Ein Zusammenhang zwischen der Zusammensetzung von Planeten und ihrem jeweiligen Wirtsstern wurde in der Astronomie schon lange vermutet. Ein Team von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern, an dem auch Forschende des Nationalen Forschungsschwerpunkts (NFS) PlanetS von der Universität Bern und der Universität Zürich beteiligt sind, liefert dafür nun erstmals empirische Belege – und widerspricht der langjährigen Annahme teilweise zugleich. Sterne und Planeten entstehen aus demselben kosmischen Gas und Staub. Im Verlauf des Entstehungsprozesses kondensiert ein Teil des Materials und bildet Gesteinsplaneten, der…
Ein deutsch-schwedisches Physikerteam um Erstautor Jens Christian Grauer von der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) untersuchte ein spezielles System kolloidaler Teilchen, das sie mit Laserlicht anregten. Darin bilden sich selbst angetriebene Tröpfchen, die die Forschenden „Droploids“ nannten und in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift Nature Communications genauer beschreiben. Das Ganze ist oft mehr als die Summe der Teile – diese Weisheit ist Allgemeingut. Ein Sandwich schmeckt auch besser als die Einzelteile Brot, Salat und Mayonnaise. Dass dies auch in der Physik gilt…
Unter der Leitung der Empa und des International Iberian Nanotechnology Laboratory gelang es einem internationalen Forscherteam erstmals, Quanten-Spinketten aus Kohlenstoff zu bauen, wie sie in der aktuellen Ausgabe von «Nature» berichten. Mittels Rastertunnelmikroskopie lieferten sie experimentelle Beweise für eines der wichtigsten Modelle des Quantenmagnetismus: die Haldane-Phase, erstmals 1983 vorhergesagt von F.D.M. Haldane, einem der drei Träger des Physik-Nobelpreises 2016. Die Ergebnisse könnten zu einem besseren Verständnis des Quanten-Magnetismus führen und einen Beitrag zum aufstrebenden Gebiet des Quantum Computing leisten. Wir…
Forschungsteam mit Göttinger Beteiligung beobachtet schnellere geladene Teilchen. Protuberanzen schweben als riesige Wolken über der Sonne, gehalten von einem Stützgerüst aus magnetischen Kraftlinien, deren Fußpunkte in tiefen Sonnenschichten verankert sind. Die dort stets herrschenden Strömungen bewegen das Stützgerüst und damit die Protuberanz. Ein Forschungsteam der Universität Göttingen und der Institute für Astrophysik aus Paris, Potsdam und Locarno hat beobachtet, dass in den Sonnenprotuberanzen die ionisierte Eisen-Atome um bis zu 70 Prozent schneller sind als neutrale Helium-Atome. Die Ergebnisse der Studie…
Aus wenigen Atomschichten bestehende Materialien zeigen Eigenschaften, die durch die Quantenphysik bestimmt sind. In solchen Schichtpaketen lassen sich mit infrarotem Licht Schwingungen der Atome auslösen. Für das Quantenmaterial Bornitrid wurde jetzt erstmals nachgewiesen, dass ultraschnelle atomare Schwingungen innerhalb der Schichten, sog. transversal optische Phononen, direkt an Bewegungen der Schichten gegeneinander koppeln. Für ein Zeitintervall von ca. 20 Pikosekunden bewirkt diese Kopplung eine Frequenzverschiebung der optischen Phononen und der zugehörigen optischen Resonanz. Dieses Verhalten ist eine genuine Eigenschaft des Quantenmaterials und…
Wenn Licht mit Materie wechselwirkt kann dies das Verhalten des Materials grundlegend verändern. Je nach Art der Wechselwirkung laufen manche chemische Reaktionen anders ab, werden Stoffe magnetisch oder ferroelektrisch oder beginnen, Strom ohne Verluste zu leiten. Besonders interessant sind Fälle, in denen nicht einmal eine reale Lichtquelle notwendig ist, weil schon die bloße Möglichkeit der Existenz von Licht oder seines Quantenäquivalents, der Photonen, das Verhalten von Materie verändern kann. Theoretiker versuchen, diese faszinierenden Phänomene zu beschreiben und vorherzusagen, weil sie…
Mit dem Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte (ESO) in Chile haben Astronom:innen 42 der größten Objekte im Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter abgelichtet. Nie zuvor war eine so große Gruppe von Asteroiden so scharf abgebildet worden. Die Beobachtungen zeigen ein breites Spektrum an eigenartigen Formen, von kugelförmig bis hin zu Hundeknochen, und helfen den Astronom:innen, die Ursprünge der Asteroiden in unserem Sonnensystem zu ergründen. Die scharfen Bilder dieser 42 Objekte sind ein großer Fortschritt bei der Erforschung von…
Eine neue Studie unter Leitung des Max-Planck-Instituts für Astrophysik zeigt, dass massereiche Sterne doppelt so viel Kohlenstoff produzieren, wenn sie einen Begleitstern haben. Die Wissenschaftler stützen sich dabei auf neue, hochmoderne Computersimulationen. Ihre Erkenntnisse sind ein wichtiger Schritt um besser zu verstehen, wo die Elemente, aus denen wir bestehen, ihren kosmischen Ursprung haben. Der kosmische Ursprung von Kohlenstoff, einem grundlegenden Baustein des Lebens, ist immer noch ungeklärt. Massereiche Sterne spielen eine wichtige Rolle bei der Synthese aller schweren Elemente,…
