Physik Astronomie

Mit dem Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy (VISTA) der ESO haben Astronomen einen riesigen Infrarot-Atlas von fünf nahe gelegenen Sternentstehungsgebieten geschaffen. Dazu haben sie mehr als eine Million Bilder zusammengesetzt. Diese großen Mosaike zeigen junge Sterne im Entstehen, die in dicke Staubwolken eingebettet sind. Dank dieser Beobachtungen verfügen die Astronomen über ein einzigartiges Instrument, mit dem sie das komplexe Rätsel der Sternentstehung knacken können. „Auf diesen Bildern können wir selbst die schwächsten Lichtquellen erkennen, wie etwa Sterne, die…

ETH-Forschenden gelang der Nachweis, dass weit entfernte, quantenmechanische Objekte viel stärker miteinander korreliert sein können als dies bei klassischen Systemen möglich ist. Für dieses Experiment nutzten sie erstmals supraleitende Schaltkreise. Es ist eine weitere Bestätigung der Quantenmechanik: Eine Forschergruppe um Andreas Wallraff, ETH-Professor für Festkörperphysik, konnte mit einem sogenannten schlupflochfreien Bell-Test das Konzept der «lokalen Kausalität» widerlegen, das von Albert Einstein als Antwort auf die Quantenmechanik formuliert wurde. Sie konnten damit nachweisen, dass weit entfernte, quantenmechanische Objekte viel stärker miteinander…

Der Biophysiker Prof. Dr. Timo Betz von der Universität Göttingen hat einen Proof of Concept (PoC) Grant des European Research Council (ERC) erhalten. Der ERC fördert damit sein Projekt „TissMec“, mit dem Betz und sein Team ein 3D-Screening-System zur Kultivierung von Gewebe und zur automatischen Stimulation und Quantifizierung seiner mechanischen Eigenschaften entwickeln wollen. PoC ERC Grants bieten herausragenden Forschenden, die bereits eine ERC-Förderung erhalten haben, eine Zusatzfinanzierung in Höhe von 150.000 Euro über 18 Monate, damit sie das Innovationspotenzial ihrer…

Quantenpunkte in Halbleitern wie Silizium oder Galliumarsenid gelten seit längerem als heiße Kandidaten zur Herstellung von Quantenbits in künftigen Quantenprozessoren. Physiker des Forschungszentrums Jülich und der RWTH Aachen haben nun gezeigt, dass zweilagiges Graphen hier noch mehr zu bieten hat als andere Materialien. Die von ihnen erzeugten Doppel-Quantenpunkte zeichnen sich durch eine nahezu perfekte Elektronen-Loch-Symmetrie aus, die einen robusten Auslesemechanismus für zukünftige Qubits ermöglichen. Die Ergebnisse wurden in der renommierten Fachzeitschrift Nature veröffentlicht. Die Entwicklung robuster Halbleiter-Spin-Qubits könnte helfen, großskalige…

In der Quantenforschung braucht man maßgeschneiderte elektromagnetische Felder, um Teilchen präzise zu kontrollieren. An der TU Wien zeigte man: maschinelles Lernen lässt sich dafür hervorragend nutzen. Mit elektromagnetischen Feldern lassen sich winzige Teilchen manipulieren: Man kann sie einfangen, festhalten, oder an einen bestimmten Ort bewegen. Welche Form diese elektromagnetischen Felder aber genau haben sollen, und wie man sie während des Experiments dann konkret steuern muss, ist schwer herauszufinden. Oft sind dafür langwierige Versuchsreihen mit zahlreichen Messungen notwendig. An der TU…

Exakte Lösungen sind in der Materialphysik oft unmöglich. Nun wurde eine Technik entwickelt, um unlösbare Quanten-Rechnungen auf bestimmten Skalen lösbar zu machen. In der Physik hat man oft mit unterschiedlichen Skalen zu tun, die man getrennt voneinander beschreiben kann: Für die Bahn der Erde um die Sonne ist es völlig egal, ob ein Elefant im Zoo nach links oder nach rechts läuft. Und die Bewegung des Elefanten kann man beschreiben, ohne irgendetwas über die Eigenschaften der Elektronen in seinem Ohr…

Eine neue, am MPIK entwickelte Methode erlaubt, die Bewegung eines Elektrons in einem starken Infrarot-Laserfeld in Echtzeit zu verfolgen, und wurde am MPI-PKS in Kooperation zur Bestätigung theoretischer Quantendynamik angewandt. Der Ansatz verknüpft das Absorptionsspektrum des ionisierenden Extrem-Ultraviolett-Lasers mit der durch den nachfolgenden Nahinfrarot-Puls angetrieben Bewegung der freien Elektronen. Die Elektronenbewegung lässt sich hier klassisch beschreiben, obwohl es sich um ein Quantenobjekt handelt. In Zukunft kann die am Beispiel von Helium gezeigte Methode auf komplexere Systeme wie größere Atome oder…

Alexandrit-Laserkristalle eignen sich gut für den Einsatz in Satelliten zur Erdbeobachtung. Sie sind robust und ermöglichen Lasersysteme mit einer durchstimmbaren Ausgangswellenlänge. Im europäischen Horizon 2020-Projekt GALACTIC ist es den Partnern Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH), Optomaterials S.r.l. (Italien) und Altechna (Litauen) nun gelungen, eine rein europäische Lieferkette für Alexandrit-Laserkristalle zu etablieren, welche im Weltraum eingesetzt werden können. Der italienische Partner Optomaterials stellt wettbewerbsfähige Kristalle her, die das litauische Unternehmen Altechna mit einer speziellen Beschichtung versieht. Um die für die rauen…

