Neue Technik der Kernmagnetischen Resonanz um fünf Größenordnungen empfindlicher. Ein internationales Forscherteam unter Beteiligung des Exzellenzclusters PRISMA+ der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) und des Helmholtz-Instituts Mainz (HIM) hat eine Labor-Methode zur Suche nach extrem leichten Dunkle Materie Teilchen – sogenannte Axion-like Particles (ALP) – erfolgreich weiterentwickelt. Prinzipiell nutzen die Forscherinnen und Forscher in ihren Experimenten Techniken der kernmagnetischen Resonanz: Durch einen neuen Aufbau konnten sie nun die Empfindlichkeit um fünf Größenordnungen gegenüber früheren Experimenten steigern, wie sie in der Zeitschrift…
Forschende der US-amerikanischen Universität von Princeton haben zusammen mit der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) und der TU Darmstadt ein Modell entwickelt, das die Bewegung von Bakterien in komplexen Umgebungen simulieren kann. Das in der Zeitschrift Nature Communications vorgestellte Modell kann unter anderem bei der Entwicklung intelligenter pharmazeutischer Wirkstofftransporter helfen. Physik: Veröffentlichung in Nature Communications Wenn sich Bakterien im Boden, in Gewebe oder in anderen Umgebungen voller Hindernisse ausbreiten, müssen sie flexibel sein; hielten sie starr an einem enggefassten Bewegungsmuster fest, strandeten…
Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde (VdS) und des Hauses der Astronomie in Heidelberg – Sternfreund*innen freuen sich schon das ganze Jahr darauf: In den nächsten Tagen ist der Komet C/2021 A1 Leonard am Morgenhimmel zu beobachten. Um ihn zu sehen, benötigt man ein Fernglas und muss über dem Osthorizont an die richtige Stelle schauen. Die beste Beobachtungszeit ist zwischen 6 und 7 Uhr. Er war die erste Kometenentdeckung des Jahres: Bereits am 3. Januar 2021 konnte Gregory J. Leonard…
Forscher untersuchen kosmische Expansion mit Methoden aus der Physik von Vielteilchensystemen. Mathematische Beschreibungen der Expansion des Universums beinhalten einen systematischen Fehler: Man nimmt an, dass die Materie im Universum gleichmäßig verteilt ist. Die Physiker Michael te Vrugt und Prof. Dr. Raphael Wittkowski (Westfälische Wilhelms-Universität Münster) und die Physikerin Dr. Sabine Hossenfelder (Frankfurt Institute for Advanced Studies) schlagen nun eine Lösung für das Problem vor. In kosmologischen Rechnungen wird fast immer angenommen, dass die Materie im Universum gleichmäßig verteilt ist. Das…
Ein internationales Team hat die Massen der Riesenplaneten des Systems um den Stern V1298 Tau bestimmt, das gerade einmal 20 Millionen Jahre alt ist. Dafür verwendeten die Forschenden Radialgeschwindigkeitsmessungen von Teleskopen auf La Palma, in Südspanien und auf Teneriffa, darunter auch das STELLA-II-Teleskop des Leibniz-Instituts für Astrophysik Potsdam (AIP). Die Masse solcher jungen Riesenplaneten war bisher noch unbekannt. Die nun in der Zeitschrift Nature Astronomy veröffentlichte Studie liefert den ersten Hinweis darauf, dass junge Riesenplaneten ihre endgültige Größe bereits in…
Simulationen mit Quantencomputer: Während die Anzahl der Qubits und die Stabilität der Quantenzustände die derzeitigen Quantencomputer noch begrenzen, gibt es Fragen, bei denen diese Prozessoren ihre enorme Rechenleistung bereits jetzt nutzen können. In Zusammenarbeit mit dem Google Quantum AI Team haben Wissenschaftler der Technischen Universität München (TUM) und der University of Nottingham mit einem Quantenprozessor den Grundzustand eines sogenannten Toric Code-Hamiltonian simuliert – ein archetypisches Modellsystem in der modernen Physik der kondensierten Materie, das ursprünglich im Zusammenhang mit der Quantenfehlerkorrektur…
Wissenschaftler der Universität Paderborn veröffentlichen Ergebnisse in „Science Advances“. Licht spielt nicht nur als Informationsträger für optische Computerchips eine Schlüsselrolle, sondern insbesondere auch für die nächste Generation von Quantencomputern. Seine verlustfreie Führung auf winzigen Chips um scharfe Ecken sowie die präzise Kontrolle der Wechselwirkung mit anderem Licht stehen weltweit im Mittelpunkt der Forschung. Wissenschaftler der Universität Paderborn haben jetzt zum ersten Mal die räumliche Beschränkung einer Lichtwelle auf einen Punkt kleiner als die Wellenlänge in einem sogenannten topologischen photonischen Kristall…
Ein internationales Team hat eine Kopplung zwischen zwei supraleitenden Regionen nachgewiesen, die durch ein ferromagnetisches Material von einem Mikrometer Breite getrennt sind. Dieser makroskopische Quanteneffekt ist als Josephson-Effekt bekannt und erzeugt einen Strom aus supraleitenden Cooper-Paaren innerhalb der ferromagnetischen Region. Messungen an BESSY II zeigten, dass der Spin der Cooper-Elektronen gleich ist. Die Ergebnisse weisen den Weg für supraleitende spintronische Anwendungen mit sehr geringem Energiebedarf, bei denen spinpolarisierte Ströme durch Quantenkohärenz geschützt sind. Wenn supraleitende Bereiche durch einen Streifen nicht-supraleitenden…
