Physik Astronomie

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Neues Gerät soll Mesosphären-Messung über Nordnorwegen verbessern

Empfangssystem von Astrotec Holding vermisst Echos von MAARSY. 433 Antennen umfasst ein großes Radarfeld, das das Kühlungsborner Leibniz-Institut für Atmosphärenphysik (IAP) in Nordnorwegen betreibt. Von der Insel Andoya aus führt das System MAARSY (Middle Atmosphere Alomar Radar System) vor allem Messungen in der Mesosphäre im Bereich zwischen 50 und 90 Kilometern Höhe durch. Um diese Messungen zu ergänzen, ist jetzt ein großer Laster von den Niederlanden im Norden angekommen. An Board befindet sich ein Container voll hochmoderner Technik: Ein Empfänger…

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Kollision mit Schlagseite

Ein Forschungsteam aus Jena und Turin (Italien) hat die Entstehung eines ungewöhnlichen Gravitationswellensignals rekonstruiert. Wie die Forschenden in der aktuellen Ausgabe des Fachmagazins „Nature Astronomy“ schreiben, kann das Signal GW190521 aus der Verschmelzung zweier schwerer Schwarzer Löcher resultieren, die sich gegenseitig mit ihrem Gravitationsfeld eingefangen haben und anschließend in schneller, exzentrischer Bewegung umeinander kollidierten (DOI: 10.1038/s41550-022-01813-w). Wenn Schwarze Löcher im Universum aufeinanderprallen, dann beben Raum und Zeit: Die bei der Verschmelzung freiwerdende Energiemenge ist so groß, dass sie die Raumzeit…

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Langreichweitiger Informationstransport in Antiferromagneten

Physikerinnen und Physiker der JGU entdeckten: Antiferromagnete eignen sich für den Transport von Spinwellen über große Entfernungen.   Eine gänzlich neue Materialklasse für den Transport der Spinwellen konnten Physikerinnen und Physiker der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) in einem EU-Projekt gemeinsam mit der Université Paris-Saclay, der Shanghai University und der Universität Grenoble Alpes erschließen: Antiferromagnete mit verkippten magnetischen Momenten. Die Forschungsarbeit wurde kürzlich in Nature Communications veröffentlicht. Kleiner, schneller, leistungsfähiger: Die Ansprüche an mikroelektronische Geräte sind hoch und steigen immer weiter….

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Ein Quant als Winkel

Die Feinstrukturkonstante ist eine der wichtigsten Naturkonstanten überhaupt. An der TU Wien fand man eine bemerkenswerte neue Art, sie zu messen – nämlich als Drehwinkel. Eins durch 137 – das ist eine der wichtigsten Zahlen in der Physik. Es ist der ungefähre Wert der sogenannten Feinstrukturkonstante – einer physikalischen Größe, die in der Atom- und Teilchenphysik eine herausragende Bedeutung hat. Es gibt viele Möglichkeiten, die Feinstrukturkonstante zu messen – meistens misst man sie indirekt, man misst andere physikalische Größen und…

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Schnell, hell und selten: die Sternschnuppen der Leoniden

Jedes Jahr Mitte November kreuzt die Erde auf ihrer Bahn um die Sonne den Pfad des Kometen 55P/Temple-Tuttle. Dabei kollidieren Teilchen des Kometen mit der Erdatmosphäre und erzeugen dort Sternschnuppen. Die Anzahl der Meteore ist mit 10 bis 15 pro Stunde recht gering, darunter sind aber oft sehr helle Sternschnuppen. Im Jahr 2022 könnte es außerdem zu einem zweiten Meteorschauer kommen. Der Komet 55P/Temple-Tuttle wurde am 19. Dezember 1865 entdeckt. Er läuft in 33 Jahren einmal um die Sonne. Derzeit…

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Mit dem Zufall gerechnet

Weg geebnet für neue Erkenntnisse über Planeten und Sterne. Mit einer auf Zufallszahlen basierenden Simulationsmethode konnten Wissenschaftler die Eigenschaften von warmem dichten Wasserstoff so genau wie nie zuvor beschreiben. Die Eigenschaften von Quantensystemen aus vielen wechselwirkenden Teilchen zu ermitteln ist immer noch eine enorme Herausforderung. Die zugrundeliegenden mathematischen Gleichungen sind seit Langem bekannt. Allerdings sind sie zu komplex, um sie in der Praxis zu lösen. Diese Barriere zu durchbrechen würde höchstwahrscheinlich zu einer Fülle neuer Erkenntnisse und Anwendungen in Physik,…

