Physik Astronomie

Neue Theorie für Gravasterne… Würde es Gravasterne tatsächlich geben, sähen sie für einen weit entfernten Beobachter ähnlich aus wie Schwarze Löcher. Zwei theoretische Physiker der Goethe-Universität Frankfurt haben jetzt eine neue Lösung der Allgemeinen Relativitätstheorie Albert Einsteins gefunden, derzufolge Gravasterne aufgebaut sein könnten wie eine russische Matrjoschka-Puppe: Im Inneren eines Gravasterns befände sich sein weiterer Gravastern. Das Innere Schwarzer Löcher ist für die Wissenschaft eine harte Nuss: Der deutsche Physiker Karl Schwarzschild fand 1916 eine Lösung für die Gleichungen Albert…

Das einfachste denkbare Molekül H2+ zählt zu den ersten Molekülen überhaupt im Kosmos. Dies macht es bedeutend für die Astrophysik, aber auch zum wichtigen Forschungsobjekt für die Fundamentalphysik. Experimentell ist es schwer zugänglich. Einem Physikerteam der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) gelang es nun erstmals, die Schwingungen des Moleküls mit einem Laser zu vermessen. Das Ergebnis stimmt mit hoher Genauigkeit mit der theoretischen Vorhersage überein, wie die Forscher in der Fachzeitschrift Nature Physics erläutern. H2+ ist eines der ersten Moleküle, die nach…

Die Suche nach der Grenze des Periodensystems. Seit der Jahrtausendwende wurden sechs neue chemische Elemente entdeckt und in das Periodensystem der Elemente, das Symbol der Chemie schlechthin, aufgenommen. Diese neuen Elemente haben hohe Ordnungszahlen von bis zu 118 und sind deutlich schwerer als Uran, das Element mit der höchsten Ordnungszahl (92), das in größeren Mengen auf der Erde vorkommt. Dies wirft Fragen auf, unter anderem wie viele weitere dieser superschweren Spezies noch auf ihre Entdeckung warten, wo – wenn überhaupt…

Positionen einzelner Atome in 3D sichtbar gemacht. Ein Forschungsteam des Instituts für Physik der Universität Rostock und der Technischen Universität München hat einen bedeutenden Fortschritt in der Quantentechnologie erzielt. Mit Hilfe von dreidimensionaler magnetischer Resonanztomografie ist es gelungen, ein dreidimensionales Bild der Positionen einzelner Atome in einem Diamantkristall aufzunehmen – eine Wolke aus Punkten, vergleichbar mit einem Sternhaufen am Nachthimmel. Die angewandte Technik, ähnlich der Kernspintomografie im medizinischen Bereich, ermöglicht eine außergewöhnliche Auflösung von knapp unter 10 Nanometern. Das ist…

Astronominnen und Astronomen aus Deutschland und der Schweiz haben Hinweise dafür gefunden, wie die ominöse Lücke in der Größenverteilung von Exoplaneten bei etwa zwei Erdradien entsteht. Ihre Computersimulationen zeigen, dass die Wanderung von eisigen, sogenannten Sub-Neptunen in die Innenbereiche ihrer Planetensysteme dieses Phänomen erklären kann. Bei zunehmender Annäherung an den Zentralstern bildet verdampfendes Wassereis eine Atmosphäre aus, die den Planeten größer erscheinen lässt als im gefrorenen Zustand. Gleichzeitig verlieren kleinere Gesteinsplaneten mit der Zeit einen Teil ihrer ursprünglichen Gashülle, wodurch…

Am Joint European Torus (JET) in Großbritannien gelang es einem europäischen Forschungsteam, 69 Megajoule Energie aus 0,2 Milligramm Brennstoff zu erzeugen. Es handelt sich um die größte Energiemenge, die je in einem Fusionsexperiment erreicht wurde. Fusionskraftwerke sollen nach dem Vorbild der Sonne leichte Atomkerne verschmelzen, um damit aus sehr geringen Brennstoffmengen gewaltige Energiemengen für die Menschheit nutzbar zu machen. Das europäische Forschungskonsortium EUROfusion verfolgt dabei das Konzept Magnetfusion, das unter Experten als das am weitesten fortgeschrittene gilt. Mit den Großexperimenten…

