Physiker der FAU messen und steuern Elektronenfreisetzung aus Metallen im Attosekundenbereich. Durch Überlagerung zweier Laserfelder unterschiedlicher Stärke und Frequenz lässt sich die Elektronenemission von Metallen auf wenige Attosekunden genau messen und steuern. Das haben Physiker der FAU, der Universität Rostock und der Universität Konstanz gezeigt. Die Erkenntnisse könnten zu neuen quantenmechanischen Einblicken führen und elektronische Schaltungen ermöglichen, die eine Million Mal schneller sind als heutige. Ihre Studie haben die Forscher im renommierten Wissenschaftsjournal Nature veröffentlicht. Licht ist in der Lage,…
Wie teilen sich Quantenteilchen Information? An der TU Wien konnte man eine merkwürdige Vermutung über Quanteninformation experimentell bestätigen. Manche Dinge hängen miteinander zusammen, andere nicht. Wenn man aus einer Menschenmenge willkürlich eine Person auswählt, die deutlich größer ist als der Durchschnitt, dann ist die Wahrscheinlichkeit groß, dass sie auch mehr wiegt als der Durchschnitt. Die eine Größe enthält statistisch gesehen auch ein bisschen Information über die andere Größe. Noch stärkere Verknüpfungen zwischen verschiedenen Größen erlaubt die Quantenphysik: Verschiedene Teilchen oder…
Forschende der ETH Zürich haben die bislang schwerste Schrödinger-Katze hergestellt, indem sie ein Kristall in eine Überlagerung von zwei Schwingungszuständen versetzten. Ihre Ergebnisse könnten zu robusteren Quanten-Bits führen und zu erklären helfen, warum wir im Alltag keine Quanten-Überlagerungen beobachten. Man muss kein Quantenphysiker sein, um schon einmal von Schrödingers berühmter Katze gehört zu haben. Erwin Schrödinger erfand die Katze, die zugleich lebendig und tot sein kann, in einem Gedankenexperiment im Jahr 1935. Der offensichtliche Widerspruch – schliesslich sehen wir im…
Mit nie dagewesener Präzision gelten Quantensensoren als Technologiesprung für die Biomedizin. Immer mehr Start-ups arbeiten daran, dieses Potenzial aus dem Forschungslabor in die medizinische Anwendung zu bringen. Doch ist es oft schwierig, die den Erfolg der Vermarktung für die einzelne Technologie vorherzusagen. Gemeinsam erarbeiteten Wissenschaftler*innen der Harvard Universität (USA) und der Technischen Universität Braunschweig daher eine Übersicht zu verschiedenen Quantensensoren und wie diese konkret Anwendung finden können. Den interdisziplinären und anwendungsorientierten Artikel veröffentlichten sie in der Fachzeitschrift Nature Review Physics….
