Physik Astronomie

Einem Forscherteam des kalifornischen Lawrence Livermore National Laboratory ist am 5. Dezember 2022 ein revolutionärer Durchbruch gelungen: Erstmals konnte mit der Fusion von Atomkernen mehr Energie gewonnen werden als im Labor hineingesteckt wurde. Die Grundlagen für diese Form der Kernfusion, die nach den bahnbrechenden Ergebnissen einen vielversprechenden Weg zu einer verlässlichen und sauberen Energiequelle mit nahezu unbegrenzt verfügbarem Brennstoff aufzeigt, werden auch am Institut für Physik der Universität Rostock erforscht. Es ist ein lang gehegter Menschheitstraum, die Fusion von Atomkernen,…

Physiker:innen der Österreichischen Akademie der Wissenschaften ist es erstmals gelungen, Photonen über 248 Kilometer Glasfaser zu verschränken. Für eine derartige Quantenkommunikation ist dies ein neuer Langstreckenrekord und ein bedeutender Schritt auf dem Weg zum Quanteninternet. Bisher lag die maximale Distanz in diesem Bereich bei 100 Kilometern. Einmal mehr haben Wissenschaftler:innen des Wiener Instituts für Quantenoptik und Quanteninformation der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) einen neuen Weltrekord bei der Quantenverschränkung aufgestellt: Erstmals ist es gelungen, verschränkte Photonen, also Lichtteilchen, über 248…

Ein internationales Team unter Beteiligung des Fachbereichs Physik der Universität Hamburg hat sich im Rahmen des Programms „Innovative and Novel Computational Impact on Theory and Experiment“ (INCITE) des US-Energieministeriums erfolgreich für Rechenzeit auf „Frontier“ beworben, dem derzeit schnellsten Supercomputer der Welt. Die Forschenden von der Hamburger Sternwarte werden Plasma-Jets von aktiven Galaxienkernen simulieren, um mehr über deren Entwicklung zu erfahren. Jedes Jahr vergibt das US-Energieministerium Rechenzeit auf leistungsstarken Supercomputern, um Fortschritte in Wissenschaft und Technik zu unterstützen. Dieses Jahr können…

Neue Theorie zur selbständigen Umgestaltung von Strukturen. Aus einzelnen Bausteinen aufgebaute Strukturen können ihre Form verändern und sich selbständig zu einer neuen Konfiguration umgestalten. Die Physiker Saeed Osat und Ramin Golestanian vom Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation (MPI-DS) entdeckten diesen Mechanismus, mit dem sich die molekulare Organisation aktiv beeinflussen lässt. Ein Keim der neuen gewünschten Konfiguration reicht aus, um eine Reorganisation auszulösen. Dieses Prinzip lässt sich auch auf biologische Bausteine übertragen, die in lebenden Systemen ständig recycelt werden, um neue…

Wie entstehen Galaxien und was hält sie zusammen? Astronominnen und Astronomen gehen davon aus, dass die Dunkle Materie dabei eine essentielle Rolle spielt, nachgewiesen werden konnte ihre Existenz jedoch noch nicht. Einem Forschungsteam unter Beteiligung der Technischen Universität München (TUM) ist es nun gelungen, die Überlebensrate von Antihelium-Kernen aus den Tiefen der Galaxis zu bestimmen – eine notwendige Voraussetzung für die indirekte Suche nach Dunkler Materie. Hinweise auf Dunkle Materie gibt es viele. Daraus, wie sich Galaxien in Galaxienhaufen bewegen,…

… für extrem rauscharme Datenübertragung in der Satellitenkommunikation. Um dem weltweit rasant wachsenden Datenkonsum und dem steigenden Bandbreitenbedarf gerecht zu werden, weicht die Satellitenkommunikation auf höhere Frequenzen aus. Das W-Band (75–110 GHz) eignet sich gut für die Nutzung im Weltraum, doch bislang fehlt es an technischen Komponenten. Aus diesem Grund hat das Fraunhofer IAF das Projekt »BEACON« gestartet: Gemeinsam mit Forschenden von RPG-Radiometer Physics soll im Rahmen des ESA-Programms ARTES ein neuartiges W-Band-Empfangsmodul realisiert werden. Das Ziel besteht darin, eine…

Zwei scheinbar völlig unterschiedliche Bereiche der Physik hängen auf subtile Art zusammen: Quantentheorie und Thermodynamik. Wie die Chaostheorie dazwischen vermittelt, wurde nun an der TU Wien untersucht. Ein einzelnes Teilchen hat keine Temperatur. Es hat eine bestimmte Energie oder auch eine bestimmte Geschwindigkeit – aber in eine Temperatur kann man das nicht übersetzen. Nur wenn man es mit zufälligen Geschwindigkeitsverteilungen vieler Teilchen zu tun hat, kann man überhaupt von einer Temperatur sprechen. Wie sich aus den Gesetzen der Quantenphysik die…

Wissenschaftler simulieren in ultrakalten Quantengasen eine ganze Familie von Universen mit Krümmung. Raum und Zeit sind nach Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie untrennbar miteinander verbunden. In unserem Universum – es ist kaum messbar gekrümmt – ist die Struktur dieser Raumzeit vorgegeben. Wissenschaftlern der Universität Heidelberg ist es nun gelungen, in einem Laborexperiment eine effektive Raumzeit zu realisieren, die sich manipulieren lässt. In ihrer Forschung an ultrakalten Quantengasen konnten sie so eine ganze Familie gekrümmter Universen simulieren, um verschiedene kosmologische Szenarien zu untersuchen…

