeit genannt wird und auch sonst viele Prozesse in der Natur beeinflusst. Die Entdeckung hat das Potenzial für eine neue Klasse elektronischer Bauelemente, die Informationen besonders robust…
Wissenschaftler*innen haben Wasserstoff- und Deuterium-Moleküle in winzigen Räumen, sogenannten Picokavitäten, mithilfe fortschrittlicher Spektroskopie beobachtet. Diese Studie zeigt einzigartige Unterschiede zwischen den Molekülen aufgrund quantenmechanischer Effekte auf, was zukünftige Forschungen in den Bereichen Energiespeicherung und Quantentechnologien unterstützen könnte. Wichtige Aspekte – Erstmals wurde die spektroskopische Beobachtung von Wasserstoff- (H2) und Deuterium-Molekülen (D2) erreicht, die in einem atomaren Raum, bekannt als Picokavität, physikalisch adsorbiert sind.– Es wurde picometrische Rotations-/Vibrationsspektroskopie eingesetzt, um ihre Struktur und Dynamik auf Einzelmolekülebene zu erläutern.– Es wurden unterschiedliche…
Speziell für Messungen von Materie unter extremem Druck hat eine internationale Forschungskollaboration unter Leitung der Universität Rostock und des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR) im Jahr 2023 erstmals den Hochleistungslaser DIPOLE 100-X am European XFEL eingesetzt. Spektakulär: Bereits in diesem ersten Experiment gelang die Untersuchung von flüssigem Kohlenstoff – ein bislang einzigartiger Vorgang, wie die Forscher*innen jetzt in der Fachzeitschrift Nature (DOI: 10.1038/s41586-025-09035-6) berichten. Flüssiger Kohlenstoff kommt zum Beispiel im Inneren von Planeten vor und spielt eine wichtige Rolle für Zukunftstechnologien wie…
Alexey Chernikov und sein Team sind auf den Nachweis optischer Quasiteilchen mit ultraschneller Mikroskopie spezialisiert. Jetzt konnten sie gemeinsam mit internationalen Wissenschaftler:innen ein neues Quantenphänomen sichtbar machen: Sie haben leuchtende Quasiteilchen – Exzitonen – auf der Oberfläche eines Halbleitermagneten gefunden. Bislang wusste man nur, dass sie innerhalb solcher Materialien entstehen können. Für ihre Entdeckung untersuchten die Forschenden die nur wenige Atomlagen dünnen Kristallschichten des antiferromagnetischen Quantenhalbleiters Chromium-Sulfid-Bromid (CrSBr). Die Ergebnisse wurden im Fachjournal Nature Materials veröffentlicht. Quasiteilchen in HalbleitermagnetenNur wenige…
Ein internationales Team von Wissenschaftler*innen hat einen unerwarteten Bereich schwerer, neutronenarmer Isotope in der Nuklidkarte identifiziert, in dem die Kernspaltung überwiegend durch einen asymmetrischen Modus bestimmt wird. Das Experiment wurde am GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung in Darmstadt im Rahmen des FAIR-Phase-0-Programms durch die Forschungskollaboration R3B-SOFIA durchgeführt. Die Ergebnisse sind im Fachmagazin Nature veröffentlicht. Das Forschungsteam untersuchte die Spaltungseigenschaften von 100 verschiedenen neutronenarmen exotischen Isotopen, die von Iridium (Ordnungszahl Z = 77) bis Thorium (Z = 90) reichen. Diese Isotope mit…
Erzeugung und Vermessung des extrem neutronenreichen Wasserstoffisotops ⁶H gelingt erstmals an einem Elektronenstreuexperiment / Ergebnis weist auf unerwartet starke Wechselwirkung zwischen Neutronen innerhalb des Kerns hin Der A1-Kollaboration am Institut für Kernphysik der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) ist es zusammen mit Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus China und Japan erstmals gelungen, in einem Elektronenstreuexperiment eines der neutronenreichsten Wasserstoffisotope, Wasserstoff-6, zu erzeugen. Das Experiment an der Spektrometeranlage am Teilchenbeschleuniger Mainzer Mikrotron (MAMI) präsentiert eine neue Methode zur Untersuchung leichter neutronenreicher Kerne…
Da kommt die Technik an ihre Grenzen: Mit dem Ausbau des Large Hydron Collider am CERN in den kommenden Jahren steigen die Datenraten – zu viel für den aktuellen Neutrino-Detektor des FASER Experiments. Er muss durch einen neuartigen, leistungsfähigeren Detektor ersetzt werden. Mithilfe einer Reinhart Kosellek-Förderung der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) in Höhe von 1 Million Euro wird sich Physiker Prof. Dr. Matthias Schott von der Universität Bonn dieser Aufgabe stellen. Sie sind extrem leicht, elektrisch neutral und entstehen fast überall…
