Quantenmaterie kann gleichzeitig fest und flüssig, also suprasolid sein. Forscher um Francesca Ferlaino haben diese faszinierende Eigenschaft nun erstmals entlang zweier Dimensionen eines ultrakalten Quantengases erzeugt. Sie berichten darüber in der Fachzeitschrift Nature. Das Experiment bietet vielfältige Möglichkeiten zur weiteren Untersuchung dieses ausgewöhnlichen Materiezustands. Quantengase eignen sich sehr gut, um Eigenschaften der Materie im Detail zu untersuchen. Wissenschaftler können heute im Labor einzelne Teilchen in extrem stark gekühlten Gaswolken exakt kontrollieren und auf diese Weise Effekte sichtbar machen, die in…
Neue Hinweise auf die Entstehung unseres Sonnensystems Astrophysiker João Alves von der Universität Wien hat gemeinsam mit einem internationalen Team eine Region des Sternbilds Schlangenträger untersucht, in der aktiv Sterne gebildet werden, und damit Einblicke in jene Bedingungen gewinnen können, unter denen sich auch unser Sonnensystem gebildet hat: nämlich durch Anreicherung mit kurzlebigen radioaktiven Elementen. Diese Energiequelle spielte schon früh eine wesentliche Rolle bei der Entstehung von Planeten, denn sie waren die Hauptwärmequelle für “Planeten-Embryos”. Diese radioaktiven Elemente könnten von…
Wichtige Grundlagen für die künftige Hochleistungs-Nanoelektronik gelegt. Einem Forschungsteam der TU Chemnitz gelang der Nachweis der Wechselwirkung zwischen Elektronen und Phononen auf der Basis von zweidimensionalen Halbleitern – Veröffentlichung in dem zu „Nature“ gehörenden Journal “Communications Physics”. In den letzten 50 Jahren hat die Silizium-Technologie eine Fülle von Fortschritten erzielt, die ganz essentiell zum technologischen und gesellschaftlichen Wandel beigetragen haben. Dazu zählen zum Beispiel immer kleinere, effizientere aber leistungsstärkere mikroelektronische Komponenten, die in Smartphones, Laptops und vielen weiteren elektronischen Geräten…
Ein DESY-Forschungsteam hat eine kompakte Elektronen-„Kamera“ entwickelt, mit der sich die schnelle innere Dynamik von Materie verfolgen lässt. Das System schießt kurze Elektronenpakete auf eine Probe und zeichnet damit Schnappschüsse ihrer inneren Struktur auf. Es ist das erste derartige Elektronendiffraktometer, das Terahertz-Strahlung zur Komprimierung der Elektronenpakete nutzt. Das Team um die DESY-Forscher Dongfang Zhang und Franz Kärtner vom Center for Free-Electron Laser Science CFEL hat das System erfolgreich mit einer Siliziumprobe getestet und stellt es in der ersten Ausgabe des…
Was passiert, wenn Ionen durch feste Materialien geschossen werden? Direkt beobachten lässt sich das nicht, doch an der TU Wien fand man einen Weg, das trotzdem zu untersuchen. Die atomaren Zustände, die in den Labors der TU Wien erzeugt werden, sind sehr außergewöhnlich und spielen für die Forschung eine wichtige Rolle. Es handelt sich um hochgeladene Ionen, also um Atome, die extrem stark elektrisch geladen sind, weil ihnen nicht nur ein Elektron weggenommen wurde, sondern viele – etwa 20 bis…
Mit präzisen Massenmessungen und hochgenauen Rechnungen gelang es jetzt einem vom MPI für Kernphysik geleiteten Team, die Genauigkeit einer wichtigen Methode der Neutrinophysik, der kryogenen Mikrokalorimetrie, unabhängig zu überprüfen. Denn um die Eigenschaften von Neutrinos – jenen extrem leichten Geisterteilchen, die Materie nahezu ungehindert durchdringen – zu bestimmen, sind genaueste Messungen erforderlich. Wie schwer sind Neutrinos? Nach dem Standardmodell der Elementarteilchenphysik sind sie masselos, aber seit der Entdeckung der Neutrino-Oszillationen (Nobelpreis 2015) ist klar, dass sie eine – wenn auch…
