Team unter Göttinger Leitung „filmt“ Stoßwellen in Wasser. Das Aufsteigen kleiner Bläschen im Mineralwasserglas kennt jeder aus dem Alltag. Eine ganz andere Art von mikroskopisch kleinen Blasen kann man erzeugen, indem man einen intensiven Laserpuls im Wasser fokussiert. Die sogenannte Kavitationsblase breitet sich mit Überschallgeschwindigkeit explosionsartig aus. Sie wird getrieben durch einen Überdruck, der den Normaldruck etwa um das hunderttausendfache übersteigt. Dabei wird eine starke sphärische Stoßfront erzeugt. Dies hat ein Team unter Leitung der Universität Göttingen gemeinsam mit dem…
Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD) in Hamburg und dem Massachusetts Institute of Technology (MIT) in den Vereinigten Staaten berichten, dass mithilfe von eingefangenem Licht Phonoritonen in einem Festkörper erzeugt werden können. Diese neuartigen Teilchen bestehen aus drei Komponenten: Licht (Photonen), elektronischen Anregungen (Exzitonen) und Gitterschwingungen (Phononen). Die Nutzung von Licht in Hohlräumen stellt einen völlig neuen Ansatz für die Veränderung der Materialeigenschaften dar, denn das Licht erzeugt so neue Wechselwirkungen zwischen den mikroskopischen Komponenten. Die…
Beobachtung stellt Theorie der stärksten Explosionen im Universum infrage. Die hellsten Explosionen des Universums sind möglicherweise stärkere Teilchenbeschleuniger als gedacht: Das zeigt eine außergewöhnlich detaillierte Beobachtung eines solchen kosmischen Gammastrahlungsblitzes. Mit den Spezialteleskopen des H.E.S.S.-Observatoriums in Namibia hat ein internationales Forschungsteam die bislang energiereichste Strahlung von einem Gammablitz registriert und das längste Nachleuchten im Bereich der Gammastrahlung verfolgt. Die Auswertung der Daten legt nahe, dass Röntgen- und Gammastrahlung dieser gewaltigen Sternexplosionen dieselbe Ursache haben und nicht wie bislang angenommen durch…
Wissenschafter_innen haben ein neues und vielversprechendes Qubit gefunden – an einem Ort, an dem es nichts gibt. In der Welt der Quantenmechanik können Forscher_innen sogar den leeren Raum, das Fehlen von etwas, zu ihrem Nutzen kontrollieren. Wissenschafter_innen der Katsaros Gruppe am Institute of Science and Technology (IST) Austria haben nun gemeinsam mit einem internationalen Team in einem Experiment gezeigt, wie sie die Abwesenheit von Elektronen in einem Festkörper kontrollieren können. Diese Löcher wollen sie als Basis für einen Quantencomputer nutzen….
Wie sich die Kommunikation zwischen zwei Quantenpunkten mit Licht beeinflussen lässt, hat nun eine Gruppe am HZB theoretisch ausgearbeitet. Dabei zeigt das Team um Annika Bande auch Wege, um den Informations- bzw. Energieübertrag von einem Quantenpunkt zum anderen zu kontrollieren und zu speichern. Zu diesem Zweck berechneten die Forschenden die Elektronenstruktur von jeweils zwei so genannten Nanokristallen, die als Quantenpunkte fungieren. Mit den Ergebnissen lässt sich die Bewegung von Elektronen in Quantenpunkten in Echtzeit simulieren. Sogenannte Quantenpunkte sind eine neue…
In einer internationalen Kooperation haben Laserphysiker der LMU erstmals einen „hybriden Plasmabeschleuniger“ gebaut. Teilchenbeschleuniger sind für einige der spektakulärsten wissenschaftlichen Entdeckungen der Neuzeit verantwortlich. Sie sind u.a. der Grund, warum wir wissen, wie Materie aufgebaut ist. Bei der Weiterentwicklung einer neuen, kompakten Generation von Teilchenbeschleunigern ist einem Team von Laserphysikern um Prof. Stefan Karsch von der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) und des Max-Planck Instituts für Quantenoptik in Kooperation mit Forschern des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR), des Laboratoire d’Optique Appliquee aus Paris (LOA),…
Neues Forschungsfeld startet durch … Mit einer jungen experimentellen Methode lassen sich topologische Phänomene viel schneller, günstiger und flexibler untersuchen. Erst vor knapp zwei Jahren haben Forscher:innen des Exzellenzclusters ct.qmat “Topolektrische Schaltkreise” realisiert und wichtige Pionierarbeiten zu deren Verständnis geleistet. Nun ist dem Team um den Würzburger Physiker Ronny Thomale erneut ein Durchbruch gelungen: Die Beobachtung topologischer Effekte in einem Schaltkreis, der mittels dämpfender und verstärkender Elemente Energie mit seiner Umgebung austauschen kann. Die theoretische Grundlage hierfür könnte in Zukunft…
