Forscher der Professur Simulation naturwissenschaftlicher Prozesse der TU Chemnitz beleuchten die geometrischen Grundlagen des Phasenübergangs in ungeordneten Magneten. Magnetische Systeme sind aus dem Alltag und vielen technischen Anwendungsfeldern – etwa in Elektromotoren, Lautsprechern, Festplatten oder auch MRTs – nicht mehr wegzudenken. Die bekannte Anziehungskraft ist ein Resultat der gleichförmigen, geordneten magnetischen Ausrichtung der enthaltenen Atome, die letztlich zu diesem spürbaren Effekt führt. Solche Ordnungen sind jedoch nur unterhalb einer materialspezifischen Übergangstemperatur vorhanden, ähnlich wie flüssiges Wasser erst bei einer Temperatur…
Mit Hilfe des Weltraumteleskops CHEOPS ist es einem internationalen Team europäischer Astronominnen und Astronomen gelungen, die Existenz von vier neuen Exoplaneten eindeutig zu bestätigen. Die vier sogenannten Mini-Neptune sind kleiner und kühler und daher schwieriger zu finden als die sogenannten Heissen Jupiter, die bereits in grosser Zahl entdeckt worden sind. Zwei der vier Studien stammen von Forschenden der Universität Bern und der Universität Genf, die auch Mitglieder des Nationalen Forschungsschwerpunkts (NFS) PlanetS sind. CHEOPS ist eine gemeinsame Mission der Europäischen…
Lebende Organismen, Ökosysteme und der Planet Erde sind, vom Standpunkt der Physik betrachtet, Beispiele für außerordentlich große und komplexe Systeme, die sich nicht im thermischen Gleichgewicht befinden. Um Nichtgleichgewichtssysteme physikalisch zu beschreiben, wird bisher die dynamische Dichtefunktionaltheorie angewendet. Diese Theorie hat jedoch Schwächen, wie Physiker*innen der Universität Bayreuth jetzt im Journal of Physics: Condensed Matter zeigen. Als leistungsstärker erweist sich die Powerfunktionaltheorie: In Kombination mit Methoden der Künstlichen Intelligenz ermöglicht sie zuverlässigere Beschreibungen und Prognosen der Dynamik von Nichtgleichgewichtssystemen im…
… eröffnet neue Quantenpfade für kohärente Phononen. In der Zeitschrift Physical Review B haben Forscher des Max-Born-Instituts in Berlin in Zusammenarbeit mit Forschern der Universität Duisburg-Essen ein neuartiges Konzept zur Anregung und Abtastung von kohärenten Phononen in Kristallen mit vorübergehend gebrochener Symmetrie vorgestellt. Der Schlüssel zu diesem Konzept liegt in der Reduktion der Symmetrie eines Kristalls durch geeignete optische Anregung, wie hier für das prototypische kristalline Halbmetall Bismut (Bi) demonstriert. Die Atome in einem Kristall bilden ein regelmäßiges Gitter, in…
Forscher des Max-Planck-Instituts für Astronomie und der Ludwig-Maximilians-Universität München haben ein neues Szenario für die Entstehung der ersten Bausteine des Lebens auf der Erde vor rund 4 Milliarden Jahren vorgeschlagen. Mit Hilfe von Experimenten zeigten sie, wie Eisenpartikel aus Meteoriten und Vulkanasche als Katalysatoren für die Umwandlung einer kohlendioxidreichen frühen Atmosphäre in Kohlenwasserstoffe, aber auch Acetaldehyd und Formaldehyd gedient haben könnten. Diese Stoffe wiederum sind Bausteine für Fettsäuren, Nukleobasen, Zucker und Aminosäuren. Die Forschungsergebnisse wurden in der Zeitschrift Scientific Reports…
Entweder 1 oder 0. Entweder es fließt Strom oder eben nicht. In der Elektronik wird bisher alles über das Binärsystem gesteuert. Elektronen generieren so schon ziemlich schnell und gut Informationen, leiten diese weiter und übernehmen diverse Schaltfunktionen. Doch es geht noch schneller. Das haben Paul Herrmann und Sebastian Klimmer von der Universität Jena bewiesen. Die beiden Doktoranden haben dazu mit monokristallinen 2D-Materialien und Laserlicht experimentiert. Sie haben die bekannte physikalische Methode der Frequenzverdopplung von Licht mit einer besonderen Materialeigenschaft, der…
Mit Kernuhren könnte man in Zukunft die fundamentalen Kräfte des Universums erforschen. LMU-Forscher sind nun im Rahmen einer internationalen Kollaboration einen entscheidenden Schritt vorangekommen. Atomuhren messen Zeit so genau, dass sie in 30 Milliarden Jahren weniger als eine Sekunde vor- oder nachgehen. Mit sogenannten Kernuhren könnte man die Zeit noch zuverlässiger messen. Darüber hinaus könnte man grundlegende Phänomene der Fundamentalphysik mit ihnen untersuchen. „Da geht es buchstäblich um das, was die Welt im Innersten zusammenhält“, sagt LMU-Physiker Professor Peter Thirolf,…
Laserphysiker der LMU und des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik (MPQ) haben neue Erkenntnisse über die Dynamik von Elektronen in Festkörpern unmittelbar nach einer Photoinjektion gewonnen. Ein Laserpuls trifft auf ein Elektron in einem Festkörper. Erhält es durch die Lichtwelle genügend Energie, kann es sich danach frei durch einen Festkörper bewegen. Photoinjektion heißt dieses Phänomen, das Wissenschaftler seit den Anfängen der Quantenmechanik erforschen. Immer noch gibt es offene Fragen, wie die Prozesse dabei zeitlich ablaufen. Laserphysiker des attoworld-Teams der LMU und des…
Einem internationalen Team von Forscher*innen unter Beteiligung der Universität Rostock und des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR) ist es in Laborexperimenten gelungen, Materie unter solch extremen Bedingungen zu untersuchen, wie sie sonst nur im Inneren von Sternen oder Riesenplaneten vorkommt. Ihre in der Zeitschrift Nature veröffentlichten Forschungsergebnisse (DOI: 10.1038/s41586-023-05996-8) enthüllen die Materialeigenschaften und das Verhalten von Materie unter extremer Kompression und haben wichtige Auswirkungen auf die Astrophysik und die Kernfusionsforschung. Um die extremen Bedingungen zu erzeugen, nutzten die Forscher*innen den leistungsstärksten Laser…
SCARLETT trägt kein Kleid, sondern über 200 Meter Kabel: Sie umhüllen eine einzigartige Zentrifuge, die mehr über den Mars herausfinden soll. Das Kürzel SCARLETT steht für „Shadow Cast Angles of Repose in Low gravity Experiment with Thermal creep Thrust“ – ein Projekt der Astrophysik der Universität Duisburg-Essen (UDE), bei dem es um den richtigen Winkel, niedrige Schwerkraft und thermische Effekte geht. In der simulierten Schwerelosigkeit wird die Zentrifuge derzeit bei Parabelflügen eben diese Bedingungen in über 8.000 Metern Höhe herstellen….