Zwei renommierte Zeitschriften auf dem Gebiet der Optik und Photonik haben mit Beteiligung von Dr. Aline Dinkelaker und Dr. Aashia Rahman in einem internationalen Redaktionsteam eine gemeinsame Sonderausgabe zum Thema Astrophotonik veröffentlicht, einem der Forschungsfelder des innoFSPEC Potsdam am Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP). Astrophotonik beschäftigt sich mit photonischen Komponenten für die Astronomie, die ein integraler Bestandteil der nächsten Generation von astronomischen Instrumenten werden sollen. Auf Initiative von AIP-Forschenden widmen die Zeitschriften JOSA B und Applied Optics der Optical Society…
Teil der Optimierungsstrategie experimentell bestätigt / Energieverluste des Plasmas gesenkt. Eines der wichtigsten Optimierungsziele, die der Fusionsanlage Wendelstein 7-X im Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP) in Greifswald zugrunde liegen, wurde jetzt bestätigt. Eine Analyse von Wissenschaftlern des IPP in der Fachzeitschrift „Nature“ zeigt: In dem optimierten Magnetfeldkäfig sind die Energieverluste des Plasmas in gewünschter Weise reduziert. Wendelstein 7-X soll beweisen, dass die Nachteile früherer Stellaratoren überwindbar und Anlagen vom Typ Stellarator kraftwerkstauglich sind. Der optimierte Stellarator Wendelstein 7-X, der vor fünf…
Forscher*innen an der Fakultät für Physik der Universität Wien in Zusammenarbeit mit Kolleg*innen vom Oak Ridge National Laboratory in den USA haben einen zerstörungsfreien Mechanismus zur Manipulation von Dotieratomen in Silizium mittels fokussierter Elektronenbestrahlung entdeckt. In diesem neuartigen indirekten Austauschprozess sind nicht nur ein, sondern zwei benachbarte Siliziumatome an einem koordinierten atomaren “Walzer” beteiligt, der einen Weg zur Herstellung von Festkörper-Qubits eröffnen könnte. Die Ergebnisse erscheinen im Journal of Physical Chemistry. Die Konstruktion von Materialien auf atomarer Ebene ist ein…
Dreidimensionale (3D) Nanonetzwerke versprechen eine neue Ära in der modernen Festkörperphysik mit zahlreichen Anwendungen in der Photonik, Biomedizin und Spintronik. Die Realisierung von magnetischen 3D-Nanoarchitekturen könnte ultraschnelle und energiesparende Datenspeicher ermöglichen. Aufgrund der konkurrierenden magnetischen Wechselwirkungen in diesen Systemen können magnetische Ladungen oder magnetische Monopole entstehen, die als mobile, binäre Informationsträger genutzt werden können. Forschende der Universität Wien haben nun das erste künstliche 3D Spin-Eis Gitter entworfen, das ungebundene magnetische Ladungen enthält. Die magnetischen Monopole sind in dem neuen Gitter…
Einen neuartigen atomaren Sensor aus Bornitrid stellt ein Forschungsteam in „Nature Communications“ vor. Er beruht auf einem Qubit im Kristallgitter und ist vergleichbaren Sensoren überlegen. Ein künstlich erzeugter Spin-Defekt (Qubit) in einem Kristallgitter aus Bornitrid eignet sich als Sensor, der verschiedene Veränderungen in seiner unmittelbaren Umgebung messen kann. Bei dem Defekt handelt es sich um eine Bor-Fehlstelle, die in einer zweidimensionalen Schicht aus hexagonalem Bornitrid liegt und einen Drehimpuls (Spin) hat. Der Defekt reagiert sehr empfindlich auf seine atomare Umgebung,…