ForscherInnen am MPQ haben eine neue Technik entwickelt, um digitale Hologramme mit zwei interferierenden Frequenzkämmen tausendfach und in allen Regenbogenfarben zu erzeugen. Jeder hat schon einmal Hologramme gesehen, auf einer Banknote, einem Reisepass oder bei Star Wars. Die Holografie ist eine Technik der dreidimensionalen Fotographie ohne Linse. Der Film hält ein Lichtfeld als feines Interferenzmuster fest und bei der Betrachtung sieht man das ursprüngliche 3-dimensionale Objekt realitätsnah. Jetzt haben WissenschaftlerInnen am Max-Planck-Institut für Quantenoptik mit Hilfe von optischen Frequenzkämmen die…
Astronominnen und Astronomen haben mit Hilfe des Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte (ESO) das der Erde am nächsten gelegene Paar supermassereicher schwarzer Löcher entdeckt, das jemals beobachtet wurde. Außerdem haben die beiden Objekte einen viel geringeren Abstand als jedes andere zuvor entdeckte Paar supermassereicher schwarzer Löcher und werden schließlich zu einem einzigen riesigen schwarzen Loch verschmelzen. Das Paar supermassereicher schwarzer Löcher befindet sich in der Galaxie NGC 7727 im Sternbild Wassermann und ist etwa 89 Millionen Lichtjahre von…
Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde (VdS) und des Hauses der Astronomie in Heidelberg – Neben den sommerlichen Perseiden sind die Geminiden einer der großen Meteorströme, die auch weniger versierten Beobachter*innen ein Sternschnuppen-Erlebnis bieten. Ihr Maximum mit bis zu 150 Sternschnuppen pro Stunde Mitte Dezember fällt in diesem Jahr mit dem zunehmenden Mond zusammen, der erst weit nach Mitternacht untergeht, so dass sich insbesondere die Morgenstunden zum Beobachten anbieten. Das Maximum der Geminiden fällt in die Nacht von Montag, den…
Forschungserkenntnisse sollen Wege zu neuen Anwendungen in der Quantentechnologie eröffnen. Wissenschaftlern der Universität Heidelberg ist es gelungen, nicht nur die Stärke, sondern auch die Natur der Wechselwirkung zwischen mikroskopischen Quanten-Magneten – den sogenannten Spins – gezielt zu verändern. Anstatt in einen Zustand vollständiger Unordnung zu verfallen, können die speziell präparierten Magnete ihre ursprüngliche Ausrichtung über einen langen Zeitraum aufrechterhalten. Damit haben die Heidelberger Physiker erfolgreich eine programmierbare Kontrolle der Wechselwirkung in isolierten Quantensystemen demonstriert. Die Kräfte zwischen Teilchen, Atomen, Molekülen…
Sieben erdgrosse Planeten umkreisen den Stern TRAPPIST-1 in nahezu perfekter Harmonie. Eine internationale Studie mit Beteiligung von Forschenden der Universität Bern, der Universität Genf und der Universität Zürich zeigt nun, dass diese Exoplaneten während ihrer Entstehung nicht von massiven Einschlägen und Kollisionen mit anderen Himmelskörpern betroffen waren. Der Stern TRAPPIST-1 ist etwa 40 Lichtjahre von unserem Sonnensystem entfernt, und er ist viel kleiner und kühler als unsere Sonne. Er wird umkreist von sieben etwa erdgrossen Planeten – die grösste Ansammlung…
Forschende vom Institut für Laserphysik der Universität Hamburg haben eine neue Technik für die Quantengasmikroskopie entwickelt, die nun auch die Abbildung dreidimensionaler Quantensysteme ermöglicht. Im Fachmagazin Nature berichten sie über die neue Methode, mit der sich gänzlich neue Bereiche erforschen lassen. In der Quantensimulation studieren Forschende ein kontrolliertes Quantensystem im Labor, um die Physik eines anderen, weniger kontrollierten Systems zu verstehen. Z.B. verwendet man ultrakalte Atome, die in Stehwellen aus Laserlicht gefangen sind, um die Physik der Elektronen im Festkörper…
Forschende haben in einem Halbleiter einen ungewöhnlichen Energieübergang erzeugt. Forschenden aus Basel und Bochum ist es gelungen, mit Laserlicht einen anscheinend unerreichbaren Energieübergang in einem künstlichen Atom zu erzeugen. Sie machten sich dabei den sogenannten strahlenden Auger-Prozess zunutze, den sie erstmals gezielt anregten. Dabei fällt ein Elektron von einem höheren auf ein niedrigeres Energieniveau und gibt dabei seine Energie teils in Form von Licht ab, teils überträgt es die Energie auf ein anderes Elektron. Bei den künstlichen Atomen handelt es…
Zehn Jahre lang haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus 30 Ländern den Umbau des ALICE-Detektors am Teilchenbeschleuniger CERN in Genf vorbereitet. Drei Jahre dauerte es, bis die Forschenden alle neuen Komponenten in den riesigen Detektor eingebaut hatten. Jetzt hat der neue ALICE-Detektor die ersten Daten geliefert. Das Forschungsziel: Die Erkundung eines extrem heißen und dichten Materiezustands, wie er im Universum Mikrosekunden nach dem Urknall vorherrschte – ein Quark-Gluon-Plasma. Die Daten zeigen, dass der Umbau, der unter anderem von Prof. Harald Appelshäuser…
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