Europäisches Gemeinschaftsexperiment bereitet Übergang zum Großprojekt ITER vor. Auf dem Weg zur Energieerzeugung durch Fusionsplasmen haben europäische Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen einen wichtigen Erfolg erzielt: In der weltgrößten Fusionsanlage JET im britischen Culham bei Oxford erzeugten sie stabile Plasmen mit 59 Megajoule Energieausbeute. Das Team, zu dem auch Forschende des Max-Planck-Instituts für Plasmaphysik (IPP) gehören, nutzte dabei den Brennstoff künftiger Fusionskraftwerke. Es waren weltweit die ersten Experimente dieser Art seit mehr als 20 Jahren. Fusionskraftwerke sollen nach dem Vorbild der Sonne…
Wie ein primitiver Einzeller zeigt, dass aus Zufall intelligentes Verhalten entstehen kann. Physarum polycephalum ist ein wahrer Schlaumeier: Mit Experimenten, in denen der Schleimpilz das Schienennetz von Tokio rekonstruieren und Labyrinthe lösen konnte, landete er bereits in den Nachrichten. Nun hat ein Forschungsteam den Pilz als Vorbild herangezogen, um von dessen Anpassungsfähigkeit zu lernen. Das vom ihm inspirierte mathematische Modell ist so allgemein, dass es nicht nur für effizientere Transportnetzwerke sorgen, sondern auch die Künstliche Intelligenz voranbringen könnte. Ihre Studie…
Quantenoptik im Spiegel der Illusion. Wissenschaftlern der Universität Rostock ist es gelungen, das Verhalten von gepaarten Lichtteilchen in optischen Schaltkreisen zu steuern. Abhängig von der Beobachtungsperspektive konnten die Forscher ein fundamental widersprüchliches Verhalten der Lichtteilchen erzeugen. Die Forschungsergebnisse, die die Entwicklung zukünftiger Computergenerationen voranbringen können, wurden im renommierten Fachjournal „Nature Photonics“ veröffentlicht. „Die zersägte Jungfrau“, das Kaninchen aus dem Hut, und scheinbar schwebende Gegenstände — keiner dieser Klassiker darf im Zirkus-Repertoire eines Illusionisten fehlen, der etwas auf sich hält. Bekanntermaßen…
Das Standardmodell der Kosmologie beschreibt, wie das Weltall nach Ansicht der meisten Physikerinnen und Physiker entstanden ist. Forschende der Universität Bonn haben nun auf seiner Basis die Entwicklung der Galaxien untersucht. Dabei sind sie auf erhebliche Abweichungen zu tatsächlichen Beobachtungen gestoßen. An der Studie waren auch die Universität von St. Andrews in Schottland sowie die Karls-Universität in Tschechien beteiligt. Die Ergebnisse sind jetzt im Astrophysical Journal erschienen. Die meisten Galaxien, die von der Erde aus sichtbar sind, ähneln einer flachen…
Studie der Universität Bonn und der TU Darmstadt legt Fehler bei der Interpretation älterer Messwerte nahe. Vor einigen Jahren zeigte ein neuartiges Messverfahren, dass Protonen wohl kleiner sind als seit den 1990er Jahren angenommen. Die Diskrepanz überraschte die Fachwelt; manche Forschende glaubten sogar, das Standardmodell der Teilchenphysik müsse geändert werden. Physiker der Universität Bonn und der TU Darmstadt haben nun eine Methode entwickelt, mit der sie die Ergebnisse älterer und neuerer Experimente deutlich umfassender als bislang analysieren können. Damit ergibt…