Bleisulfid-Nanopartikel wechseln überraschend oft die Struktur, wenn sie sich zu größeren Schichten zusammenlagern. Das zeigt eine Untersuchung an DESYs Röntgenlichtquelle PETRA III. Ein Team um Irina Lokteva und Felix Lehmkühler aus der DESY-Arbeitsgruppe Coherent X-ray Scattering unter der Leitung von Gerhard Grübel hat die Selbstorganisation der Halbleiter-Nanopartikel live verfolgt und stellt die Beobachtungen im Fachblatt „Chemistry of Materials“ vor. Die Studie hilft, die Selbstorganisation von Nanopartikeln besser zu verstehen, die zu erheblich unterschiedlichen Strukturen führen kann. Bleisulfid-Nanopartikel kommen unter anderem…
Ein internationales Team hat in einem Nickel-Oxid-Material beim Abkühlen einen erstaunlichen Effekt beobachtet: Statt einzufrieren, nehmen bestimmte Fluktuationen mit sinkender Temperatur sogar zu. Nickel-Oxid ist ein Modellsystem, das strukturell den Hochtemperatur-Supraleitern ähnelt. Das Experiment zeigt wieder einmal, dass das Verhalten dieser Materialklasse immer Überraschungen bereithält. In praktisch aller Materie bedeuten tiefere Temperaturen weniger Bewegung ihrer mikroskopischen Bestandteile. Je weniger Wärme als Energie zur Verfügung steht, desto seltener wechseln Atome ihren Ort oder magnetische Momente ihre Richtung: Sie frieren ein. Ein…
Superflares, extreme Strahlungsausbrüche von Sternen, standen bisher im Verdacht, den Atmosphären und damit der Habitabilität von Exoplaneten nachhaltig zu schaden. Laut einer neu veröffentlichten Studie gibt es Hinweise darauf, dass diese Ausbrüche nur eine begrenzte Gefahr für Planetensysteme darstellen, da sie nicht in Richtung der Exoplaneten explodieren. Mit Hilfe von optischen, zeitaufgelösten Beobachtungen des Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) haben Astronominnen und Astronomen des Leibniz-Instituts für Astrophysik Potsdam (AIP) in Zusammenarbeit mit Forschenden aus den USA und Spanien große Superflares…
Neue Klasse von Materie… Die LHCb-Kollaboration am CERN und maßgeblich unser neuer ORIGINS-Fellow Mikhail Mikhasenko, der zuvor Fellow am CERN war, haben eine neue Klasse hadronischer Materie mit überwältigender statistischer Signifikanz entdeckt: Doppelt schwere Tetraquarks, die als Tcc+ bezeichnet werden. Dabei handelt es sich um das langlebigste exotische Teilchen, das jemals beobachtet wurde, und das erste, das zwei schwere Quarks und zwei leichte Antiquarks enthält. Mehrere Möglichkeiten für die innere Struktur des Zustands sind denkbar: Die Quarks könnten fest durch…
Brückenschlag zwischen Akustik und Optik… Einem deutsch-amerikanischen Forscherteam ist es gelungen, die rollende Bewegung einer Nanoschallwelle nachzuweisen, die der Physiker und Nobelpreisträger Lord Rayleigh 1885 vorhersagte. Einem deutsch-amerikanischen Forscherteam aus Augsburg, Münster, Edmonton, West Lafayette und München ist es gelungen, die rollende Bewegung einer Nanoschallwelle nachzuweisen, die der berühmte Physiker und Nobelpreisträger Lord Rayleigh 1885 vorhersagte. In einer in der Fachzeitschrift “Science Advances” veröffentlichten Studie verwenden die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler einen Nanodraht, in dessen Inneren Elektronen durch den “Spin” der…
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