Wenn Ionen ein Material durchdringen, laufen hochkomplexe Prozesse ab – so schnell, dass man sie bisher kaum analysieren konnte. Aber durch ausgeklügelte Messungen gelang das nun. Wie reagieren verschiedene Materialien auf den Einschlag von Ionen? Das ist eine Frage, die in vielen Forschungsbereichen eine wichtige Rolle spielt – etwa bei der Kernfusionsforschung, wenn die Wände des Fusionsreaktors von energiereichen Ionen bombardiert werden, aber auch in der Halbleitertechnik, wenn man Halbleiter mit Ionenstrahlen beschießt um winzige Strukturen herzustellen. Das Resultat eines…
Baustein für die Photovoltaik: Ein internationales Forschungsteam unter Leitung der Universität Göttingen hat erstmals ein grundlegendes physikalisches Phänomen sichtbar gemacht, das bei der Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie eine Rolle spielt. Den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern ist es gelungen, sogenannte dunkle Moiré-Interlagen-Exzitonen sichtbar zu machen und deren Entstehung mit den Methoden der Quantenmechanik zu erklären. Die Forscherinnen und Forscher zeigen, wie eine in Göttingen neu entwickelte experimentelle Technik, die zeitaufgelöste Impulsmikroskopie, tiefste mikroskopische Einblicke zu diesen technologisch relevanten Fragenstellungen liefert….
Supraleiter sind der Schlüssel für verlustfreien Stromfluss. Die Realisierung supraleitender Dioden ist allerdings erst kürzlich ein wichtiges Thema der Grundlagenforschung geworden. Internationalen Forschenden unter Mitwirkung des theoretischen Physikers Mathias Scheurer von der Uni Innsbruck ist nun ein Meilenstein gelungen: die Erzeugung eines supraleitenden Dioden-Effekts ohne externes Magnetfeld und damit der Beweis der Annahme, dass Supraleitung und Magnetismus koexistieren. Sie berichten darüber in Nature Physics. Von einem supraleitenden Dioden-Effekt spricht man, wenn sich ein Material in einer Stromflussrichtung wie ein Supraleiter…
delgase aus dem Erdmantel geerbt hat. Die Entdeckung hilft zu verstehen, wie der Mond und möglicherweise auch die Erde und weitere Himmelskörper entstanden sind. Der Mond fasziniert Menschen seit jeher. Doch erst zur Zeit von Galileo Galilei begannen Wissenschaftler, ihn richtig zu untersuchen. Im Laufe von Jahrhunderten stellten Forschende verschiedene Theorien über die Entstehung des Mondes auf. Nun fügen Geochemiker:innen und Petrolog:innen der ETH Zürich der Entstehungsgeschichte des Mondes ein weiteres Puzzleteil hinzu. In einer Studie, die soeben in der…
Das autonome Fahren oder sogar autarke Fliegen können nur Wirklichkeit werden, wenn deren elektronische Systeme in der Lage sind, ihre Position im Raum hochpräzise zu bestimmen. Hierfür kommen in der Luft- und Raumfahrt bereits optische Gyroskope zum Einsatz, die mittels Lichtmessungen den Kurs von Flugkörpern kontrollieren und diese stabilisieren. Messungen mit Gyroskopen können allerdings durch Materialeffekte sowie elektrische und magnetische Felder gestört werden – mit fatalen Folgen. Deshalb hat nun ein deutsch-polnisches Forschungskonsortium eine störungsfreie Lichtübertragung für Gyroskope entwickelt und…
Ein Team von Astronomen aus Italien und Deutschland hat unter maßgeblicher Beteiligung des MPIA-Forschers Henrik Beuther zum ersten Mal Gasströme, die von einer Akkretionsscheibe ausgehen, direkt hin zu einem Jet nachgezeichnet, der Material in den freien Weltraum schleudert. Die vom INAF geleitete Studie bestätigt das durch die Magnetohydrodynamik erklärte Szenario von Scheibenwinden, die von Akkretionsscheiben um Objekte wie schwarze Löcher oder neu entstehende Sterne ausgehen. In der neuen Studie, die heute in Nature Astronomy veröffentlicht wurde, werden die Gasströmungen von…
Neue Beobachtungen des Roten Überriesen deuten darauf hin, dass der Massenauswurf seiner Atmosphäre im Jahr 2019 sein Schicksal maßgeblich beeinflussen könnte. Beteigeuze wird wohl nicht in nächster Zeit explodieren, aber der Auswurf gibt Aufschluss darüber, wie rote Sterne in ihrem späten Leben, wenn ihre Kernfusionsöfen ausbrennen, Masse verlieren, bevor sie als Supernovae enden. Die Ergebnisse wurden mit mehreren Observatorien erzielt, darunter dem Hubble-Weltraumteleskop der NASA und den robotischen STELLA-Teleskopen des Leibniz-Instituts für Astrophysik Potsdam (AIP). Der Stern Beteigeuze erscheint als…
Laut Standardmodell der Kosmologie ist jede Galaxie von einer Art Heiligenschein aus Dunkler Materie umgeben. Dieser Halo ist unsichtbar, übt jedoch aufgrund seiner Masse eine starke Anziehungskraft auf Galaxien in der Umgebung aus. Eine neue Studie unter Leitung der Universität Bonn und der University of Saint Andrews (Schottland) stellt diese Sicht des Universums in Frage. Die Ergebnisse sprechen dafür, dass die Zwerggalaxien des zweitnächsten Galaxienhaufens der Erde – des sogenannten Fornax-Haufens – frei von solchen Halos aus Dunkler Materie sind….