Es gibt eine ganze Reihe von Gründen dafür, dass das Standardmodell der Teilchenphysik nicht vollständig ist. Eine sehr interessante Option sind hierbei neuartige Wechselwirkungen von Neutrinos. Diese extrem schwach wechselwirkenden Teilchen können Lichtjahre von Blei ungehindert durchdringen und auch solch neuartige Physik würde nur zu sehr kleinen Effekten führen, die sehr schwer nachweisbar sind. Das CONUS-Experiment sucht u.a. nach diesen Effekten, und die CONUS-Kollaboration hat nun erste Ergebnisse publiziert, die für bestimmte theoretische Richtungen bereits die weltbesten Grenzen liefern. Das…
5,5 Millionen Euro für die Physik der kleinsten Teilchen – Gießener Physikalische Institute erfolgreich bei der BMBF-Verbundförderung. Die Erforschung atomarer und subatomarer Teilchen in nationalen und internationalen Großforschungseinrichtungen stehen im Fokus von Arbeitsgruppen an deutschen Universitäten, die das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit dem Verbundforschungsprogramm „Teilchen“ fördert. Gießener Arbeitsgruppen aus den Physikalischen Instituten der Justus-Liebig-Universität Gießen (JLU) engagieren sich insbesondere bei der derzeit bei Darmstadt im Bau befindlichen internationalen Forschungseinrichtung FAIR (Facility for Antiproton and Ion Research). Um…
Forschungsteam unter Leitung der Universität Göttingen beobachtet eigenes Magnetfeld bei Doppellagen-Graphen. Normalerweise hängt der elektrische Widerstand eines Materials stark von dessen Abmessungen und elementarer Beschaffenheit ab. Unter besonderen Umständen kann der Widerstand jedoch einen festen, also quantisierten, materialunabhängigen Wert annehmen. Diese Quantisierung des elektrischen Widerstands tritt normalerweise bei hohen Magnetfeldern und tiefen Temperaturen auf, wenn Elektronen sich in einem zweidimensionalen System bewegen. Nun ist es einem Forschungsteam unter Leitung der Universität Göttingen gelungen, diesen Effekt in natürlich vorkommendem Doppellagen-Graphen, welches…
Neues Messverfahren verspricht spektakuläre Erkenntnisse über das Innenleben von Planeten. Im Zentrum von Planeten finden sich extreme Zustände: Es herrschen Temperaturen von abertausend Grad, der Druck ist millionenfach größer als der Atmosphärendruck. Dies unmittelbar zu erforschen ist deswegen nur bedingt möglich – weshalb die Fachwelt versucht, entsprechende Extremverhältnisse mit aufwändigen Experimenten nachzustellen. Ein internationales Forschungsteam unter Beteiligung des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR) hat ein etabliertes Messverfahren an diese Extrembedingungen angepasst und erfolgreich getestet: Mit den Lichtblitzen des stärksten Röntgenlasers der Welt…
Fraunhofer IWM stellt Konzept der »Triboepitaxie« vor… Vier Freiburger Wissenschaftlern ist es weltweit erstmals in Simulationen gelungen, durch Scherung verursachte Amorphisierung und Rekristallisierung von Silizium-Kristallen zu nutzen, um Kristalle zielgerichtet aufwachsen zu lassen. In Zukunft könnten Fachleute mithilfe dieses Konzepts kristalline Siliziumstrukturen für nanotechnologische Anwendungen, beispielsweise Nano-Elektronik, maßschneidern. »Triboepitaxie«, die grundlegende Idee, die das möglich machen könnte, stellt das Team in der Zeitschrift »Physical Review Letters« vor. Silizium ist der wichtigste Werkstoff in der Mikro- und Nanoelektronik. Dennoch ist es…
Ein internationales Wissenschaftsteam unter der Leitung der Universität Konstanz macht wegweisende Entdeckung in Strontiumruthenat – Potenzial für neuartige Anwendungen der Quantenelektronik. Seit der Entdeckung der Supraleitfähigkeit von Sr2RuO4 im Jahr 1994 wurden hunderte von Studien über Strontiumruthenat (Sr2RuO4) veröffentlicht, die beschreiben, dass Sr2RuO4 ein ganz besonderes System mit einzigartigen Eigenschaften ist. Durch diese Eigenschaften gilt Sr2RuO4 als das Kult-Material für die Entwicklung von Zukunftstechnologien wie der supraleitenden Spintronik und der Quantenelektronik, da es in der Lage ist, gleichzeitig verlustfrei elektrische…
Ein Team von Wissenschaftlern aus Deutschland, Schweden und China hat ein neues physikalisches Phänomen entdeckt: komplexe schnurförmige Strukturen aus Skyrmionen, winzigen Magnetwirbeln. Skyrmionen waren vor gut 10 Jahren erstmals experimentell nachgewiesen worden und sind seitdem Gegenstand zahlreicher Untersuchungen und eine mögliche Grundlage für innovative Konzepte für eine Informationsverarbeitung mit höherer Leistung und weniger Energieverbrauch. Außerdem beeinflussen Skyrmionen die magnettoresistiven und thermodynamischen Eigenschaften eines Materials. Die Entdeckung hat deshalb Relevanz sowohl für die angewandte Forschung als auch für die Grundlagenforschung. Schnüre,…
Der Mechanismus der molekularen Selbstorganisation wurde von Forschenden des Max-Planck-Instituts für Dynamik und Selbstorganisation (MPIDS) in einem neuen Modell untersucht. In ihrer Studie simulierten sie, wie Umweltfaktoren wie die Temperatur die Größe von Öltröpfchen in elastischen Matrizen beeinflussen. Die Studie wird auch zum Verständnis der Tröpfchenbildung in Zellen beitragen, wo sich biologische Moleküle selbst in Kondensaten organisieren. Die vollständige Arbeit wurde kürzlich in der renommierten Fachzeitschrift PNAS veröffentlicht. In der Biologie ist eine genaue Regulierung des Zellinneren von entscheidender Bedeutung,…
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