Physik Astronomie

Eine Gruppe von Astronomen und Astronominnen unter der Leitung von Sierk van Terwisga vom MPIA hat die Massenverteilung von über 870 planetenbildenden Scheiben in der Orion A-Wolke analysiert. Durch die Auswertung der statistischen Eigenschaften dieser beispiellos großen Stichprobe von Scheiben und die Entwicklung eines innovativen Datenbearbeitungsverfahrens fanden sie heraus, dass weit entfernt von widrigen Umgebungen wie heißen Sternen der Rückgang der Scheibenmasse nur von ihrem Alter abhängt. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass sich zumindest innerhalb einer Entfernung von bis…

Ein Forschungsteam konnte am European XFEL in Hamburg polarisierte Röntgenstrahlen mit nie dagewesener Reinheit erzeugen. An den Experimenten waren neben Wissenschaftler*innen des Helmholtz-Instituts Jena, einer GSI-Außenstelle, die Friedrich-Schiller-Universität Jena und das Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf beteiligt. Die Methode soll in den nächsten Jahren genutzt werden, um zu zeigen, dass sich selbst das Vakuum unter bestimmten Umständen wie ein Material verhält – eine Vorhersage aus der Quantenelektrodynamik. Die Polarisation von elektromagnetischer Strahlung beschreibt, in welcher Ebene im Raum eine Welle schwingt. Während alltägliche…

Mit der gemeinsamen Entscheidung von NASA und DLR, den Betrieb des Flugzeug-Observatoriums SOFIA im September 2022 einzustellen, enden auch die einzigartigen wissenschaftlichen Möglichkeiten für hochauflösende Fern-Infrarot-Spektroskopie mit dem deutschen Spektrometer GREAT (German Receiver for Astronomy at Terahertz Frequencies). GREAT ist eine Entwicklung von MPIfR und Universität zu Köln, in Zusammenarbeit mit dem DLR-Institut für Optische Sensorsysteme, und wurde weitgehend unabhängig vom Budget des DLR finanziert. Beobachtungen mit GREAT wurden auch von der allgemeinen SOFIA-Nutzergemeinschaft stark nachgefragt. Das Stratosphären-Observatorium für Infrarot-Astronomie…

Ein Team um die Physikerin Sandra Eibenberger-Arias vom Fritz-Haber-Institut bringt durch eine neue experimentelle Methode die spiegelbildlichen Formen von chiralen Molekülen besser als zuvor in unterschiedliche Rotationszustände. Das öffnet Türen zu einem tieferen Verständnis und Manipulierbarkeit dieser häufigen Molekülart für zukünftige Anwendungen. Chiralität ist zwar keine Seltenheit in der Welt der Moleküle, aber dennoch eine besondere Eigenschaft. Ist ein Molekül chiral (von griech. chiros = Hand), existiert es in zwei gespiegelten Versionen, die sich sehr ähnlich sind, aber nicht identisch…

Das James-Webb-Weltraumteleskop (JWST) hat die erste Serie von Testbildern aller seiner Instrumente veröffentlicht. Die Bilder zeigen auf eindrucksvolle Weise, dass die 18 Segmente des 6,5-Meter-Spiegels des Weltraumteleskops jetzt akkurat ausgerichtet sind. Mit dabei sind Bilder, die mit den Instrumenten MIRI und NIRSPEC aufgenommen wurden, von denen jeweils Teile am Max-Planck-Institut für Astronomie in Heidelberg (MPIA) konstruiert wurden. Der Abschluss der Spiegel-Ausrichtung ist gleichzeitig der Beginn der Phase der Inbetriebnahme der Instrumente, bei der MIRI, NIRSPEC und zwei weitere Instrumente einsatzbereit…

Wer regelmäßig seinen Kaffee umrührt, weiß um die Vorteile turbulenten Mischens: Die Bewegung des Löffels erzeugt eine turbulente Strömung, welche die Milch enorm schnell und gleichmäßig in der Tasse verteilen kann. Turbulente Mischung ist aber auch für die Verteilung von Benzin im Motorzylinder oder von Staubpartikeln in der Atmosphäre verantwortlich. Der Gruppe um Prof. Michael Wilczek am Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation und der Universität Bayreuth gelang es nun die Geometrie der turbulenten Mischung besser zu verstehen; ihre Ergebnisse wurden…

Auf der Suche nach Supraleitern mit neuartigen Eigenschaften, untersuchen Wissenschaftler Materialien, die aus mehreren Schichten bestehen. Ein Team um ERC-Preisträger Mathias Scheurer vom Institut für Theoretische Physik der Uni Innsbruck hat die Eigenschaften von drei gegeneinander verdrehten Graphenschichten detailliert untersucht und dabei wichtige Erkenntnisse gewonnen. Seit es vor rund 20 Jahren erstmals gelungen ist, eine zweidimensionale Struktur von Kohlenstoffatomen herzustellen, fasziniert Graphen die Wissenschaft. Vor einigen Jahren entdeckten Forscher, dass zwei gegeneinander leicht verdrehte Schichten aus Graphen elektrischen Strom verlustfrei…

Forscher der Humboldt-Universität zu Berlin haben einen Nano-Repeater entwickelt, der Licht nur in eine Richtung verstärkt. Glasfasern sind heute das Rückgrat unserer Informationsgesellschaft. Um in Glasfasernetzen Daten mittels Lichts über große Strecken zu übertragen, muss das Licht jedoch in regelmäßigen Abständen nachverstärkt werden, um die auftretenden Verluste zu kompensieren. Hierfür kommen sogenannte Repeater zum Einsatz. Eine wichtige Repeater-Bauart beruht dabei auf der Verstärkung von Licht mittels des Lasereffekts. Hierfür werden Atome innerhalb der Glasfaser in einen angeregten Zustand versetzt und…