Forschende der Universität Basel können zwei Quantensysteme über eine Distanz von einem Meter zu einem Regelkreis verbinden. In diesem Regelkreis wird das eine Quantensystem – eine vibrierende Membran – durch das andere Quantensystem – eine Wolke von Atomen – gekühlt. Die beiden Systeme sind über Laserlicht miteinander gekoppelt. Derartige Schnittstellen, an denen Quantensysteme unterschiedlicher Natur auch über vergleichsweise grosse Distanzen interagieren, sind für zukünftige Quantentechnologien von grosser Bedeutung. Das Prinzip der Rückkopplung kennen wir alle: Mithilfe eines Thermostaten an der…
Terahertz-Strahlung eignet sich dazu, zweidimensionale Kristalle nachzuweisen, die aus Elektronen bestehen statt aus Atomen. Das zeigen Modellrechnungen der Marburger Physiker Dr. Samuel Brem und Professor Dr. Ermin Malic. Die Wissenschaftler berichten im Fachblatt „Nano Letters“ über ihre Ergebnisse. Kristalle müssen nicht aus Atomen bestehen – auch Elektronen können Kristalle bilden, wenn sie sich in einem regelmäßigen Gitter anordnen. Das ist bereits in hauchdünnen Halbleitern gelungen, die nur eine Atomlage dick sind. „Es handelt sich um eine exotische Quantenphase der Materie“,…
Astrophysiker, darunter Axel Weiß/MPIfR, haben eine neue Methode zur Messung der Temperatur der kosmischen Hintergrundstrahlung nur 880 Millionen Jahre nach dem Urknall entwickelt. Zum ersten Mal konnte die Temperatur der Strahlung in einer so frühen Epoche gemessen werden. Das derzeitige kosmologische Modell geht davon aus, dass sich das Universum seit dem Urknall abgekühlt hat. Es beschreibt den Abkühlungsprozess, konnte aber bisher nur für relativ junge kosmische Epochen direkt bestätigt werden. Die Entdeckung setzt nicht nur einen sehr frühen Meilenstein für…
Die Interaktion zwischen Mensch und Maschine mithilfe innovativer 3D-Technologien effizienter und sicherer zu gestalten – das war das Ziel der Forschungsallianz »3Dsensation«. Nach acht Jahren endet nun das vom Bundesministerium für Forschung und Bildung (BMBF) mit 45 Millionen Euro geförderte Verbundprojekt. Zusammen blicken die Partner aus Forschung, Industrie und Wirtschaft auf wegweisende Entwicklungen innerhalb des Verbunds zurück – etwa zur Gesundheitsüberwachung von Neugeborenen, zur fälschungssicheren Personenidentifikation oder zum Warenmanagement im Einzelhandel. Maschinen sind uns als Partner im Alltag schon längst…
Ein internationales Team mit Forschenden der Universität Bern und der Universität Genf sowie des Nationalen Forschungsschwerpunkts (NFS) PlanetS hat die Atmosphäre eines der extremsten bekannten Planeten detailliert analysiert. Die Ergebnisse von diesem heissen, Jupiter-ähnlichen Planeten, der erstmals mit Hilfe des Weltraumteleskops CHEOPS charakterisiert worden war, könnten Astronominnen und Astronomen dabei helfen, die Komplexität anderer Exoplaneten zu verstehen – darunter auch die von erdähnlichen Planeten. Die Atmosphäre der Erde ist keine einheitliche Hülle, sondern besteht aus verschiedenen Schichten, die jeweils charakteristische…
Physiker:innen können ungewöhnliches Quantenphänomen sehen. Wissenschaftler:innen des Würzburg-Dresdner Exzellenzclusters ct.qmat haben bei der Bewegung leuchtender Teilchen in atomar-dünnen Halbleitern ein ungewöhnliches Quantenphänomen entdeckt. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Physical Review Letters veröffentlicht. Eine extrem ungewöhnliche Teilchenbewegung in atomar-dünnen Halbleitern wurde durch Wissenschaftler:innen des Würzburg-Dresdner Exzellenzclusters ct.qmat – Komplexität und Topologie in Quantenmaterialien erstmals experimentell bestätigt: Elektronische Quasiteilchen, sogenannte Exzitonen, scheinen sich demnach gleichzeitig in entgegengesetzte Richtungen zu bewegen. Ausprägungen dieses neuartigen Quantenphänomens konnten Prof. Alexey Chernikov – neu berufener…
