Physiker der Universität Regensburg publizieren Ergebnisse in der international renommierten Fachzeitschrift „Nature Communications“. Eine große internationale Forschungskooperation unter der Leitung von Dr. Kai-Qiang Lin und Professor Dr. John Lupton vom Institut für Experimentelle und Angewandte Physik der Universität Regensburg konnte erstmals den Effekt von Elektronen mit negativer Masse in neuartigen Halbleiter-Nanostrukturen messen. Das internationale Team umfasst Wissenschafler:innen aus Berkeley und Yale (USA), Cambridge (England) und Tsukuba (Japan). Eine große internationale Forschungskooperation unter der Leitung von Dr. Kai-Qiang Lin und Professor…
Mit Radiodaten des ALMA-Observatoriums und einem vereinfachten Modell konnten Astronomen um Kamber Schwarz (Max-Planck-Institut für Astronomie und Universität Arizona) die Masse einer potenziellen “Planetenfabrik” bestimmen, der protoplanetaren Scheibe um den Stern GM Aurigae. Die Untersuchung schließt die Rekonstruktion des Temperaturprofils ein und deutet daraufhin, dass die Fabrik gerade im Begriff ist, mit der Planetenproduktion zu beginnen: In einer instabilen Region dürften die Bedingungen für die Bildung eines riesigen Gasplaneten gegeben sein. Die Ergebnisse demonstrieren die Fortschritte, die die Astronomie bei…
Theoretiker des Max-Planck-Instituts für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD) sagen voraus, dass eine ungewöhnliche Laserquelle hochgradig kontrollierbare elektrische Ströme in Festkörpern aller Art erzeugen könnte. Die in Physical Review Letters veröffentlichte Arbeit des Teams liefert neue Erkenntnisse für die Entwicklung ultraschneller opto-elektronischer Bauelemente, für effizientere Photovoltaik und für die Untersuchung des Verhaltens von Elektronen in Festkörpern. Die Forscher konzentrierten sich auf einen intensiven Laserstrahl, der nur aus Photonen mit niedriger Energie, besteht aber aus zwei zirkular polarisierten Frequenzen (ein…
Forscher des Max-Planck-Instituts für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD) in Hamburg und der RWTH Aachen haben eine überraschende Verbindung zwischen dem nematischen Verhalten eines Supraleiters in einem Magnetfeld – einem Zustand, der LCD-Flüssigkristallen ähnelt – und seinem chiralen Grundzustand außerhalb des Magnetfeldes vorgeschlagen. Ihre Theorie könnte nicht nur die jüngsten Experimente mit zweischichtigem Graphen am sogenannten magischen Winkel erklären, sondern auch auf mögliche Anwendungen in der topologischen Quanteninformatik hinweisen. Die Ergebnisse des Teams wurden in Physical Review Letters veröffentlicht….
Physiker des Würzburg-Dresdner Exzellenzclusters ct.qmat – Complexity and Topology in Quantum Matter haben ein neues Quantenmaterial erfunden und hergestellt. „Indenen“ besteht aus einer einzelnen Atomlage des chemischen Elements Indium und gehört zur Materialklasse der sogenannten topologischen Isolatoren. Sein maßgeschneidertes Struktur-Design als dreieckiges Atomgitter ist für solche Materialien nicht nur vollkommen neu, sondern bietet auch wesentliche Vorteile für zukünftige Anwendungen. Topologische Isolatoren gelten seit ihrem ersten Nachweis als Zukunftsmaterial für Quantencomputer und die Entwicklung kleinster elektronischer Bauteile. Smartphone, Notebook und Co….
Einen neuen, einfachen Ansatz zum Erzeugen von Terahertz-Strahlen haben Forscher der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) und der Freien Universität Berlin entwickelt. Mit Hilfe starker optischer Laserpulse lassen sich elektromagnetische Terahertz-Felder direkt an der gewünschten Stelle generieren, wie das Team im Fachjournal “ACS Applied Nano Materials” berichtet. Die Einsatzmöglichkeiten von Terahertz-Strahlung sind vielfältig, sie reichen von der Werkstoffprüfung über die Kommunikations- bis hin zur Sicherheitstechnologie. Terahertz-Strahlen liegen im elektromagnetischen Spektrum zwischen Mikrowellen und dem unsichtbaren Infrarotbereich. Sie werden zum Beispiel in der…
ETH-Forschende haben ein raffiniertes Verfahren entwickelt, mit dem sich Objekte akustisch verbergen oder vorspiegeln lassen. Wenn wir ein Musikstück hören, nehmen wir nicht nur die Töne wahr, welche die Instrumente erzeugen, sondern gleichzeitig auch ein Abbild der Umgebung, in der wir uns befinden. Denn die Schallwellen werden an Wänden und Objekten in unserer Umgebung reflektiert, so dass ein charakteristischer Klangeffekt – also ein spezifisches akustisches Feld – entsteht. Deshalb klingen Musikstücke in einer alten Kirche ganz anders als in einem…
Sie bilden Materialien mit atomarer Präzision ab und sind vielseitig einsetzbar: Forschende nutzen Rastertunnelmikroskope seit vielen Jahren, um die Welt des Nanokosmos zu erkunden. Physiker des Forschungszentrums Jülich haben ein solches Gerät nun für die Erforschung von Quanteneffekten optimiert. Ihr Rastertunnelmikroskop kommt dank Magnetkühlung ohne bewegliche Teile aus und arbeitet bei extrem tiefen Temperaturen von bis zu 30 Millikelvin nahezu vibrationsfrei. Das Instrument kann Forschenden künftig dabei helfen, die ungewöhnlichen Eigenschaften von Quantenmaterialien zu erschließen, die für die Entwicklung von…