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Kosmische Schokopralinen

Innerer Aufbau von Neutronensternen enthüllt. Mit Hilfe einer riesigen Anzahl von numerischen Modellrechnungen ist es Physikern der Goethe-Universität Frankfurt gelungen, allgemeine Erkenntnisse über die extrem dichte innere Struktur von Neutronensternen zu erlangen: Abhängig von ihrer Masse haben diese Sterne entweder einen weichen oder harten Kern. Die Ergebnisse wurden heute in zwei Artikeln gleichzeitig veröffentlicht (The Astrophysical Journal Letters, DOI 10.3847/2041-8213/ac9b2a, DOI 10.3847/2041-8213/ac8674). Bislang ist wenig über das Innere von Neutronensternen bekannt, jene extrem kompakten Objekte, die nach dem Tod eines…

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Synthetische Schwarze Löcher strahlen wie im Universum

Forschungsarbeiten unter Leitung des IFW Dresden und der Universität Amsterdam zeigen, dass die schwer fassbare Strahlung Schwarzer Löcher durch Nachahmung im Labor untersucht werden kann. Schwarze Löcher sind die extremsten Objekte im Universum. Sie vereinen so viel Masse auf so wenig Raum, dass sich nichts – nicht einmal Licht – ihrer Anziehungskraft entziehen kann. Das Verständnis Schwarzer Löcher ist der Schlüssel zur Enträtselung der grundlegendsten Gesetze, die den gesamten Kosmos bestimmen, weil sie ein Zusammenspiel von zwei der am besten…

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Mit Neutronen-Spin-Uhren auf der Spur von Dunkler Materie

Mit Hilfe eines an der Universität Bern entwickelten Präzisionsexperiments konnte ein internationales Forschungsteam den Spielraum für die Existenz von dunkler Materie deutlich einschränken. Das Experiment wurde an der Europäischen Forschungsneutronenquelle des Instituts Laue-Langevin in Frankreich durchgeführt und liefert einen wichtigen Beitrag bei der Suche nach diesen noch unbekannten Materieteilchen. Die kosmologischen Beobachtungen der Bahnen von Sternen und Galaxien erlauben eindeutige Rückschlüsse darauf, welche anziehenden Gravitationskräfte zwischen den Himmelskörpern wirken. Die erstaunliche Erkenntnis lautet: Die sichtbare Materie reicht bei weitem nicht…

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Auf dem Weg zum gehirninspirierten Computing

HZDR-Team will neuromorphes Bauelement industrietauglich machen. Für viele technische Systeme ist die automatische Mustererkennung essenziell. Aktuell wird diese Arbeit von Software erledigt, die auf klassischen Computersystemen läuft. Doch die sind energiehungrig und nicht beliebig verkleinerbar. Neuromorphe Chips sollen das ändern. Sie sollen in Zukunft selbstlernend Muster erkennen und das mit einem Bruchteil der Energie, die herkömmliche Systeme dafür benötigen. Katrin und Helmut Schultheiß vom HZDR haben dafür einen innovativen Ansatz gefunden. Jetzt wollen sie gemeinsam mit einer internationalen Forschungsgruppe einen…

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Elektronen und Photonen im Doppelpack

Physiker des Heidelberger Max-Planck-Instituts für Kernphysik haben mit einer neuen experimentellen Methode die resonante Zwei-Photonen-Ionisation von Helium mit verbesserter spektraler Auflösung und winkelaufgelöst untersucht. Hierzu nutzten Sie ein am Institut entwickeltes Reaktionsmikroskop, nun kombiniert mit einem hochauflösenden Photonenspektrometer für extrem-ultraviolettes (EUV) Licht. Die Messungen wurden am Hamburger Freie-Elektronen-Laser (FLASH) durchgeführt, eine brillante Strahlungsquelle für intensive EUV Laserblitze. Damit lassen sich die Ereignisse aus jedem einzelnen Laserblitz hinsichtlich der Photonenenergie analysieren und ergeben spektral hochaufgelöste Datensätze. Helium als das einfachste und…