JGU-Forschende konnten die dritte Art von Magnetismus, den Altermagnetismus, erstmalig experimentell belegen. Ferromagnetismus und Antiferromagnetismus sind seit Langem bekannt. 2019 postulierten Forschende der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) eine dritte Art von Magnetismus, den Altermagnetismus – was in etwa so viel heißt wie „verändernder Magnetismus“. In Fachkreisen wurde dieser Altermagnetismus bereits viel diskutiert, mitunter auch angezweifelt. Eine experimentelle Gruppe um Prof. Dr. Hans-Joachim Elmers von der JGU konnte nun einen Effekt, der quasi als Signatur des Altermagnetismus gilt, am Deutschen Elektronen-Synchrotron…

Forschungsteam erhält neuen Einblick in Ladungstransferprozesse an atomar dünner Grenzfläche zwischen zwei Halbleitern. Halbleiter sind in der Elektrotechnik weit verbreitet. Sie werden in elektronischen Produkten verbaut, wo sie den Stromfluss entweder ermöglichen oder verhindern. Um zweidimensionale Materialien für zukünftige Computer- und Photovoltaiktechnologien zu erforschen, haben Forschende der Universitäten Göttingen, Marburg und Cambridge die Bindung zwischen den in Halbleitern enthaltenen Elektronen und Löchern untersucht. Indem sie diese Bindung mit einem speziellen Verfahren aufbrachen, erhielten sie einen mikroskopischen Einblick in Ladungstransferprozesse über…

Unterschiedlicher Drehsinn magnetischer Strukturen elektrisch aufgedeckt. Augsburger Physikern gelingt die Unterscheidung von chiralen Ordnungen mit gleicher Magnetisierung aber unterschiedlichem Drehsinn mittels elektrischer Messungen bei tiefen Temperaturen. Dies ist relevant für die Grundlagenforschung komplexer Magnete und im Hinblick auf mögliche Anwendungen für die magnetische Datenspeicherung. Die Ergebnisse wurden in der renommierten Fachzeitschrift Nature Physics veröffentlicht. Elektrische Ströme und das Auftreten magnetischer Kräfte sind unmittelbar miteinander verknüpft. Ein stromdurchflossenes Kabel erzeugt ein ringförmiges Magnetfeld. Umgekehrt lenkt ein Magnetfeld die elektrisch geladenen Teilchen…

Bayreuther Wissenschaftler erforschen die Struktur und das Langzeitverhalten von Galaxien mithilfe mathematischer Modelle, basierend auf Einsteins Relativitätstheorie. Ihr innovativer Ansatz nutzt ein tiefes neuronales Netz zur schnellen Vorhersage der Stabilität von Galaxie-Modellen. Dieses auf künstlicher Intelligenz basierende Verfahren ermöglicht eine effiziente Verifizierung oder Falsifizierung astrophysikalischer Hypothesen in Sekunden. Das Forschungsziel von Dr. Sebastian Wolfschmidt und Christopher Straub ist die Untersuchung der Struktur und des Langzeitverhaltens von Galaxien. „Da diese nicht vollständig durch astronomische Beobachtungen analysiert werden können, nutzen wir mathematische…

Einem Team der TU Dortmund ist es kürzlich gelungen, einen höchst haltbaren Zeitkristall zu erzeugen, der millionenfach länger lebt, als in vorherigen Experimenten gezeigt werden konnte. Damit liefern sie einen Beweis für ein hochinteressantes Phänomen, das der Nobelpreisträger Frank Wilczek vor rund zehn Jahren theoretisch postuliert hatte und das auch bereits Einzug in Science-Fiction-Filme gehalten hatte. Die Ergebnisse wurden in Nature Physics veröffentlicht. Kristalle, genauer gesagt räumliche Kristalle, sind periodische Anordnungen von Atomen über große Längenskalen hinweg. Aus dieser Ordnung…

