Atomuhren gelten derzeit als die genauesten Zeitmesser, mit denen digitale und analoge Uhren synchronisiert werden. Der Zeittakt ergibt sich dabei aus der Messung der atomaren Resonanz im Cäsium-Atom bei Mikrowellenstrahlung. Mithilfe einer neuen Generation optischer Uhren lässt sich der Standard von Zeit nun bis zu 100.000-mal genauer erfassen, da durch Messungen im Bereich des nahen Infrarot- und sichtbaren Lichts höhere Frequenzen aufgezeichnet werden können. So engagieren sich Fraunhofer-Forschende nun in einem Projekt, das mit miniaturisierten und robusten Lasersystemen für ultrakalte…
Physiker entdecken unerwartete Verbindung zwischen aktiven Teilchen und quantenmechanischen Systemen / Studie in „Nature Communications“. Physiker um Prof. Dr. Raphael Wittkowski und Prof. Dr. Uwe Thiele vom Institut für Theoretische Physik der Westfälischen Wilhelms-Universität (WWU) Münster haben ein neues Modell für die Dynamik von Systemen aus vielen Teilchen entwickelt, die sich von alleine fortbewegen. Die Untersuchung von aktiven Teilchen ist eines der am schnellsten wachsenden Teilgebiete der Physik. Als aktive Teilchen bezeichnen Physikerinnen und Physiker Objekte, die sich durch einen…
– Lichtpulse können sich wie ein exotisches Gas verhalten. Physikteam der Uni Jena und der University of Central Florida untersucht Licht mit negativer Temperatur. In der heutigen Gesellschaft werden täglich riesige Mengen von Daten übertragen – meist in Form optischer Pulse, die durch Glasfasern geleitet werden. Mit der stetig steigenden Dichte solcher optischen Signale wächst deren Wechselwirkung, was zu Datenverlust führen kann. Physikerinnen und Physiker der Friedrich-Schiller-Universität Jena und des College of Optics and Photonics in Orlando (Florida) erforschen, wie…
Die seltsamen topologischen Eigenschaften einiger Formen von Materie werden seit Jahrzehnten erforscht. Nun haben Forscher des Institute of Science and Technology Austria (ISTA) topologische Eigenschaften zweiatomiger Moleküle entdeckt. Dabei wendeten sie ähnliche mathematische Methoden an wie bei Festkörpersystemen und verbinden damit zwei verschiedene Bereiche der Physik. Ihre Erkenntnisse versprechen mögliche zukünftige Anwendungen in der Chemie. Manchmal ergeben sich unvorhergesehene Verbindungen zwischen unterschiedlichen Forschungsgebieten in der Physik. Genau das ist der Fall bei den topologischen Eigenschaften von Quantenzuständen in rotierenden Molekülen….
Bei der Erzeugung von Niederdruck-Plasmen entsteht unter anderem sehr energiereiche UV-Strahlung. Forschende haben nun ein wesentlich handlicheres und kostengünstigeres System als bisher genutzt entwickelt, um Intensität und Wellenlängenverteilung der UV-Strahlung zu messen. Niederdruck-Plasmen kennt eigentlich jeder, der schon einmal eine Leuchtstoffröhre in der Hand hatte. Die Lampen enthalten ein Gas unter sehr geringem Druck. Durch Anlegen einer Spannung werden darin Elektronen stark beschleunigt. Wenn sie mit Gasteilchen kollidieren, können aus letzteren geladene Ionen oder auch besonders reaktive neutrale Teilchen entstehen,…
Astronomen und Astronominnen haben mit dem Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) gasförmiges Wasser in der planetenbildenden Scheibe um den Stern V883 Orionis entdeckt. Dieses Wasser trägt eine chemische Signatur, die die Reise des Wassers von sternbildenden Gaswolken zu Planeten erklärt und die Idee unterstützt, dass das Wasser auf der Erde sogar älter ist als unsere Sonne. „Wir können jetzt die Ursprünge des Wassers in unserem Sonnensystem bis in die Zeit vor der Entstehung der Sonne zurückverfolgen“, sagt John J. Tobin,…
Forschern an der ETH Zürich und dem TII Abu Dhabi ist es mit Unterstützung von Innsbrucker Quantenphysikern gelungen, die Bewegung eines winzigen Glaskügelchens in zwei Richtungen gleichzeitig in den Quanten-Grundzustand abzukühlen. Dies stellt einen entscheidenden Schritt auf dem Weg zu einer 3D-Grundzustandskühlung eines massiven Teilchens dar und eröffnet neue Möglichkeiten für den Bau von hochempfindlichen Sensoren. In einem Hochvakuum mit Laserlicht kontrollierte Nanoteilchen gelten als vielversprechende Plattform, um die Grenzen der Quantenwelt auszuloten. Seit der Formulierung der Quantentheorie ist nämlich…
Kick-off Meeting in Mainz steckt Rahmen für geplantes Forschungsprogramm ab. Mit einem zweitägigen Workshop, zugleich ein Kick-off Meeting, haben die Universitäten Mainz und Würzburg die deutsche Beteiligung am NASA-Satelliten COSI vorbereitet. Aus Mainz ist die Gruppe von Prof. Dr. Uwe Oberlack vom Exzellenzcluster PRISMA⁺ beteiligt, aus Würzburg die Gruppe um den Astrophysiker Dr. Thomas Siegert. Das Gammastrahlenteleskop mit dem Namen Compton Spectrometer and Imager (COSI) wird die jüngste Geschichte der Sternentstehung, von Sternexplosionen und der Bildung chemischer Elemente in der…
Graphen ist ein seltsames Material. Seine Eigenschaften zu verstehen, ist sowohl für die Grundlagenwissenschaften interessant als auch für vielversprechende neue Technologien. Ein Team von Forschenden des Institute of Science and Technology Austria (ISTA) und des Weizmann Institute of Science hat Systeme aus mehreren übereinander gestapelten Graphenschichten untersucht und herausgefunden, wie diese zu neuen Formen exotischer Supraleitung führen können. Stellen Sie sich ein Material vor, das nur aus einer Schicht Atome besteht – weniger als ein Millionstel eines Millimeters dick. Das…
Quanteneffekte können in chemischen Reaktionen eine wichtige Rolle spielen. Physiker um Roland Wester von der Universität Innsbruck haben nun zum ersten Mal eine quantenmechanische Tunnelreaktion, die theoretisch auch exakt beschrieben werden kann, experimentell beobachtet. Mit der in der Fachzeitschrift Nature veröffentlichen Studie liefern die Wissenschaftler eine wichtige Referenz für diesen fundamentalen Effekt in der Chemie. Es handelt sich dabei um die langsamste Reaktion mit geladenen Teilchen, die je beobachtet wurde. Tunnelreaktionen in der Chemie lassen sich nur sehr schwer vorhersagen….