Statistische Charakterisierung von Halbleiter-Qubits bei 2 Kelvin. Das BMBF fördert die Anschaffung und Verifizierung eines kryogenen On-Wafer-Probers am Fraunhofer IAF. Ab 2022 wollen Forschende des Fraunhofer IAF erstmals in Europa statistische Daten zur Varianz von Qubits vorlegen, die mit unterschiedlichen Halbleitertechnologien erzeugt werden. Mit Unterstützung des BMBF schafft das Institut hierzu einen neuartigen On-Wafer-Prober an, der mehr als 200 Bauelemente gleichzeitig bei Qubit-Betriebstemperaturen von unter 2 K charakterisieren kann. Die zu gewinnenden Daten sind essenziell für den Aufbau einer europäischen…
ISTA-Professor Hausel veröffentlicht neue Theorie grundlegender Mathematik zur Teilchenphysik. Symmetrien sind von fundamentaler Bedeutung in der Physik. Die Suche nach ihnen und ihre Analyse ermöglichten Physiker:innen, eine Theorie für verschiedenste Teilchen zu entwickeln, aus denen unser Universum besteht. Mathematiker:innen hingegen konzentrieren sich auf die abstrakten Strukturen dahinter. Tamás Hausel, Professor am Institute of Science and Technology Austria (ISTA), entwickelte gemeinsam mit dem Oxford-Wissenschaftler Nigel Hitchin eine ausgefeilte Theorie rund um die so genannten Higgs-Bündel. Sie wirft neues Licht auf Mysterien,…
Kann man mit machine learning den Geheimnissen des Quark-Gluon-Plasmas auf die Spur kommen? Ja – aber nur mit ausgeklügelten neuen Methoden. Komplizierter geht es kaum: Mit extrem hoher Energie schwirren winzige Teilchen wild umher, in dem wirren Durcheinander von Quantenteilchen kommt es zu unzähligen Interaktionen, und so ergibt sich ein Materiezustand, den man als „Quark-Gluon-Plasma“ bezeichnet. Unmittelbar nach dem Urknall war das ganze Universum in diesem Zustand, heute stellt man ihn durch hochenergetische Atomkernkollisionen her, etwa am CERN. Wenn man…
Industrie und private Verbraucher sind auf Öl- und Gaspipelines angewiesen, die sich über Tausende von Kilometern unter Wasser erstrecken. Nicht selten verstopfen Ablagerungen diese Pipelines. Bisher gibt es nur wenige Möglichkeiten, die Bildung von Pfropfen in-situ und zerstörungsfrei zu identifizieren. Neutronen können das erheblich erleichtern, wie Messungen an der Forschungs-Neutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz (FRM II) der Technischen Universität München (TUM) zeigen. Öl- und Gaspipelines sind die Schlagadern unserer Energieversorgung. Wie die Nord Stream-Pipelines transportieren sie die Energieträger über weite Strecken unter…
Sensornetzwerk GNOME publiziert erstmals umfassende Daten in Nature Physics / Neun Stationen in sechs Ländern beteiligt. Ein internationales Forscherteam unter federführender Beteiligung des Exzellenzclusters PRISMA+ der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) und des Helmholtz-Instituts Mainz (HIM) hat erstmals umfassende Daten zur Suche nach Dunkler Materie mit einem weltweiten Netzwerk an optischen Magnetometern veröffentlicht. Durch korrelierte Messungen an zahlreichen Stationen des GNOME-Netzwerks sollten Dunkle-Materie-Felder ein charakteristisches Signalmuster erzeugen, so die Überlegung. Bei der Analyse von Daten aus einem einmonatigen Dauerbetrieb von GNOME…
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