Ein Team des European XFEL hat am Karlsruher Institut für Technologie ein supraleitendes Undulator-Vorserienmodul (S-PRESSO) getestet, das für eine Ausbaustufe des European XFEL gedacht ist, und dabei einen Weltrekord aufgestellt. Undulatoren sind eines der wichtigsten Geräte für Freie-Elektronen-Laser wie den European XFEL in Schenefeld bei Hamburg. Mit Hilfe einer Reihe von starken Magneten erzeugt ein Undulator ein extrem brillantes Licht, indem er schnell bewegte Elektronen auf einen Slalomkurs zwingt. Gleichzeitig regen die Undulatoren die Elektronen dazu an, laserähnliche elektromagnetische Strahlung…

Das deutsche eROSITA-Konsortium, an dem auch Forschende der Universität Hamburg beteiligt sind, hat die Daten seines Anteils an der ersten Himmelsdurchmusterung mit dem bildgebenden Teleskop eROSITA für weiche Röntgenstrahlung veröffentlicht. eROSITA befindet sich an Bord des Satelliten „Spectrum-RG“ und der erste eROSITA-All-Sky-Survey-Katalog ist mit rund 900.000 verschiedenen Quellen der größte jemals veröffentlichte Röntgenkatalog. Die Beobachtungen mit dem eROSITA-Teleskop wurden vom 12. Dezember 2019 bis zum 11. Juni 2020 durchgeführt. Der erste eROSITA-Katalog deckt die Hälfte des Himmels ab. Die mehr…

… aus dem zentralen Schwarzen Loch in Perseus A. Die EHT-Kollaboration unter Beteiligung von Forschenden am MPI für Radioastronomie in Bonn hat kürzlich den Startpunkt eines sich entwickelnden Plasmastrahls oder Jets mit ultrahoher Winkelauflösung aufgelöst. Das international besetzte Team nutzte ein virtuelles Radioteleskop von der Größe der Erde, um magnetische Strukturen im Zentralbereich der Radiogalaxie 3C 84 (Perseus A) zu untersuchen, in dem sich eines der nächstgelegenen aktiven supermassereichen Schwarzen Löcher in unserer kosmischen Nachbarschaft befindet. Die aktuellen Ergebnisse geben…

Forschende der JGU und der Universität Tokio konnten erstmalig ein logisches Qubit aus einem einzigen Lichtpuls erzeugen, das die Korrigierbarkeit von Fehlern bereits intrinsisch enthält. Es hat sich viel getan bei den Quantencomputern: Die großen Player Google, IBM und Co. bieten bereits entsprechende Clouds an. Bei Problemen allerdings, bei denen Standardcomputer an ihre Grenzen stoßen, können auch Quantencomputer derzeit noch nicht helfen: Die verfügbare Menge an Qubits, also der kleinsten quantenphysikalischen Recheneinheiten, ist dafür noch zu gering. Einer der Gründe…

Forschungsteam präsentiert Champion in der Schwergewichtsklasse. Supraleitung ist seit mehr als hundert Jahren bekannt und für konventionelle Supraleiter mittlerweile gut verstanden. Neueren Datums hingegen sind unkonventionelle Supraleiter, bei denen nicht eindeutig geklärt ist, wie sie funktionieren. Ein Team des HZDR hat gemeinsam mit Kollegen der Forschungseinrichtung CEA, der Universität Tōhoku und des Max-Planck-Instituts für Chemische Physik fester Stoffe neue Erkenntnisse gewonnen, wie die Forschenden im Journal Nature Communications berichten. Die Befunde könnten erklären, warum ein neuartiges Material auch in extrem…