Patchwork mit Anwendungspotenzial: Setzt man extrem dünne Halbleiternanoschichten aus Flächen zusammen, die aus unterschiedlichen Materialien bestehen, so finden sich darin Quasiteilchen mit vielversprechenden Eigenschaften für eine technische Nutzung. Das zeigt ein internationales Team aus der Physik unter Marburger Leitung, indem es theoretische Untersuchungen mit Messdaten vergleicht. Die Forschungsgruppe berichtet in der Wissenschaftszeitschrift „Nature Communications“ über ihre Ergebnisse. Elektronische Geräte zeigen schon lange eine Tendenz zur Miniaturisierung. Die Industrie verwendet immer kleinere Bauteile, um mehr und mehr Leistung auf möglichst kleinem…

Durch den Einsatz des Very Large Telescope (VLT) der ESO haben Forscher zum ersten Mal die Fingerabdrücke gefunden, die die Explosion der ersten Sterne im Universum hinterlassen hat. Sie entdeckten drei weit entfernte Gaswolken, deren chemische Zusammensetzung dem entspricht, was wir von den ersten Sternexplosionen erwarten. Diese Entdeckungen bringen uns dem Verständnis der Natur der ersten Sterne, die nach dem Urknall entstanden, einen Schritt näher. „Zum ersten Mal konnten wir die chemischen Spuren der Explosionen der ersten Sterne in sehr…

Forscher*innen in Deutschland und den U.S.A. haben erstmals gezeigt, dass Terahertz (THz)-Lichtpulse den Ferromagnetismus in einem Kristall bei Temperaturen stabilisieren können, die mehr als dreimal so hoch sind wie die übliche Übergangstemperatur. Wie das Team in der Zeitschrift Nature berichtet, wurde mit Hilfe von Pulsen, die nur Hunderte von Femtosekunden andauerten (Millionstel einer Milliardstelsekunde), ein ferromagnetischer Zustand bei hoher Temperatur in dem Seltenerdtitanat YTiO₃ erzeugt, der nach der Lichtexposition noch viele Nanosekunden lang anhielt. Unterhalb der Gleichgewichts-Übergangstemperatur verstärkten die Laserpulse…

Eine erste Untersuchung der Dunklen Energie mit eROSITA liefert Hinweise, dass diese gleichmäßig in Raum und Zeit verteilt ist. Als Edwin Hubble in den 1920er Jahren entfernte Galaxien beobachtete, machte er eine bahnbrechende Entdeckung: Das Universum dehnt sich immer weiter aus. Erst 1998 fanden Wissenschaftler durch die Beobachtung von Supernovae des Typs Ia schließlich heraus, dass sogar eine Phase der beschleunigten Expansion begonnen hat. „Um diese Beschleunigung zu erklären, brauchen wir eine Quelle“, sagt Joe Mohr, Astrophysiker an der LMU….

Elektronen lassen sich verlustfrei übertragen – auch bei den kürzlich entdeckten unkonventionellen Magneten, die kein magnetisches Moment haben. Vor mehreren Jahren machten Forschende der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) und der Akademie der Wissenschaften der Tschechischen Republik eine theoretische Vorhersage über die Entdeckung eines neues Hall-Effekts. Nun konnten sie diese Vorhersage experimentell untermauern, gemeinsam mit Forschungspartnern der Beihang University in China, der Huazhong University of Science and Technology in China, der Universidad del Norte in Kolumbien und der University of Nottingham…

Eine neu entwickelte molekulare Lochtransportschicht kann die Leistung von invertierten Perowskit-Solarzellen und Mini-Modulen auf Weltrekordwerte steigern. Das berichtet ein internationales Forschungsteam um Prof. Yongzhen Wu (East China University of Science and Technology) in einer Studie im Journal „Science“, an der auch Physiker der Universität Potsdam beteiligt sind. Die Energieausbeute über die Lebensdauer von Solarzellen zu verbessern, ist ein wichtiger Faktor, um unabhängig von fossilen Energiequellen zu werden. Invertierte Perowskit-Solarzellen sind in dieser Hinsicht besonders vielversprechend, da sie einfach und billig…

Massive, sich berührende Sterne werden als Schwarze Löcher kollidieren. Zwei massive, sich berührende Sterne in einer Nachbargalaxie sind auf dem besten Weg, zu Schwarzen Löchern zu werden, die bei ihrem Zusammenstoß starke Wellen im Raumzeitkontinuum auslösen könnten. Das zeigt eine Studie von Wissenschaftlern des University College London und der Universität Potsdam. In der im Journal „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlichten Studie betrachteten die beiden Nachwuchswissenschaftler ein bekanntes Doppelsternsystem, also zwei Sterne, die um einen gemeinsamen Schwerpunkt rotieren, und analysierten Daten von…

Ein internationales Forscherteam von Wissenschaftlern unter Beteiligung des MPIfR in Bonn hat mit neuen Millimeter-Beobachtungen zum ersten Mal eine Verbindung zwischen der ringförmigen Struktur, die den Materieeinfall in das zentrale Schwarze Loch offenbart, und dem starken relativistischen Jet in der Radiogalaxie M87 gezeigt. Die Beobachtungen mit dem Global Millimetre VLBI Array, ergänzt durch das ALMA-Teleskop in Chile und das Grönland-Teleskop, zeigen den Materiestrudel um das zentrale Schwarze Loch und den Ursprung des Jets bei 3,5 mm Wellenlänge. Mit den beiden…