Auch Physiker interessieren sich für Fische – vor allem, wenn sie die Bildung von Strukturen erforschen. Ein Forschungsteam der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) und der Universität Bristol (Vereinigtes Königreich) untersuchte das Schwarmverhalten von Zebrabärblingen (Danio rerio, auch als „Zebrafische“ bekannt) mit Methoden der Vielteilchenphysik. In der Fachzeitschrift Nature Communications erläutern sie, dass sich schon drei Fische ähnlich wie große Fischschwärme bewegen, zwei Fische dagegen ein ganz anderes Verhalten aufweisen. Physik: Veröffentlichung in Nature Communications „Three is a Crowd“ – dieser englische…
Astronomen haben zwei der frühesten Bausteine der Milchstraße identifiziert. Bei den „Shakti“ und „Shiva“ genannten Gebilden dürfte es sich um Überreste zweier Galaxien handeln, die vor 12 bis 13 Milliarden Jahren mit einer frühen Version der Milchstraße verschmolzen und so zum frühen Wachstum unserer Heimatgalaxie beitrugen. Der neue Fund ist das astronomische Äquivalent dazu, dass Archäologen Spuren einer ersten Siedlung finden, die sich später zu einer großen Stadt entwickelte. Die Rekonstruktion gelang mit Hilfe von Daten für fast 6 Millionen…
Forschungsteam gelingt Rekordkühlung von Quarzglas um 67 Kelvin. Einem Team aus Forschenden des Fraunhofer-Institutes für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF und der University of New Mexico ist es erstmalig gelungen durch optische Laserkühlung Quarzglas um 67 Kelvin abzukühlen. Die Ergebnisse haben die Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen aus Jena und Albuquerque nun in der Fachzeitschrift Optics Express veröffentlicht. Schneiden, bohren, schweißen – mit Laserlicht verbinden wir normalerweise das Aufheizen von Materialien, um zum Beispiel Objekte aus Metall oder Gestein präzise zu bearbeiten….
Quantencomputer bieten die Möglichkeit, Festkörperstrukturen zu simulieren, die selbst die besten Supercomputer nicht berechnen können. Gleichzeitig sind die modernen Systeme jedoch noch sehr störanfällig und können Ergebnisse verfälschen. JProf. Benedikt Fauseweh von der Fakultät Physik der TU Dortmund hat die wichtigsten bisherigen Anwendungsfälle analysiert und dabei Chancen und Schwierigkeiten in der digitalen Quantensimulation herausgearbeitet. Sein Perspektivartikel wurde kürzlich in der renommierten Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht. Die Quantenmechanik erklärt das Verhalten von Teilchen auf atomarer Ebene und ist damit grundlegend für…
In quantenmagnetischen Materialien unter Magnetfeldern können neue Ordnungszustände entstehen. Nun hat ein internationales Team aus Experimenten an der Berliner Neutronenquelle BER II und am dort aufgebauten Hochfeldmagneten neue Einblicke in diese besonderen Materiezustände gewonnen. Der BER II wurde bis Ende 2019 intensiv für die Forschung genutzt und ist seitdem abgeschaltet. Noch immer werden neue Ergebnisse aus Messdaten am BER II publiziert. „Wir haben diese Proben im November 2019 am Hochfeldmagneten untersucht, das war eines der letzten Experimente am BER II“,…
Eine neue und genauere Art der Zeitmessung ist Ziel eines internationalen Forschungsprojekts, an dem die Würzburger Physikerin Adriana Palffy-Buß beteiligt ist. Das Ergebnis könnte auch bei der Suche nach Dunkler Materie helfen. Das globale Navigationssystem GPS, der digitale Datenverkehr im Telefonnetz, die Vermessung der Erde von Satelliten aus: All diese Techniken würden ohne exakte Zeitmesser nicht funktionieren. Hier kommt es auf wenige milliardstel Sekunden an, damit die Ergebnisse stimmen. Auch die Wissenschaft – speziell die Physik – ist auf extrem…
Forschenden der ETH Zürich ist es gelungen, Ionen mittels statischen elektrischen und magnetischen Feldern einzufangen und an ihnen Quantenoperationen durchzuführen. In Zukunft könnten mit solchen Fallen Quantencomputer mit deutlich mehr Quantenbits als bisher realisiert werden. Die Energiezustände der Elektronen in einem Atom unterliegen den Gesetzen der Quantenmechanik: Das heisst, sie sind nicht kontinuierlich verteilt, sondern beschränken sich auf bestimmte, festgelegte Werte – was man als quantisiert bezeichnet. Solche quantisierten Zustände sind die Basis für Quantenbits (Qubits), mit denen Wissenschaftler:innen extrem…
In einer aktuellen Veröffentlichung in Nature (https://doi.org/10.1038/s41586-024-07094-9) berichten Forscher des Max-Born-Instituts (MBI) in Berlin und des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik in Garching über eine neue Technik zur Entschlüsselung der Eigenschaften von Materie mit Licht, mit der viele Substanzen gleichzeitig und mit hoher chemischer Selektivität nachgewiesen und präzise quantifiziert werden können. Ihre Technik fragt die Atome und Moleküle im ultravioletten Spektralbereich bei sehr schwachen Lichtstärken ab. Die Experimente, bei denen zwei optische Frequenzkämme und ein Photonenzähler zum Einsatz kommen, eröffnen spannende Perspektiven…
