Forscherteam entwickelt erstmals ein Lichtfeld, welches die Struktur des vierdimensionalen Raums widerspiegelt. Ein Team um WWU-Physikerin Prof. Dr. Cornelia Denz hat eine komplexe Lichtstruktur – Hopfion genannt – theoretisch vorhergesagt und sie anschließend experimentell realisiert und vermessen. Licht wird in modernen Anwendungen zu verschiedenen Zwecken eingesetzt. Daten lassen sich zum Beispiel mit Licht übertragen und nanoskopische Strukturen durch Licht erzeugen. Um solche Anwendungen zu ermöglichen, muss das Licht räumlich strukturiert werden. Dazu werden seine Eigenschaften – Intensität (Helligkeit), Phase (Position…
Eine Forschungsgruppe aus Wien hat Lichtteilchen maßgeschneidert, die sich besonders gut zur quantenphysikalischen Verschränkung eignen, und damit einen Durchbruch erzielt. Das Verfahren wurde patentiert und eröffnet neue Möglichkeiten für den Bau von Quantencomputern. Licht nimmt in optischen Quantencomputern jene Rolle ein, die elektrischer Strom in konventionellen Computern spielt: Es transportiert Information zwischen Schaltkreisen. Doch während heutige Computer nur die Zustände „null“ und „eins“ kennen, lässt sich mit Licht auch eine Überlagerung der beiden Möglichkeiten darstellen. Quantencomputer können mit solchen Überlagerungszuständen…
UR-Wissenschaftler erforschen elektronische Schaltungen ohne Wärmeabgabe. Wenn man ein Smartphone in der Hand hält oder die Hand an die Rückseite eines Desktop-PCs legt kann man es spüren: Elektronische Berechnungen erzeugen zwangsläufig Wärme. Ein Wissenschaftlerteam um Professor Dr. Christoph Strunk und Dr. Nicola Paradiso vom Institut für experimentelle und angewandte Physik der Universität Regensburg forscht an Wegen, dies künftig zu ändern. Ihre Ergebnisse wurden jetzt in der Fachzeitschrift „Nature Nanotechnology“ veröffentlicht. Die Wärmeentwicklung bei elektronischen Berechnungen entsteht dadurch, dass beim Rechnen…
Arbeitsgruppe des FRM II entwickelt neues Bilddaten-Aufbereitungsverfahren. Ein internationales Forschungsteam hat an der Forschungs-Neutronenquelle Heinz Maier-Leibnitz (FRM II) der Technischen Universität München (TUM) eine neue Technik für bildgebende Verfahren entwickelt. Es wird in Zukunft nicht nur um ein Vielfaches besser aufgelöste Messungen mit Neutronen ermöglichen, sondern könnte auch die Strahlenbelastung bei Röntgenaufnahmen verringern. Auch moderne Kameras setzen immer noch auf das gleiche Prinzip wie vor 200 Jahren: Statt eines Films wird heute ein Bildsensor für eine bestimmte Zeit belichtet, um…
Veröffentlichung in Nature Materials: Forschungsgruppe mit Beteiligung der Universität Stuttgart stellt neue Simulationsmethode zur Beschreibung der Anlagerung einer Flüssigkeit an einer Oberfläche vor. Flüssigkeiten, die Ionen oder polare Moleküle enthalten, werden für viele grüne Technologien wie Energiespeicherung, Elektrochemie oder Katalyse benötigt. Werden solche Flüssigkeiten an eine Grenzfläche wie beispielsweise eine Elektrode gebracht oder gar in einem porösen Material eingeschlossen, zeigen sie ein unerwartetes Verhalten, das über die bereits bekannten Effekte hinausgeht. Jüngste Experimente haben gezeigt, dass die Eigenschaften des verwendeten…
Biologische Membranen sind äußerst komplex: Sie bestehen nicht nur aus tausenden verschiedenen Lipid-Arten, sondern sind überdies asymmetrisch aufgebaut. Welchen biologischen Vorteil die hohe Komplexität haben könnte, wollen Saarbrücker Physiker um Prof. Jochen Hub herausfinden. Mithilfe einer neue Computer-Simulationsmethode haben sie Membranfusionen untersucht, die bei vielen biologischen Funktionen eine zentrale Rolle spielen. Die Ergebnisse könnten erste mögliche Erklärungen liefern. Sie wurden nun in Nature Communications veröffentlicht. Biologische Membranen sind aus tausenden verschiedenen Lipid-Arten zusammengesetzt, zudem sind sie asymmetrisch: Sie bestehen aus…
Neue Erkenntnisse zur Elementsynthese im Universum. Wie werden chemische Elemente in unserem Universum produziert? Woher kommen insbesondere schwere Elemente wie Gold oder Uran? Mithilfe von Computersimulationen zeigt ein Forschungsteam des GSI Helmholtzzentrums für Schwerionenforschung in Darmstadt gemeinsam mit Kollegen aus Belgien und Japan, dass die Synthese von schweren Elementen typisch ist für bestimmte sogenannte Akkretionsscheiben – das sind scheibenförmige Materieansammlungen, die schwarze Löcher umkreisen. Die vorhergesagte Häufigkeitsverteilung der gebildeten Elemente gibt Aufschluss darüber, welche schweren Elemente in zukünftigen Labors wie…
Mit Hilfe des Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte (ESO) haben Astronominnen und Astronomen ein kleines schwarzes Loch außerhalb der Milchstraße entdeckt. Dies gelang durch die Ermittlung seines Einflusses auf die Bewegung eines Sterns in seiner unmittelbaren Nähe. Zum ersten Mal wurde diese Nachweismethode eingesetzt, um ein schwarzes Loch außerhalb unserer Galaxie zu entdecken. Die Methode könnte der Schlüssel zur Entdeckung verborgener schwarzer Löcher in der Milchstraße und in nahe gelegenen Galaxien sein. Sie könnte bei der Aufklärung des…