Forschungsgruppe zu Explosionsgefahren von Kältemitteln mit geringem Treibhauspotenzial. Die PTB stellt den Sprecher einer der 13 neuen Forschungsgruppen der Deutschen Forschungsgemeinschaft: Um die Sicherheit von treibhausgasarmen Kältemitteln der nächsten Generation fundiert bewerten zu können, entwickeln Wissenschaftler und Wisschenschaftlerinnen Modelle zur Vorhersage ihrer Entzündung und Flammenausbreitung. Der auch aufgrund der Klimaerwärmung zunehmende Bedarf an nachhaltiger Kühlung und Klimatisierung lässt die Nachfrage nach Kältemitteln weltweit steigen. Nach dem Verbot klimaschädlicher Fluorkohlenwasserstoffe (FCKW) und der schrittweisen Reduzierung ihrer noch immer schädlichen Ersatzstoffe, wollen…
Die chemische Zusammensetzung eines Sterns hat Einfluss auf die ultraviolette Strahlung, die er ins All abgibt – und damit auf die Bedingungen für die Entstehung von Leben in seiner Umgebung. Sterne, die vergleichsweise große Mengen schwerer Elemente enthalten, bieten ungünstigere Bedingungen für das Entstehen komplexen Lebens als metallarme Sterne. Zu diesem Ergebnis kommt eine internationale Gruppe von Forscherinnen und Forschern der Max-Planck-Institute für Sonnensystemforschung (Göttingen) und für Chemie (Mainz) sowie der Universität Göttingen. Das Team hat gezeigt, in welchem Zusammenhang…
HZDR-Forscherin entwickelt neues Material für Teilchenbeschleuniger. Jana Schaber vom Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) hat eine neuartige Photokathode untersucht, mit der die Hochleistungs-Strahlenquelle ELBE in Zukunft noch leistungsfähiger, energieeffizienter und nachhaltiger betrieben werden könnte. Sie hat herausgefunden, dass sich die Bauelemente im Labor einfach herstellen lassen, dass aber typische Verunreinigungen im Material die Qualität der Photokathode noch herabsetzen. Da sie den dahinterstehenden Prozess ebenfalls entschlüsselt hat, ist nun der Weg für weitere Verbesserungen frei, sodass in Zukunft vielleicht alle Teilchenbeschleuniger von den…
Oft ist die einfachste Erklärung die Beste – das gilt auch für die Wissenschaft. So zeigten Forschende von TU Wien und der Toho Universität kürzlich, dass sich eine vermeintliche Quantenspinflüssigkeit mit konventioneller Physik beschreiben lässt. Zwei Jahrzehnte lang glaubte man, in einem synthetisch hergestellten Material eine mögliche Quantenspinflüssigkeit gefunden zu haben. Diese würde – so die Annahme – auch auf makroskopischer Ebene nicht den Gesetzen der klassischen Physik folgen, sondern denen der Quantenwelt. Die Hoffnung in diese Materialien ist groß:…
Feststoffe lassen sich durch Erwärmen schmelzen, doch in der Quantenwelt kann es auch umgekehrt sein: Ein Innsbrucker Team von Experimentalphysikern um Francesca Ferlaino zeigt gemeinsam mit Physikern um den Theoretiker Thomas Pohl in der Fachzeitschrift Nature Communications, wie eine Quantenflüssigkeit durch Erwärmen suprafeste Strukturen ausbildet. Die Wissenschaftler:innen fanden ein erstes Phasendiagramm für einen Suprafestkörper bei Temperaturen über dem absoluten Nullpunkt. Suprafestkörper sind ein relativ neues und aufregendes Forschungsgebiet. Sie zeigen gleichzeitig sowohl feste als auch supraflüssige Eigenschaften. 2019 konnten drei…
Der Fluss der Materie, von makroskopischen Wasserströmen bis hin zum mikroskopischen Fluss elektrischer Ladung, bildet die Grundlage für einen Großteil der Infrastruktur der modernen Zeit. Um einen nachhaltigen Fortschritt in Bezug auf Energieeffizienz, Datenspeicherkapazität und Verarbeitungsgeschwindigkeit zu erreichen, suchen Wissenschaftler nach Möglichkeiten, den Fluss der Quantenaspekte der Materie zu kontrollieren, z. B. des “Spins” eines Elektrons – also des magnetischen Moments – oder seines “Valley-Zustands”, letzteres ein neuer Quantenaspekt der Materie, der in vielen zweidimensionalen Materialien eine entscheidende Rolle spielt….