Neue Studien aus Tübingen und Stuttgart zeigen: Muskelaktivität und Anpassungen lassen sich ohne Hautkontakt erfassen Ein Forschungsteam um PD Dr. Justus Marquetand vom Hertie-Institut für klinische Hirnforschung der Universität Tübingen und der Universität Stuttgart hat zwei Verfahren entwickelt, mit denen sich Muskelaktivität und Trainingsanpassungen vollständig kontaktlos messen lassen. Die in den Fachzeitschriften Journal of Electromyography and Kinesiology und Journal of Neural Engineering publizierten Studien zeigen: Magnetfelder, die bei Muskelbewegung entstehen, lassen sich mit hochsensiblen Quantensensoren erfassen – ganz ohne Elektroden…
Mit einem technischen Trick wurde im Labor eine Lichtgeschwindigkeit von nur 2 m/s simuliert. Dadurch konnte man erstmals den relativistischen Terrell-Penrose-Effekt abbilden. Wenn sich ein Objekt extrem schnell bewegt, – in der Größenordnung der Lichtgeschwindigkeit – dann gelten gewisse Grundannahmen nicht mehr, die wir für selbstverständlich halten – das ist die zentrale Konsequenz von Albert Einsteins spezieller Relativitätstheorie. Das Objekt hat dann eine andere Länge als im Ruhezustand, die Zeit vergeht für das Objekt anders als im Labor. All das…
Physiker der Universitäten Bayreuth und Grenoble haben einen neuen Mechanismus der Mobilität von Zellen entdeckt. Sie stellen damit das klassische Dogma infrage, wonach der molekulare Motor Myosin für die Fortbewegung von Säugetierzellen notwendig ist. Diese Erkenntnis ebnet den Weg für neue Strategien zur Steuerung von Zellbewegung mit potenziellen Auswirkungen für die Behandlung von Krankheiten. Darüber berichtet das Team in der führenden Physikzeitschrift Physical Review Letters. What for? Die Bewegung von Zellen im menschlichen Körper – die sogenannte Zellmigration – ist…
Einer Arbeitsgruppe der Universität Stuttgart ist es erstmals gelungen, Licht durch die Wechselwirkung mit einer Metalloberfläche so zu manipulieren, dass es völlig neue Eigenschaften zeigt. Die Ergebnisse veröffentlichten die Forschenden nun in der renommierten Fachzeitschrift „Nature Physics“. „Mit unseren Ergebnissen fügen wir dem noch jungen Gebiet der Skyrmionen-Forschung ein weiteres Kapitel hinzu“, erklärt Prof. Harald Gießen, Leiter des 4. Physikalischen Instituts an der Universität Stuttgart, in dessen Arbeitsgruppe der Erfolg gelang. Das Team lieferte den Nachweis für sogenannte Skyrmionen-Taschen aus…
Wissenschaftler der Universitäten Rostock und Birmingham haben eine bahnbrechende Entdeckung gemacht, die das Verständnis von Licht und Zeit revolutionieren kann. Es handelt sich dabei um „Lichtblitze“, die scheinbar aus dem Nichts entstehen und ebenso schnell wieder verschwinden – ein Phänomen, das auf den ersten Blick magisch erscheint, jedoch tief in mathematischen Prinzipien verwurzelt ist, die es vor äußeren Störungen schützen. Die Forschungsergebnisse wurden nun in der renommierten Fachzeitschrift „Nature Photonics“ veröffentlicht. Zeit ist die seltsame Dimension: Im Gegensatz zu ihren…
Hochgeladene schwere Ionen bilden ein sehr geeignetes Experimentierfeld für die Untersuchung der Quantenelektrodynamik (QED), der am besten geprüften Theorie der Physik, welche alle elektrischen und magnetischen Wechselwirkungen von Licht und Materie beschreibt. Eine zentrale Eigenschaft des Elektrons im Rahmen der QED ist der so genannte g-Faktor, der genau charakterisiert, wie sich das Teilchen in einem Magnetfeld verhält. Kürzlich hat die ALPHATRAP-Gruppe um Sven Sturm in der Abteilung von Klaus Blaum am Max-Planck-Institut für Kernphysik (MPIK) in Heidelberg den g-Faktor von…
Das Standardmodell der Teilchenphysik liefert die bisher beste Beschreibung der Kräfte und Teilchen, aus denen sich unsere Welt zusammensetzt. In diesem Modell werden alle Vorgänge durch wechselwirkende Felder beschrieben, die den gesamten Raum durchsetzen. Man spricht von einer Quantenfeldtheorie, in der quantenmechanische Teilchen und Kräfte als Anregungen des Feldes auftreten. Die Studie solcher Feldtheorien stützt sich nicht nur auf Teilchenbeschleuniger, sondern insbesondere auf komplexe Computersimulationen. In vielen Fällen übersteigen die notwendigen quantenmechanischen Berechnungen jedoch die Möglichkeiten unserer besten Supercomputer. So…
Diamanten mit spezifischen Defekten können als hochempfindliche Sensoren oder Qubits für Quantencomputer genutzt werden. Die Quanteninformation wird dabei im Elektronenspin-Zustand der Defekte gespeichert. Allerdings müssen die Spin-Zustände bislang optisch ausgelesen werden, was extrem aufwändig ist. Nun hat ein Team am HZB eine elegantere Methode entwickelt, um die Quanteninformation über eine Photospannung auszulesen. Dies könnte ein deutlich kompakteres Design von Quantensensoren ermöglichen. Defekte in Festkörpern sind zwar manchmal unerwünscht, können aber auch für wunderbare, neue Talente sorgen, zum Beispiel bei Diamanten:…
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