Wissenschaftler der Universität Regensburg forschen an Quantenschaltkreisen aus exotischen Nanoröhren. Molybdändisulfid MoS₂ ist ein bahnbrechendes Material für elektronische Miniaturisierung. Als zweidimensionale Schicht ähnlich zu Graphen ist es ein hervorragender Halbleiter, der sogar unter den richtigen Bedingungen intrinsisch supraleitend werden kann. Damit ist es keine große Überraschung, dass Science-Fiction-Autoren schon seit Jahren über „Molycircuits“, fiktionale Computerchips aus MoS₂, spekulieren – und dass Physiker und Ingenieure großen Aufwand in die Erforschung dieses Materials investieren. „An der Universität Regensburg haben wir langjährige Erfahrung…
Ein internationales Physikerteam unter Federführung der University of Strathclyde im schottischen Glasgow hat ein Konzept für einen kompakten, leistungsfähigen Röntgenlaser entwickelt. Die Studienergebnisse veröffentlichten sie in der Fachzeitschrift Nature Communications. Leiter des Projekts ist Prof. Dr. Bernhard Hidding, der seit dem 1. Januar 2023 einen Lehrstuhl an der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) hat und hier das Konzept experimentell umsetzen will. Forschende auf der ganzen Welt suchen nach neuen Ansätzen zur Miniaturisierung von Röntgenlasern (X-FEL) auf Grundlage von „Freien-Elektronen-Lasern“ (FEL). Sie sollen…
Wie aus einer anderen Welt wirken die wabenförmigen Muster, die oft in Salzwüsten unter anderem im Death Valley und in Chile vorkommen. Forschende, u.a. von der TU Graz, erklären erstmals die Entstehung der rätselhaften Muster. Rund um den Globus bilden sich in Salzwüsten wabenförmige Muster, etwa im Badwater Basin des Death Valley in Kalifornien oder im Salar de Uyuni in Chile. Die rätselhaften Salzstrukturen ziehen jährlich zehntausende Besucher*innen an und auch als Filmkulisse kommen sie zum Einsatz, beispielsweise in „Star…
Es gibt ihn doch… Wissenschaftler*innen entdecken schwersten und jüngsten bekannten Babystern nahe dem schwarzen Loch im Zentrum unserer Galaxie / Sie lokalisieren den möglichen Entstehungsort des „unmöglichen Sterns“ in Artikel im Fachjournal The Astrophysical Journal. Ein internationales Team von Forscher*innen unter Führung von Dr. Florian Peißker vom Institut für Astrophysik der Uni Köln hat einen sehr jungen Stern in seiner Entstehungsphase nahe dem supermassiven schwarzen Loch Sagittarius A* (Sgr A*) im Zentrum unserer Milchstraße entdeckt. Der Stern ist nur einige…
Das Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) und die Vatikanische Sternwarte (VO) haben sich zusammengetan und mehr als 1000 helle Sterne spektroskopisch untersucht, die vermutlich eigene Exoplaneten beherbergen. Das Team stellt nun in der ersten einer Reihe von Veröffentlichungen in der Fachzeitschrift Astronomy & Astrophysicsgenaue Werte für 54 spektroskopische Parameter pro Stern vor und veröffentlicht alle Daten für die wissenschaftliche Gemeinschaft. Die beispiellos große Anzahl von Parametern ist für die Untersuchung der Zusammenhänge zwischen den Eigenschaften der Sterne und ihren möglichen…
Verschränkte Photonenpaare sollen beim Kampf gegen Krebs helfen. Das kürzlich gestartete, vom BMBF geförderte QEED-Projekt will die Messzeit in der klinischen Krebsdiagnostik erheblich verkürzen. Ermöglichen soll dies ein spektral aufgelöstes Bildgebungsverfahren, das auf verschränkten Photonenpaaren basiert. Forschende am Ferdinand-Braun-Institut entwickeln die dafür benötigten Diodenlaser und Quantenlichtmodule; das hauseigene EntwicklungsZentrum montiert dann diese Module gemeinsam mit den Komponenten der Projektpartner in das fertige QEED-System. Krebs ist die zweithäufigste Todesursache und eine der am meisten gefürchteten Krankheiten in alternden westlichen Gesellschaften. Das…
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