Ionensonden-Untersuchungen und verbesserte Sternmodelle bringen neue Erkenntnisse über den Sternenstaub unseres Sonnensystems. Bis vor Kurzem gingen Kosmochemiker:innen und Astrophysiker:innen davon aus, dass Supernovae und ihre Vorläufer, die Überriesen-Sterne, nur wenig zum Sternenstaubgehalt unseres Sonnensystems beigetragen haben. Neuere Untersuchungen deuten aber darauf hin, dass ein erheblicher Teil des Sternenstaubs (mehr als 25 Prozent) im Sonnensystem aus Supernova-Explosionen und deren Vorläufersternen stammt. Damit lassen sich Zusammensetzung und Ursprung der Bausteine unseres Sonnensystems besser verstehen. Die vorherigen Annahmen zum Ursprung des Staubs waren…
Mit Licht kann man Atome gezielt dazu bringen, einander gegenseitig anzuziehen. Ein Team aus Wien und Innsbruck konnte diesen Bindungszustand aus Licht und Materie nun erstmals messen. Ein ganz besonderer Bindungszustand zwischen Atomen konnte nun erstmals im Labor erzeugt werden: Mit einem Laserstrahl lassen sich Atome polarisieren, sodass sie auf einer Seite positiv, auf der anderen Seite negativ geladen sind. Dadurch ziehen sie einander an und bilden einen ganz speziellen Bindungszustand – viel schwächer als die Bindung zwischen zwei Atomen…
Dank des ersten wissenschaftlichen Bildes, das diesen Monat vom James Webb Space Telescope (JWST) veröffentlicht wurde, konnte ein internationales Team unter Leitung von Forschenden des Max-Planck-Instituts für Astrophysik (MPA) und der Technischen Universität München (TUM) ein verbessertes Modell für die Massenverteilung des Galaxienhaufens SMACS J0723.3−7327 erstellen. Als Gravitationslinse vervielfacht und vergrößert dieser Galaxienhaufen Bilder von Hintergrundgalaxien. Eine Familie solcher Mehrfachbilder gehört zu einer Galaxie, deren Entfernung sich mithilfe des neuen Modells auf 13 Milliarden Lichtjahre schätzen lässt. Das erste vom…
Erstmals hat ein internationales Team um LMU-Physiker Harald Weinfurter eine fortgeschrittene Form der Quantenkryptographie realisiert. Die Verschlüsselung ist vom verwendeten Quantengerät unabhängig und somit sicherer gegen Angriffe. Im Internet wimmelt es nur so von hochsensiblen Informationen. Ausgeklügelte Verschlüsselungstechniken sorgen in der Regel dafür, dass solche Inhalte nicht abgefangen und gelesen werden können. Doch vor allem leistungsstarke Quantencomputer könnten in Zukunft die Schlüssel in Sekundenschnelle knacken. Daher ist es gut, dass quantenmechanische Techniken nicht nur neue, sehr viel schnellere Algorithmen ermöglichen,…
Forscher am MPQ haben eine neuartige Mikrowellen-Kühltechnik für molekulare Gase entwickelt, die es ermöglicht, polare Moleküle bis auf wenige Nanokelvin, 21 milliardstel Grad über dem absoluten Nullpunkt, abzukühlen. Damit stellten sie einen neuen Tieftemperaturrekord auf und ebnen den Weg zu neuen Formen von Quantenmaterie, die bislang experimentell nicht zugänglich waren. Wird ein stark verdünntes Gas auf extrem tiefe Temperaturen abgekühlt, zeigen sich bizarre Eigenschaften. So formen manche Gase ein sogenannte Bose-Einstein-Kondensat – eine Art von Materie, in der sich alle…
Ein Forscherteam hat nachgewiesen, dass das Square Kilometer Array Observatory (SKAO) in der Lage ist, Radioemissionen von Spiralgalaxien im frühen Universum zu erkennen. Das SKAO, dessen Bau dieses Jahr begonnen hat, wird bald das größte Radioteleskop der Welt sein. Die Astronomen, die der SKAO-Arbeitsgruppe „Extragalaktisches Kontinuum“ angehören, suchen nach einer Möglichkeit, eine kosmische Ära zu erforschen, in der die Sternentstehungsaktivität nach einer als „Kosmischer Mittag (Cosmic Noon)“ bekannten Epoche abnahm. Zu diesem Zweck simulierten sie die Eigenschaften des interstellaren Mediums…
C60-Moleküle auf einem Gold-Substrat wirken komplexer als ihr Vorbild aus Graphen, haben aber viel gewöhnlichere elektronische Eigenschaften. Dies zeigen nun Messungen mit ARPES an BESSY II und ausführliche Berechnungen. Graphen besteht aus Kohlenstoff-Atomen, die sich zu einer flachen Bienenwabenstruktur vernetzen. Das Material besitzt neben überraschend hoher mechanischer Stabilität spannende elektronische Eigenschaften: Die Elektronen verhalten sich wie masselose Teilchen, was sich in spektrometrischen Experimenten klar nachweisen lässt. Messungen zeigen eine lineare Abhängigkeit der Energie vom Impuls, die so genannten Dirac-Kegel: zwei…
Mehr Sicherheit, weniger Kosten: Neuer Ansatz verbindet Null- bis Ultraniedrigfeld-Magnetresonanz mit Hyperpolarisationstechnik SABRE-Relay zur Untersuchung von Alkoholen. Die Kernspinresonanz stellt die Basis für zahlreiche Anwendungen dar, beispielsweise die Magnetresonanztomografie in der medizinischen Diagnostik. Allerdings werden bisher noch starke Magnetfelder benötigt, was den Einsatz der Nuclear Magnetic Resonance (NMR), so die englische Bezeichnung, begrenzt. Forschungen an der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) und dem Helmholtz-Institut Mainz (HIM) zeigen nun neue Möglichkeiten auf, die zu einer Verkleinerung der Geräte und einer höheren Sicherheit…
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