Die Abteilung Physik Lebender Materie des Max-Planck-Instituts für Dynamik und Selbstorganisation (MPI-DS) hat einen Zusammenhang zwischen der Erzeugung von Entropie und den topologischen Eigenschaften eines Systems entdeckt. In ihrer Studie, die kürzlich in Nature Communications veröffentlicht wurde, untersuchten die Wissenschaftler*innen die zufällige Bewegung von Teilchen in Wirbelströmen. Sie fanden heraus, dass sich die Fluktuationen bei der Entropieerzeugung nur anhand der Anzahl der Windungen um den Wirbel, unabhängig von der Form oder Größe der Bewegungsbahn charakterisieren lassen. Diese Erkenntnisse könnten zu…
… aus Schwerionenexperimenten, astrophysikalischen Beobachtungen und Kerntheorie. Ein internationales Team hat zum ersten Mal Daten aus Schwerionenkollisionen, Gravitationswellenmessungen und anderen astronomischen Beobachtungen mit Hilfe modernster theoretischer Modelle kombiniert, um die Eigenschaften der dichten Materie im Inneren von Neutronensternen besser zu verstehen. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift „Nature“ veröffentlicht. Überall im Universum werden Neutronensterne in Supernova-Explosionen geboren, die das Ende des Lebens massereicher Sterne markieren. Manchmal sind Neutronensterne in Doppelsternsystemen gebunden und werden schließlich miteinander kollidieren. Diese hochenergetischen, astrophysikalischen Phänomene…
In einer gemeinsamen experimentell-theoretischen Studie untersuchten Physiker des Max-Planck-Instituts für Kernphysik (MPIK) zusammen mit Mitarbeitern des RIKEN in Japan die magnetischen Eigenschaften des Isotops Helium-3. Zum ersten Mal gelang es, die elektronischen und nuklearen g-Faktoren des 3He+-Ions direkt mit einer relativen Genauigkeit von 10-10 zu messen. Mit einer um zwei Größenordnungen verbesserten Genauigkeit wurde die magnetische Wechselwirkung zwischen Elektron und Kern bestimmt. Eine genaue Berechnung der elektronischen Abschirmung ergab den g-Faktor des nackten 3He-Kerns. Die Ergebnisse stellen die erste direkte…
Einem internationalen Team von Laserphysikern des attoworld-Teams der LMU und des Max-Planck- Instituts für Quantenoptik ist es gelungen, ultrakurze Mittel-Infrarotimpulse zu erzeugen und die Wellenform präzise zu steuern. Infrarotlicht ist ein Türöffner für vielfältige technologische Anwendungen. Es schafft die Voraussetzungen, Moleküle gezielt zu Schwingungen anzuregen, sowie elektrische Signale in Halbleitern zu erzeugen. Wer die Schwingung elektrischer Felder von ultrakurzen Lichtimpulsen technisch nutzen will, muss zunächst herausfinden, wie man sie am besten kontrolliert. In vielen Wellenlängenbereichen klappt das schon gut, eine…
Eine Gruppe von Astronomen unter der Leitung von Sarah Bosman vom MPIA hat das Ende der Epoche der Reionisation auf etwa 1,1 Milliarden Jahre nach dem Urknall genau bestimmt. Die Reionisation begann, als sich die erste Generation von Sternen nach dem kosmischen „dunklen Zeitalter“ bildete, einer Periode, in der nur neutrales Gas das Universum ohne Lichtquellen erfüllte. Das neue Ergebnis beendet eine Debatte und ergibt sich aus den Strahlungssignaturen von 67 Quasaren mit Anzeichen des Wasserstoffgases, das das Licht durchquerte,…
In der Medizin werden Magnetfelder von Herz- und Hirnaktivitäten gemessen, um Krankheiten frühzeitig zu diagnostizieren. Um auch kleinste Magnetfelder zu messen, arbeiten Forschende des Fraunhofer IAF an einem neuen Ansatz: der Diamant-basierten Laserschwellen-Magnetometrie. Dabei soll Diamant mit einer hohen Dichte an Stickstoff-Vakanz-Zentren in einem Lasersystem eingesetzt werden. Nun ist den Forschenden ein Meilenstein gelungen: Sie konnten die weltweit erste Messung magnetfeldabhängiger stimulierter Emission zeigen und sogar einen neuen Kontrast-Rekord aufstellen. Publiziert wurden die Ergebnisse in der Fachzeitschrift Science Advances. In…