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Mit Quantensensorik zu besseren Hirntumor-Operationen

Quantentechnologie auf dem Weg in die Gesellschaft: Im Verbundprojekt DiaQNOS entwickeln Forschende der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) und des Helmholtz-Instituts Mainz (HIM) Quantensensoren, die Hirntumor-Operationen verbessern sollen. Einen Hirntumor zu entfernen, stellt Chirurgen vor besondere Herausforderungen: Sie müssen den Tumor beseitigen, ohne jedoch gesundes Hirngewebe zu beschädigen. Unter anderem gilt es, den Motorkortex im Blick zu haben, der für Bewegung verantwortlich ist: Führt beispielsweise eine Nervenbahn von diesem zum Arm, darf sie nicht durchtrennt werden – ansonsten wird der Patient…

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Magnetische Quantenflüssigkeit: Extrem flüssig auf zwei Arten

Heidelberger Physiker weisen die Koexistenz von Supraflüssigkeiten in ultrakalten Atomwolken nach. In ultrakalten Atomwolken können zwei Supraflüssigkeiten gleichzeitig existieren. Ihre Koexistenz konnte bislang experimentell noch nicht beobachtet werden. Physiker der Universität Heidelberg haben nun jedoch eine solche magnetische Quantenflüssigkeit – sie ist auf zwei Arten flüssig – in einem atomaren Gas nachgewiesen. Den Forschern um Prof. Dr. Markus Oberthaler ist es gelungen, diesen Zustand in extrem gekühlten Rubidium-Atomwolken zu präparieren und im Detail zu charakterisieren. Ihre Forschungsergebnisse wurden im Fachjournal…

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Wenn ein Stern die Hüllen fallen lässt

FAU-Forschende untersuchen einen ehemaligen Doppelstern, der seine Hülle verlor. Ein Stern im Bild Taube, etwa 900 Lichtjahre von der Erde entfernt: Gamma Columbae hütete eine dunkle Vergangenheit – die jetzt von einem internationalen Forschungsteam unter Federführung der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) enthüllt wurde. Der Astronom Dr. Andreas Irrgang vom Astronomischen Institut an der Dr. Karl-Remeis-Sternwarte Bamberg der FAU ist Teil eines internationalen Forschungsteams, das herausfand, dass der Stern einst das Herz eines Doppelsternsystems bildete und seine Hülle verlor, als er sein…

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Die Theorie der Mikro-Härchen

Winzige Härchen an unseren Zellwänden können sich gemeinsam bewegen und dadurch Flüssigkeit pumpen. Nun gelang es, eine physikalische Theorie dieser Härchenbewegungen zu entwickeln. Es sind bloß ganz einfache Strukturen, aber ohne sie könnten wir nicht überleben: Unzählige kleine Härchen befinden sich an der Außenwand mancher Zellen, etwa in unserer Lunge oder auch in unserem Gehirn. Wenn diese mikrometerkleinen Härchen ihre Bewegung koordinieren und gemeinsam wellenartige Bewegungen hervorbringen, können auf Mikroskala Strömungen verursachen und damit Flüssigkeit von einem Ort zum anderen…

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Nano-Bauteile clever voneinander gelöst

Physiker der Friedrich-Schiller-Universität Jena finden in einer europäischen Kooperation eine Lösung für das steuerbare Trennen von verklebten Nano-Bauteilen. Zum Einsatz kam ein Wasser-Öl-Gemisch, das sich nahe am kritischen Punkt befand. Eine verblüffende Lösung, miteinander verklebte Nano-Bauteile voneinander zu lösen, entwickelten Physiker der Friedrich-Schiller-Universität Jena gemeinsam mit Fachkollegen aus Düsseldorf, Göteborg, Lyngby und Triest. Ihre Idee besteht darin, die Nano-Bauteile in ein Lösungsmittel zu tauchen, das sich in der Nähe des kritischen Punktes befindet. Im Versuchsaufbau gelang es, die verklebten Teile…

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