Durch den Einsatz von Techniken der künstlichen Intelligenz, die denen ähneln, die in autonomen Autos verwendet werden, hat ein Team der Universität Genf und der Universität Bern in Zusammenarbeit mit dem Unternehmen Disaitek eine neue Methode zur Entdeckung von Exoplaneten entwickelt. Diese könnte auf der Erde eingesetzt werden, um illegale Mülldeponien und Abfallablagerungen zu entdecken. Die meisten der bisher entdeckten Exoplaneten wurden mit der Transitmethode entdeckt. Diese Technik basiert auf einer Mini-Finsternis, die entsteht, wenn ein Planet vor seinem Stern…
Die exakte räumliche Ausrichtung von Materialproben zur Bestimmung ihrer physikalischen Eigenschaften unter extremen Bedingungen ist oft schwierig. Entwicklungskonstrukteur Stefan Findeisen und Physiker Dr. Hannes Kühne vom Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) haben mit „Rotax“ einen filigranen Zwei-Achs-Rotator entwickelt, der genau das kann. Nun soll das Gerät den Markt erobern. In vielen modernen Messaufbauten lassen sich die zu untersuchenden Proben nicht direkt ausrichten, da sie in einem komplexen Messkopf verbaut sind. Die Wissenschaftler*innen können sie dann nur durch Fernsteuerung korrekt positionieren. Trotzdem sollen…
Konstanzer Physiker modulieren freie Elektronen per Laserlicht zu Qubits – binäre Quantensysteme mit potentiellen Einsatzmöglichkeiten in der Quanteninformatik. Die Gesetze der Quantenphysik sind nicht nur außergewöhnlich – sie bieten auch weitreichende und einzigartige Möglichkeiten für die Informationsverarbeitung und die Kryptographie. Zu den bisherigen Grundbausteinen von Quanten-Maschinen zählen elektrische Schaltkreise in Form von supraleitenden Resonatoren, Licht in Form von Photonen oder Atome in Form von Ionenketten. Alle diese Quanten-Systeme haben jedoch auch ihre Nachteile, und die Wissenschaft sucht daher fortlaufend nach…
Internationales Forschungsteam mit Mainzer und Darmstädter Beteiligung misst Formfaktoren des Neutrons mit bisher unerreichter Präzision. Sämtliche bekannte Atomkerne und damit fast die gesamte sichtbare Materie bestehen aus Protonen und Neutronen – und doch sind viele Eigenschaften dieser allgegenwärtigen Bausteine der Natur noch nicht verstanden. Insbesondere das Neutron als ungeladenes Teilchen verschließt sich vielen Messungen und es gibt auch 90 Jahre nach seiner Entdeckung noch viele offene Fragen, beispielsweise in Bezug auf seine Größe und seine Lebensdauer. Das Neutron besteht seinerseits…
Ein internationales Forschungsteam des Exzellenzclusters ct.qmat – Komplexität und Topologie in Quantenmaterialien hat in einem Metall einen vollkommen neuartigen Aggregatzustand nachgewiesen, der durch die Verbindung von vier Elektronen entsteht – bis jetzt kannte man lediglich Elektronen-Paare. Diese Entdeckung könnte zu einer neuen Art von Supraleitung, zu einer gänzlich neuen Forschungsrichtung und zu revolutionären Technologien wie Quantensensoren führen. Die Ergebnisse wurden jetzt in der Fachzeitschrift Nature Physics veröffentlicht. Die verlustfreie Stromleitung – auch Supraleitung genannt – gilt als Hoffnungsträger der Energiewirtschaft….
Computermodellierung erklärt Beobachtungen am schwarzen Loch. In verschiedenen Wellenlängen lässt sich ein gigantischer Teilchenstrahl beobachten, der von der Riesengalaxie M87 ausgestoßen wird. Dr. Alejandro Cruz Osorio und Prof. Luciano Rezzolla von der Goethe-Universität Frankfurt ist es gemeinsam mit einem internationalen Wissenschaftsteam nach aufwändigen Supercomputer-Berechnungen gelungen, ein theoretisches Modell zur Entstehung dieses Jets zu entwickeln. Die berechneten Bilder stimmen außergewöhnlich gut mit den astronomischen Beobachtungen überein und bestätigen Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie. 55 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Jungfrau…
Laser-Emission bei Raumtemperatur nachgewiesen: Halbleiter aus drei Atomschichten könnten Basis für neuartige Laser bilden. Das berichtet ein internationales Team unter Leitung von Physikern der Universität Oldenburg in der Zeitschrift Nature Communications. Kristalle, die nur aus drei Lagen von Atomen bestehen, können bei Raumtemperatur Licht abstrahlen, das dem eines Lasers gleicht. Diese neuartigen Materialien haben damit das Potenzial, als Lichtquellen in miniaturisierten Schaltkreisen oder auch in zukünftigen Quanten-Anwendungen zum Einsatz zu kommen. Das berichtet ein internationales Team um die Oldenburger Physiker…
Nachweis erbracht: Farbzentren in Diamanten lassen sich als Gyroskope einsetzen. Drehen wir unseren Kopf, realisiert unser Gehirn diese Drehung vor allem über den visuellen Eindruck – also über das, was wir sehen. Technische Geräte dagegen setzen auf Gyroskope, sprich Rotationssensoren. Wichtig sind diese unter anderem für die Navigation. So detektiert beispielsweise beim Autopiloten im Flugzeug ein Gyroskop die drei verschiedenen Rotationsarten, die das Flugzeug ausführen kann: Es kann rollen, also einen Flügel nach unten und den anderen nach oben drehen,…
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