Mikrometergroße Drohnen nur mit Licht anzutreiben und präzise zu steuern: Das ist Physikern der Universität Würzburg erstmals gelungen. Ihre Mikrodrohnen sind deutlich kleiner als rote Blutkörperchen. Ein Laserpointer in der Hand produziert keine merklichen Rückstoß-Kräfte, wenn er „abgefeuert“ wird – und das, obwohl er einen gerichteten Strom von Lichtteilchen aussendet. Der Grund dafür ist seine sehr große Masse im Vergleich zu den sehr kleinen Kraftstößen, welche die Lichtteilchen beim Verlassen des Laserpointers bewirken. Seit langem ist jedoch klar, dass optische…

… lösen das Rätsel ultrakurzer Solitonen-Moleküle. Stabile Pakete von Lichtwellen – sogenannte optische Solitonen – werden in Ultrakurzpuls-Lasern als eine Kette von Lichtblitzen ausgestrahlt. Diese Solitonen verbinden sich oft zu Paaren mit sehr kurzen zeitlichen Abständen. Anhand von atomaren Schwingungen im Terahertz-Bereich haben Forscher*innen der Universitäten Bayreuth und Wrocław jetzt das Rätsel gelöst, wie diese zeitlichen Verknüpfungen entstehen. In „Nature Communications“ berichten sie über ihre Entdeckung. Die Dynamik der aneinander gekoppelten Lichtpakete kann genutzt werden, um Atomschwingungen als charakteristische “Fingerabdrücke“…

Spintronische Bauelemente nutzen die Eigenschaften des fundamentalen Elektronenspins zur Übertragung und Speicherung von Informationen. Ihr Einsatz erfordert keine Ladungsströme für den Betrieb, erhöht die Energieeffizienz und Datenverarbeitungsgeschwindigkeit und verbessert die Integration von Speicher und Logik. Die Herstellung und Analyse geeigneter Materialien für neue spintronische Implementierungen erfordern jedoch modernste Methoden aus der Nanotechnologie. Um das dafür nötige Know-How zu bündeln, starteten das Max-Planck-Instituts für Chemische Physik fester Stoffe und das Fraunhofer-Instituts für Photonische Mikrosysteme IPMS ein von der Sächsischen Aufbaubank gefördertes…

… eine neue Art von Sternexplosion. Ein Team von Astronominnen und Astronomen hat mit Hilfe des Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte (ESO) eine neue Art von Sternexplosion beobachtet – eine Mikronova. Diese Ausbrüche ereignen sich auf der Oberfläche bestimmter Sterne und können in nur wenigen Stunden eine Menge an Sternmaterial von jeweils rund 3,5 Milliarden Mal die Cheops-Pyramide von Gizeh verbrennen. „Wir haben erstmalig ein Phänomen entdeckt und identifiziert, das wir als Mikronova bezeichnen“, erklärt Simone Scaringi, Astronom…

Neue Methode zur Abbildung der chemischen Struktur einzelner Moleküle – Publikation von Physikern und Chemikern des LOEWE-Schwerpunkts PriOSS. Um die chemische Struktur einzelner Moleküle sichtbar zu machen, haben Wissenschaftler der Justus-Liebig-Universität Gießen (JLU) und der University of Newcastle (UON) in Australien eine neue Methode in der Zeitschrift “Nanoscale” veröffentlicht. Für die Messungen benötigt man ein Tieftemperatur-Rasterkraftmikroskop mit einer extrem scharfen Spitze, welche nur aus einem einzelnen CO-Molekül besteht, sowie Stimmgabelsensoren (qPlus Sensoren), welche zu sehr kleinen Schwingungen im Bereich von…

Die MAGIC-Teleskope haben die Nova RS Ophiuchi bei extrem hoher Energie im Gammabereich beobachtet. Die Gammastrahlung geht von Protonen aus, die in der Schockwelle nach der Explosion auf höchste Energien beschleunigt werden. Damit liegt nahe, dass Novae auch eine Quelle für die allgegenwärtige kosmische Strahlung im Universum sind: Diese besteht überwiegend aus Protonen, die mit nahezu Lichtgeschwindigkeit durchs All rasen. Die Arbeit ist in Nature Astronomy erschienen. Licht an, Licht aus – so könnte man das Verhalten der Nova beschreiben,…

Elektrostatik beeinflusst die Bewegung von Tropfen auf Oberflächen. Etwas so einfaches wie die Bewegung von Wassertropfen auf Oberflächen sollte eigentlich verstanden sein – würde man mutmaßen. De facto gibt es aber bisher noch zahlreiche offene Fragen zu den Kräften, die auf einen gleitenden Tropfen wirken. Ein Forscherteam des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung in Zusammenarbeit mit Kollegen der TU Darmstadt fand nun heraus: Neben der Oberflächenenergie und der viskosen Reibung innerhalb des Tropfens spielt auch die Elektrostatik eine bedeutende Rolle. Die Ergebnisse…

Die quantenmechanische Austauschwechselwirkung zwischen Elektronen, eine Konsequenz des Pauli-Prinzips, kann man mit intensiven Infrarot-Lichtfeldern auf Zeitskalen weniger Femtosekunden gezielt verändern, wie zeitaufgelöste Experimente an Schwefelhexafluorid-Molekülen zeigen. Dieses Ergebnis weist einen Weg, um in Zukunft chemische Reaktionen von Grund auf mit Lasern zu steuern – rein auf Basis der Elektronen, dem „Klebstoff“ der Chemie. Elektronen bilden die Bindungen in Molekülen und spielen eine entscheidende Rolle bei chemischen Reaktionen. In Atomen und Molekülen sind die Elektronen auf einer Folge von Energieniveaus angeordnet,…