Projekt »CONDOR – Superconducting spintronic devices for cryogenic electronics« gestartet. Die Nachfrage nach Elektronik, die bei extrem niedrigen Temperaturen arbeitet, wächst. Besonders im Bereich der Quantentechnologien gewinnt sie zunehmend an Bedeutung. Daher startete zu Beginn des Jahres das Projekt CONDOR. Dabei arbeiten das Fraunhofer IPMS in Dresden und das Max-Planck-Institut für Mikrostrukturphysik in Halle an innovativen spinbasierten Logik- und Speicherkompenenten, welche bei niedrigen Temperaturen zuverlässig funktionieren. Elektronik, die bei niedrigen Temperaturen arbeitet, wird gemeinhin als kryogene Elektronik bezeichnet. Ihre Bedeutung…
Forschungsteam visualisiert erstmalig temperaturgetriebene Turbulenz in Flüssigmetall. Experimente mit Flüssigmetallen könnten nicht nur zu spannenden Erkenntnissen über astrophysikalische Strömungsphänomene führen, wie etwa den atmosphärischen Störungen am Sonnenrand. Auch industrielle Anwendungen könnten davon profitieren, zum Beispiel das Abgießen von flüssigem Stahl. Da diese Fluide allerdings intransparent sind, fehlen immer noch geeignete Messtechniken. Ein Team des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR) hat nun erstmalig ein detailliertes dreidimensionales Abbild einer turbulenten temperaturgetriebenen Strömung in einem Flüssigmetall erzeugt. In der Zeitschrift Journal of Fluid Mechanics berichten…
Wachsende supermassereiche Schwarze Löcher mit James-Webb-Weltraumteleskop entdeckt. Gleich im ersten Jahr seines Einsatzes machte das James-Webb-Weltraumteleskop eine unerwartete Entdeckung: Viele kleine lichtschwache rote Punkte im fernen Universum könnte die Art und Weise verändern, wie wir die Entstehung supermassereicher Schwarzer Löcher verstehen. Die Forschungsarbeit unter der Leitung von Jorryt Matthee, Assistenzprofessor für Astrophysik am Institute of Science and Technology Austria (ISTA), ist nun in der Fachzeitschrift The Astrophysical Journal veröffentlicht. Ein Haufen kleiner roter Punkte in einer winzigen Region unseres Nachthimmels…
Zwei Physiker der Universität Konstanz entwickeln ein Verfahren, das den stabilen Informationsaustausch im Quantencomputer ermöglichen könnte. In der Hauptrolle: Photonen, die Quantenbits „zum Fliegen“ bringen. Der Quantencomputer gilt als nächster großer Evolutionsschritt unserer Informationstechnologie: Er soll Rechenprobleme lösen, zu denen unsere heutigen Computer schlichtweg nicht in der Lage wären – oder Ewigkeiten bräuchten. Weltweit arbeiten Forschungsgruppen daran, den Quantencomputer real werden zu lassen. Das ist alles andere als einfach, denn allein schon die Grundbausteine dieses Computers, die Quantenbits oder Qubits,…
Seit mehr als einem Jahrzehnt ist es möglich, mit Hilfe spezieller Mikroskope den Aufenthaltsort einzelner Atome präzise zu messen – und das auf weniger als einen tausendstel Millimeter genau. Allerdings lieferte diese Methode bislang nur die x- und y-Koordinate. Es fehlte die Höhenangabe, also der Abstand des Atoms zum Mikroskop-Objektiv. Nun gibt es eine neue Methode, die alle drei Raumkoordinaten eines Atoms mit einem einzigen Foto bestimmen kann. Das Verfahren, das an der Universität Bonn und der University of Bristol…
Universelles Verhalten ist eine zentrale Eigenschaft von Phasenübergängen, die sich etwa bei Magneten zeigt, die ab einer bestimmten Temperatur nicht mehr magnetisch sind. Einem Forscherteam aus Kaiserslautern, Berlin und dem chinesischen Hainan ist es erstmals gelungen, ein solches universelles Verhalten in der zeitlichen Entwicklung eines offenen Quantensystems, einem einzelnen Cäsium-Atom in einem Bad aus Rubidium-Atomen, zu beobachten. Diese Erkenntnis hilft zu verstehen, wie Quantensysteme in ein Gleichgewicht übergehen. Das ist etwa für die Entwicklung von Quantentechnologien von Interesse. Die Studie…
Die Quantensensorik verspricht noch genauere Messungen physikalischer Größen. Ein Team um Christian Roos hat nun an der Universität Innsbruck die Signale von bis zu 91 Quantensensoren miteinander verglichen und so das von Wechselwirkungen mit der Umgebung verursachte Rauschen erfolgreich unterdrückt. Mit der Methode der Korrelationsspektroskopie kann die Präzision von Sensornetzwerken gesteigert werden. Die in Quantentechnologien verwendeten quantenmechanischen Systeme, zum Beispiel einzelne Atome, sind sehr empfindlich: Jede Interaktion mit der Umgebung kann Änderungen hervorrufen, und somit zu Fehlern führen. Diese bemerkenswerte…
Steuerung kooperativer elektronischer Zustände in Kagome-Metallen. Das Abspielen eines anderen Soundtracks ist physikalisch gesehen nur eine winzige Veränderung des Schwingungsspektrums, doch seine Auswirkungen auf eine Tanzfläche sind dramatisch. Elektronen in Metallen neigen dazu, bei Nulltemperatur, wenn alle kinetische Energie gelöscht ist, nur ein Verhalten zu zeigen. Man muss die elektronische Wechselwirkung stören, um die Dominanz einer bestimmten elektronischen Ordnung zu brechen und mehrere mögliche Konfigurationen zu ermöglichen, was die Vielfalt ihres Verhaltens wiederherstellt und die Signaturen der Quantenmechanik verstärkt. Jüngste…
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