Licht – das Fünfte Element der Materialwissenschaften? Neue Materialeigenschaften, blitzschnell und nach Wunsch – diese Vision wird durch jüngste Erkenntnisse einer europaweiten Forschungsgruppe aus der Physik genährt. Das Team nutzt ultrakurze und starke Lichtfelder, um direkt zu beobachten, wie in einem Kristall exotische energetische Zustände entstehen, so genannte Floquet-Bänder. Die Wissenschaftler berichten im Forschungsmagazin „Nature“ über ihre Ergebnisse. „Die Entdeckung neuer Materialeigenschaften hängt üblicherweise von unserer Fähigkeit ab, die chemische Zusammensetzung des Materials zu kontrollieren“, sagt der Marburger Physiker Professor…
Studierende der Universität Stuttgart starten selbstkonstruierte Rakete Richtung All. Rund drei Jahre lang hat das studentische Team Hybrid Engine Development (HyEnD) der Universität Stuttgart seine Hybridrakete entwickelt, gefertigt und getestet. Mitte April startet die Rakete nun vom schwedischen Raketenstartplatz Esrange nahe Kiruna in Richtung Weltall. Wenn alles gut geht, stellen die Studierenden dabei einen neuen Höhenweltrekord für studentische Raketen auf. 7,80 Meter lang und rund 70 Kilogramm schwer ist die Hybridrakete. Gefertigt haben sie rund 60 Studierende der Hochschulgruppe HyEnD…
Meta-Optik zeigt physikalische Vorgänge im Attosekundenbereich. Eine neuartige Meta-Optik aus Harvard hat in Experimenten der TU Graz ihre Funktionstüchtigkeit bewiesen. Mit ihr ist es möglich, kleinste Strukturen wie Nanopartikel oder Transistoren zu beobachten. Entwickelt in Harvard, erfolgreich getestet an der TU Graz: Eine revolutionäre neue Meta-Optik für Mikroskope mit extrem hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung hat in Labortests am Institut für Experimentalphysik der TU Graz ihre Einsatztauglichkeit bewiesen. Mikroskope mit dieser Optik versprechen völlig neue Forschungs- und Entwicklungsansätze besonders in…
Intensives Laserlicht kann Magnetismus in Festkörpern in wenigen Attosekunden erzeugen – die bislang schnellste vorhergesagte magnetische Reaktion. Zu diesem Ergebnis kamen Theoretiker des Max-Planck-Instituts für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD) in Hamburg, die den Magnetisierungsprozess in verschiedenen 2D- und 3D-Materialien mit Hilfe fortschrittlicher Simulationen untersuchten. Ihre Berechnungen zeigen, dass in Strukturen mit schweren Atomen die durch Laserpulse ausgelöste schnelle Elektronendynamik in Attosekunden-Magnetismus umgewandelt werden kann. Die Arbeit wurde in der Zeitschrift npj Computational Materials veröffentlicht. Das Team konzentrierte sich…
Ein magnetischer Käfig hält die mehr als 100 Millionen Grad Celsius heißen Plasmen in Kernfusionsanlagen auf Abstand zur Gefäßwand, damit diese nicht schmilzt. Jetzt haben Forscher des Max-Planck-Instituts für Plasmaphysik (IPP) ein Verfahren gefunden, den Abstand deutlich zu verringern. Das könnte den Bau kleinerer und günstigerer Fusionsreaktoren zur Energieerzeugung ermöglichen. Die Arbeit wurde im Journal „Physical Review Letters“ veröffentlicht. Der am weitesten fortgeschrittene Weg zur Energiegewinnung in einem Fusionskraftwerk führt über den internationalen Experimentalreaktor ITER, der gerade in Südfrankreich gebaut…
Um magnetischen Materialien ihre Geheimnisse zu entlocken, bedarf es der passenden Beleuchtung. Durch den magnetischen Röntgenzirkulardichroismus ist es möglich die magnetische Ordnung in Nanostrukturen zu entschlüsseln und dabei unterschiedlichen Schichten oder einzelnen chemischen Elementen zuzuordnen. Forschenden am Max-Born-Institut in Berlin ist es gelungen, diese einzigartige Messmethode im weichen Röntgenbereich in einem Laserlabor zu realisieren. Dadurch können erstmals viele technologisch relevante Fragestellungen auch außerhalb von Großforschungsanlagen untersucht werden. Magnetische Nanostrukturen sind seit langem Teil unseres Alltages, z.B. in Form von schnellen…
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