Weltweit empfindlichstes Instrument seiner Art. Mit dem „Licht-durch-die-Wand-Experiment“ ALPS II startet heute bei DESY das weltweit empfindlichste modellunabhängige Experiment für die Suche nach besonders leichten Teilchen, aus denen die Dunkle Materie aufgebaut sein könnte. Nach wissenschaftlichen Berechnungen sollte diese ominöse Form von Materie fünfmal so häufig im Universum vorkommen wie normale, sichtbare Materie. Bisher hat jedoch noch niemand Teilchen dieses Stoffs messen können – mit dem ALPS-Experiment könnte dieser Nachweis jetzt gelingen. Das rund 250 Meter lange Experiment ALPS (Any…
Die Anzahl von Qubits in supraleitenden Quantencomputern ist in den letzten Jahren rasch gestiegen. Weiteres Wachstum ist aber durch die notwendige extrem kalte Betriebstemperatur begrenzt. Durch die Verbindung mehrerer kleinerer Prozessoren könnten größere, rechenstärkere Quantencomputer geschaffen werden, was allerdings neue Herausforderungen mit sich bringt. Ein Team unter der Leitung von Rishabh Sahu, Liu Qiu und Johannes Fink vom Institute of Science and Technology Austria (ISTA) hat nun zum ersten Mal die Quantenverschränkung zwischen optischen und Mikrowellenphotonen nachgewiesen, die den Grundstein…
BlackGEM-Teleskope am La-Silla-Observatorium der ESO. Das BlackGEM-Array, bestehend aus drei neuen Teleskopen am La Silla-Observatorium der ESO, hat seinen Betrieb aufgenommen. Die Teleskope suchen den Südhimmel ab, um kosmische Ereignisse aufzuspüren, die Gravitationswellen erzeugen, wie etwa die Verschmelzung von Neutronensternen und schwarzen Löchern. Einige verheerende Ereignisse im Universum, wie die Kollision von schwarzen Löchern oder Neutronensternen, erzeugen Gravitationswellen, d. h. Wellen in der Struktur von Raum und Zeit. Observatorien wie das Laser-Interferometer-Gravitationswellen-Observatorium (LIGO) und das Virgo-Interferometer sind darauf ausgelegt, diese…
Mit neuen Techniken kann man Fragen beantworten, die bisher experimentell nicht zugänglich waren – darunter auch Fragen nach dem Zusammenhang von Quanten und Relativitätstheorie. Die Relativitätstheorie funktioniert großartig, wenn man Phänomene auf kosmischer Skala erklären möchte – etwa die Gravitationswellen, die bei der Kollision von schwarzen Löchern entstehen. Die Quantentheorie funktioniert großartig, wenn man Phänomene auf Teilchenskala erklären möchte – etwa das Verhalten einzelner Elektronen im Atom. Beides miteinander auf völlig zufriedenstellende Weise zu verbinden, ist aber noch nicht gelungen….
Wie sieht es im Innern eines Kohlenstoff-Atomkerns aus? Eine neue Studie des Forschungszentrums Jülich, der Michigan State University (USA) und der Universität Bonn gibt darauf erstmals eine umfassende Antwort. Die Forschenden haben darin sämtliche bekannten Energiezustände des Kerns simuliert. Darunter ist auch der rätselhafte Hoyle-Zustand. Gäbe es ihn nicht, würden Kohlenstoff und Sauerstoff im Weltall nur in winzigen Spuren vorkommen. Letztlich verdanken wir ihm damit auch unsere eigene Existenz. Die Studie ist jetzt in der Zeitschrift Nature Communications erschienen. Der…
MICADO und METIS sind zwei der vier Instrumente der ersten Generation für das Extremely Large Telescope (ELT) der ESO, die noch in diesem Jahrzehnt am Teleskop in Betrieb genommen werden sollen. Das MPIA ist ein Konsortialpartner in beiden Projekten und hat gerade mit dem Bau verschiedener Teilsysteme der Instrumente begonnen. Eine Mini-Dokumentation über beide Instrumente wurde während einer Live-Veranstaltung auf dem YouTube-Kanal der ESO am Freitag, dem 12. Mai gezeigt. „Ich freue mich sehr, dass die ersten Teilstücke in den…
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