Schwarzes Loch zerreißt Riesenstern… In einer fernen Galaxie im Sternbild Herkules hat ein gigantisches Schwarzes Loch einen Riesenstern zerrissen. Das zeigen umfangreiche Beobachtungen mit mehreren Observatorien, über die ein internationales Forschungsteam unter DESY-Führung im Fachblatt „Physical Review Letters“ berichtet. Die kosmische Katastrophe produzierte nach einigen Monaten ein gleißendes „Lichtecho“ im Infrarotbereich. Zudem hat das Neutrinoteleskop IceCube in der Antarktis möglicherweise ein Teilchen des zerrissenen Sterns aufgefangen. Die sogenannte Gezeitenkatastrophe ereignete sich in einer 4,4 Milliarden Lichtjahre entfernten Galaxie, in deren…
In einer speziellen Anordnung aus atomaren Spins haben Max-Planck-Physikerinnen und Physiker im Experiment die Eigenschaften der sogenannten Haldane-Phase vermessen. Dazu nutzten sie einen quantenmechanischen Kniff. Zusammenfassung: Bei manchen Materialien existieren Phasen, zwischen denen ein Übergang nicht möglich ist, da sie durch eine bestimmte Form von Symmetrie geschützt sind. Die Physiker sprechen dabei von topologischen Phasen. Ein Beispiel dafür ist die nach dem Physiknobelpreisträger von 2016 Duncan Haldane benannte Haldane-Phase, die in antiferromagnetischen Spin-1-Ketten auftritt. Einem Team von Forschenden am MPQ…
Das Ferdinand-Braun-Institut zeigt auf der ILA in Berlin weltraumtaugliche Diodenlaser-Module mit schmaler Linienbreite, optische Frequenzreferenzen sowie weitere III/V-Komponenten für Satelliten- und Quantentechnologie-Anwendungen. Vom 22. bis 24. Juni 2022 präsentiert das Ferdinand-Braun-Institut, Leibniz-Institut für Höchst-frequenztechnik (FBH) auf der Internationalen Luft- und Raumfahrtausstellung (ILA) in Berlin zuverlässige Halbleiter für Anwendungen in den Bereichen Space, Satelliten und Quantentechnologie. Das Institut deckt dabei die komplette Wertschöpfungskette ab – vom Chipdesign über die Prozessierung bis hin zu Modulen und Systemen. Seine Entwicklungen stellt das FBH…
Forschungsteam der Universität Göttingen entwickelt neue Methode für Röntgenmikroskopie. Das Innere von Körpern und Objekten lässt sich durch Röntgenstrahlung in Detail ausleuchten und erkunden. Was im Alltag aus der medizinischen Bildgebung oder der Gepäckkontrolle am Flughafen bekannt ist, funktioniert auch für mikroskopisch kleine Strukturen, wie sie in der Materialwissenschaft oder der Biologie erforscht werden. Möchte man zum Beispiel den dreidimensionalen Aufbau von Materialien, Organismen oder Geweben untersuchen, ohne die Probe zu zerschneiden, kann man die Röntgenmikroskopie nutzen. Leider ist die…
Physikern der Universität Rostock gelang in Kooperation mit dem Technion, dem israelischen Institut für Technologie, der erste experimentelle Nachweis eines neuartigen physikalischen Effekts, der Lichtwellen daran hindert sich räumlich auszubreiten. Bisher ging man davon aus, dass dieser Effekt zu schwach sei, um Licht tatsächlich einzusperren: Die Entdeckung des Wissenschaftlerteams zeigt, dass auch für das Licht nahezu unsichtbare Strukturen die Ausbreitung von Lichtwellen dramatisch beeinflussen können. Die Forschungsergebnisse wurden jüngst im renommierten Fachblatt Science Advances veröffentlicht. Im Jahre 1958 überraschte Phil…
Ein internationales Team von Wissenschaftlern, darunter auch Astronomen des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie in Bonn, hat einen ungewöhnlichen Neutronenstern entdeckt, der Radiostrahlung aussendet und sich alle 76 Sekunden um die eigene Achse dreht. Das Team, das von Mitgliedern der MeerTRAP-Gruppe („More Transients and Pulsars“) an der Universität Manchester geleitet wird, spricht von einer einzigartigen Entdeckung, da sich dieser Stern auf dem sogenannten Friedhof der Neutronensterne befindet, wo man überhaupt keine Pulsaraktivität erwartet. Die Entdeckung wurde mit dem MeerKAT-Radioteleskop in Südafrika gemacht….