JLU-Team aus der Physik freut sich über gelungenen Flug eines Stratosphärenballons – YouTube-Video zeigt Aufstieg auf fast 35.000 Meter Höhe. Es sind besondere Daten, die die orangefarbene Sonde mit dem Logo der Justus-Liebig-Universität Gießen (JLU) aus der Stratosphäre mitgebracht hat: Der kleine Kasten konnte kürzlich nach einem dreieinhalbstündigen Ballonflug in einem Waldstück in Franken geortet werden und hatte nicht nur spannende Messdaten an Bord. Faszinierend für Laien ist vor allem das rund dreieinhalbstündige Video, das mittlerweile bei YouTube den Flug…

In der Makrowelt ist Reibung eigentlich nicht von der Geschwindigkeit abhängig, mit der sich zwei Flächen aneinander vorbei bewegen. Genau das haben nun jedoch Forschende aus Basel und Tel Aviv bei speziellen Strukturen von Graphen auf einer Platinoberfläche beobachtet. Materialien, die aus einzelnen atomaren Schichten bestehen, sind aufgrund ihrer potenziell geringen Reibung interessant für Anwendungen, bei denen Reibung reduziert werden soll. Das gilt beispielsweise bei Festplatten oder beweglichen Bauteilen für Satelliten oder Weltraumteleskope. So wird auch Graphen, das aus einer…

Forschende am Leibniz-Institut für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT) haben ein neues Glasfaserdesign entwickelt, das außergewöhnlich lange Beobachtungen einer großen Anzahl einzelner, frei beweglicher Nanopartikel in einer Flüssigkeit ermöglicht. Dadurch kann die Größenverteilung von Nanoobjekten einer Probe mit noch höherer Präzision bestimmt werden. Damit legen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die Grundlage, um umwelt- und bioanalytische Fragestellungen in Zukunft besser erforschen zu können. Ob Wasseranalytik, Impfstoffherstellung oder die Untersuchung biologischer Proben – Gemische von Kleinstpartikeln kommen in nahezu allen Bereichen des täglichen Lebens…

Vier Jahrzehnte währendes Rätsel kosmischer Röntgenstrahlung gelöst. Ein internationales Team unter Leitung des Heidelberger MPl für Kernphysik hat mit einem hochpräzisen Experiment ein Jahrzehnte währendes Problem der Astrophysik gelöst: Die im Labor gemessenen Intensitätsverhältnisse wichtiger Strahlungslinien von Eisen wichen bislang von den berechneten ab, und damit herrschte auch Unklarheit über die aus den Röntgenspektren abgeleiteten Zustände sehr heißer Gase, wie in der Korona der Sonne oder der Umgebung Schwarzer Löcher. Mit den neuen experimentellen Daten wurde nun eine Übereinstimmung mit…

ALICE-Experiment am CERN startet Testbetrieb mit Blei-Ionen – Goethe-Uni koordinierte Detektor-Umbau. Den Materiezustand kurz nach dem Urknall, das sogenannte Quark-Gluon-Plasma, erforscht das ALICE-Experiment am Teilchenbeschleunigerzentrum CERN in Genf, wo Blei-Ionen miteinander kollidieren und für winzige Sekundenbruchteile ein solches Quark-Gluon-Plasma entstehen lassen. Jetzt wurden am CERN für das ALICE-Experiment in einem Testlauf erstmals Kollisionsenergien von 5,36 Teraelektronenvolt pro Blei-Blei-Kollision erzeugt, die weltweit höchste bislang erreichte Kollisionsenergie. Forschende um Harald Appelshäuser von der Goethe-Universität haben den zentralen ALICE-Detektor auf die nun höheren…

Freie-Elektronen-Laser, der von plasmabeschleunigten Teilchen angetrieben wird. Sie fungieren als wertvolle Forschungswerkzeuge: Freie-Elektronen-Laser (FELs) erzeugen ungemein intensive Lichtpulse. Insbesondere im Röntgenbereich lassen sich damit unterschiedlichste Materialien detailliert analysieren und ultraschnelle Prozesse genauestens verfolgen. Bisher basieren die Anlagen auf konventionellen Elektronenbeschleunigern, was sie lang und kostspielig macht. Auf dem Weg zu einer günstigeren Variante ist einem internationalen Team am Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) nun ein Durchbruch geglückt: Es konnte einen FEL mit einer noch jungen Technologie realisieren – der Laserplasma-Beschleunigung. Die Arbeitsgruppe…

Kompaktes Gerät misst Wind und Temperatur / Mittel aus Programm Horizon Europe. Wie lässt sich die Atmosphäre an den entlegenen Orten der Welt vermessen? Mit dieser Frage beschäftigt sich die Abteilung Optische Sondierung des Leibniz-Instituts für Atmosphärenphysik (IAP) in Kühlungsborn. Die Forschenden beteiligen sich damit an einem internationalen Projekt, das mit Mitteln aus dem Programm Horizon Europe der Europäischen Union gefördert wird. Ein erstes Instrument, das Antworten liefern soll, wird jetzt an der Ostsee getestet. EULIAA (European Lidar Array for…

Bereits Ende der 1980er Jahre haben Astronomen und Astronominnen aus mehreren Ländern den Anstoß gegeben, ein Teleskop mit einer Sammelfläche von annähernd einem Quadratkilometer (eine Million Quadratmeter) zu bauen. Rund drei Jahrzehnte später, nach Jahren der technischen Planung und der internationalen Wissenschaftsdiplomatie, erreicht das Projekt in diesem Jahr einen weiteren wichtigen Meilenstein. Am 5. Dezember beginnen die Bauarbeiten für die Teleskope des SKAO mit feierlichen Zeremonien in Südafrika und Australien. Bereits bis November 20212, dem Zeitpunkt der Gründung der SKA-Organisation,…