LMU-Physiker haben eine neuartige Methode zur berührungslosen Kühlung von Objekten entwickelt. Jeder kennt den Frost einer kalten Winternacht bei klarem Sternenhimmel. Auf dem freien Feld spürt man die Kälte deutlich, in einem Wald oder unter einem schützenden Dach weniger. Der Grund ist Wärmestrahlung, die vom Körper abgegeben und je nach Umgebung eine geringere Wärmestrahlung empfangen wird. Das Universum ist mit -270°C viel kälter als unsere direkte Umgebung, daher strahlt es kaum zurück. Seit kurzem entwickeln Wissenschaftler weltweit neuartige Methoden, um…
Licht im Femtosekundenbereich erzeugt schaltbare Nanowellen in MXenen und bewegt deren Atome mit Rekordgeschwindigkeit – Entdeckung von Physikern aus Konstanz und Zürich. Das Verfahren der ultraschnellen Laserspektroskopie ermöglicht die Beobachtung der Bewegung von Atomen auf ihren natürlichen Zeitskalen im Bereich von Femtosekunden, dem Millionstel einer milliardstel Sekunde. Die Elektronenmikroskopie hingegen bietet eine atomare räumliche Auflösung. Durch die Kombination von Elektronen und Photonen in einem Instrument hat die Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Peter Baum an der Universität Konstanz einige der schnellsten…
Auf der Suche nach fernen Galaxien, schnell rotierenden Neutronensternen und schwarzen Löchern sammeln Radioastronomen eine immer größer werdende Menge von Daten. Diese Datenflut soll künftig auch mithilfe von Künstlicher Intelligenz analysiert werden. Hierzu haben sich acht Institutionen in Nordrhein-Westfalen unter Federführung des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie (MPIfR) zum “NRW-Cluster für datenintensive Radioastronomie: Big Bang to Big Data” zusammengeschlossen. In Bonn sind neben dem MPIfR die Universität Bonn und die Hochschule Bonn-Rhein-Sieg an dem Projekt beteiligt. Das Land fördert das Vorhaben mit…
Bei der Erforschung der Welleneigenschaften von Atomen entsteht am Zentrum für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation (ZARM) der Universität Bremen für wenige Sekunden einer der „kältesten Orte des Universums“. Der Temperaturrekord nahe dem absoluten Nullpunkt ist aber nicht mit einem Thermometer messbar, sondern ergibt sich aufgrund der extrem verlangsamten Bewegung der beobachteten Atome in einem ultrakalten Gas – einem Bose-Einstein Kondensat (BEK). Mit Hilfe eines neuentwickelten Materiewellenlinsensystems konnte die Bewegung in bislang unerreichter Weise reduziert und dies durch Beobachtung des BEK…
Wissenschaftler der Universität Paderborn erforschen Quantennetzwerke. Sogenannte optische Quantennetzwerke bilden die Basis für zukünftige Technologien wie den Quantencomputer oder das Quanteninternet. Eine Herausforderung bei der Realisierung solcher Netzwerke ist bislang die Notwendigkeit, viele Bauteile in einem großen System miteinander zu verschalten. Wissenschaftler der Universität Paderborn wollen diese Hürde im Rahmen des Forschungsprojekts „Qinos“ (Quantenbauelemente – integriert, optisch, skalierbar) mithilfe dünner Schichten aus Lithiumniobat überwinden. Ziel ist es, ein einfaches integriertes Quantennetzwerk zu entwickeln, das die Basisfunktionalitäten großer Netzwerke demonstrieren soll….
Einen Lichtstrahl kann man nur dann sehen, wenn er auf Materieteilchen trifft und von ihnen gestreut oder reflektiert wird. Im Vakuum ist er dagegen unsichtbar. Physiker der Universität Bonn haben nun eine Methode entwickelt, mit der sich Laserstrahlen auch unter diesen Bedingungen sichtbar machen lassen. Einen Lichtstrahl kann man nur dann sehen, wenn er auf Materieteilchen trifft und von ihnen gestreut oder reflektiert wird. Im Vakuum ist er dagegen unsichtbar. Physiker der Universität Bonn haben nun eine Methode entwickelt, mit…
Eine internationale Studie unter Federführung der Universität Bonn hat in Beschleuniger-Daten Hinweise auf einen lang gesuchten Effekt gefunden. Die „Dreiecks-Singularität“ beschreibt, wie Teilchen durch den Austausch von Quarks ihre Identität ändern und dabei ein neues Teilchen vortäuschen können. Der Mechanismus gibt auch neue Einblicke in ein Rätsel: Protonen, Neutronen und viele andere Teilchen sind viel schwerer, als man erwarten würde. Ursache sind Eigenheiten der starken Wechselwirkung, die die Quarks zusammenhält. Die Dreiecks-Singularität könnte dabei helfen, diese Eigenschaften besser zu verstehen….
Laserfusions-Experte Markus Roth über jüngsten Durchbruch in den USA und Perspektiven. Am Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) in Kalifornien ist in diesen Tagen ein Durchbruch in der Fusionsforschung geglückt. Erstmals konnte fast genau so viel Energie erzeugt werden, wie Laserenergie aufgewendet wurde – mehr als 1.300 Kilojoule. Professor Markus Roth, Physiker und Experte für Laserfusions-Forschung an der TU Darmstadt, hat am Bau des bei dem Experiment verwendeten Lasers mitgearbeitet und erläutert Hintergründe und Bedeutung des Forschungserfolgs für die Forschung und…
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