Auf der Fachmesse LASER World of PHOTONICS präsentierte das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT neue Lasersysteme zur Erforschung der Erdatmosphäre. Vom 26. bis 29. April 2022 fand die Messe erstmals seit drei Jahren wieder in München statt, und die Stimmung unter den 900 Ausstellern und 15.000 Besuchern war ausgelassen. Das Interesse an den am Fraunhofer ILT ausgestellten Systemen war groß: Laser für den Weltraumeinsatz, aber auch für bodengebundene Messungen. Der Blick nach oben Die Pandemie und der Krieg in der Ukraine…
Anders als fiktive Laserschwerter interagieren reale Laserstrahlen nicht miteinander, wenn sie sich kreuzen – es sei denn, die Strahlen treffen sich in einem geeigneten Material, das eine nichtlineare Licht-Materie-Wechselwirkung ermöglicht. In einem solchen Fall kann die Wellenmischung zu Strahlen mit veränderten Farben und Richtungen führen. Wellenmischungsprozesse zwischen verschiedenen Lichtstrahlen sind ein Eckpfeiler des Bereichs der nichtlinearen Optik, der seit der breiten Verfügbarkeit von Lasern fest etabliert ist. In einem geeigneten Material, z.B. bestimmten Kristallen, können sich zwei Laserstrahlen gegenseitig „spüren“….
Neue energieeffiziente IT-Bauelemente arbeiten häufig nur bei extrem tiefen Temperaturen stabil. Daher kommt es entscheidend auf eine sehr gute Wärmeisolierung solcher Elemente an. Ein Team am HZB hat nun nanoporöse Silizium-Aluminium-Proben hergestellt, in welchen Poren und Nanokristallite die Wärmeleitfähigkeit drastisch reduzieren. Die Gruppe hat zudem ein Modell für die Vorhersage der Wärmeleitfähigkeit entwickelt, das anhand von Messdaten zur Mikrostruktur der Proben und deren Wärmeleitfähigkeit bestätigt wurde. Damit liegt erstmals eine Methode für die gezielte Entwicklung von komplexen porösen Materialien mit…
Physiker am Max-Planck-Institut für Quantenoptik und der Ludwig-Maximilians-Universität München in Zusammenarbeit mit der Stanford University haben erstmals mit Hilfe von Laserlicht den Ort von lichtinduzierten Reaktionen auf der Oberfläche von Nanopartikeln gesteuert. Starke elektromagnetische Felder auf Nanopartikeln zu kontrollieren ist der Schlüssel, um auf deren Oberflächen gezielt molekulare Reaktionen auszulösen. Eine solche Kontrolle über Starkfelder erreicht man über Laserlicht. Zwar wurden in der Vergangenheit eine laserinduzierte Entstehung und Brechung von molekularen Bindungen auf Nanopartikeloberflächen beobachtet, doch eine nanoskopische optische Kontrolle…
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