Der quasi-quantisierte Hall-Effekt ist ein drei-dimensionaler Verwandter des Quanten-Hall-Effekts in zwei dimensionalen Systemen. Der Quanten-Hall-Effekt spielt traditionell nur in zweidimensionalen Elektronensystemen eine Rolle. Kürzlich jedoch wurde eine dreidimensionale Version des Quanten-Hall-Effekts im Dirac-Halbmetall ZrTe5 beschrieben. Es wurde vorgeschlagen, dass diese Version aus einer magnetfeldinduzierten Fermi-Oberflächeninstabilität resultiert, die das ursprünglich drei-dimensionale Elektronensystem in einen Stapel von zwei-dimensionalen Elektronensystemen umwandelt. Jetzt haben Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe in Dresden, an der Technischen Universität Dresden, am Brookhaven National Laboratory in…
Durch die Kartierung der Bewegungen von Galaxien in riesigen Filamenten, die das kosmische Netz verbinden, entdeckten Astronomen am Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP) in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern in China und Estland, dass sich diese langen Ströme aus Galaxien auf Skalen von Hunderten von Millionen Lichtjahren drehen. Eine Rotation in dieser Größenordnung wurde bisher noch nie beobachtet. Die in Nature Astronomy veröffentlichten Ergebnisse deuten an, dass Drehimpulse auf noch nie dagewesenen Skalen erzeugt werden können. Kosmische Filamente sind riesige…
Neues Modell erklärt 3D-Quantenmaterial … Wissenschaftler des Exzellenzclusters ct.qmat – Komplexität und Topologie in Quantenmaterialien haben ein neues Verständnis davon entwickelt, wie sich Elektronen in starken Magnetfeldern verhalten. Damit lassen sich erstmals Messungen erklären, die sich während der Stromleitung in dreidimensionalen metallischen Materialien wie ein Quanten-Hall-Effekt äußern – ein Zustand, der bislang ausschließlich mit zweidimensionalen Metallen in Verbindung gebracht wurde. Dieser neue „3D-Effekt“ kann die Grundlage für topologische Quantenphänomene sein, die als besonders robust gelten und sich damit besonders gut…
Auf der Basis von Röntgenmessungen an Methylammonium-Perowskit-Halbleitern hat ein HZB-Team nun gezeigt, welche Rolle Wasserstoffbrückenbindungen in diesen Materialien spielen. Außerdem fand die Forschungsgruppe, dass Strahlenschäden durch weiche Röntgenstrahlung bei dieser empfindlichen Materialklasse noch schneller auftreten als erwartet. Beide Ergebnisse liefern wichtige Hinweise für die Perowskit-Materialforschung für Solarzellen. Metallhalogenid-Perowskit (MHP)-Solarzellen werden in Labors auf der ganzen Welt entwickelt. Diese Materialklasse ist kostengünstig, leicht zu verarbeiten und hat bereits nach wenigen Jahren der Entwicklung Wirkungsgrade von über 20 Prozent erreicht. Durch Variation…
Physiker um Gregor Weihs und Robert Keil von der Universität Innsbruck zeigen in einem aktuellen Experiment, dass auch die Interferenz von nur teilweise ununterscheidbaren Quantenteilchen zu einer Auslöschung führen kann. Bisher war die Wissenschaft davon ausgegangen, dass Teilchen völlig ununterscheidbar sein müssten, damit es zu einer gegenseitigen Aufhebung ihrer Wellenzüge kommen kann. Möglich macht dies die symmetrische Anordnung der Teilchen. Eines der faszinierenden Phänomene der Quantenwelt ist die Interferenz, die vom Wellencharakter der Teilchen herrühren. So kann es beim Aufeinandertreffen…
Die European Space Agency (ESA) und das Würzburger Zentrum für Telematik wollen in Zukunft eng miteinander zusammenarbeiten. Davon sollen auch die Raumfahrt-Studierenden der Universität Würzburg profitieren. Die Raumfahrt erlebt aktuell dramatische Fortschritte und Veränderungen: Satelliten werden immer kompakter und intelligenter und damit auch kostengünstiger. Im Verbund übernehmen sie im Orbit neue Aufgaben und sollen beispielsweise schon in naher Zukunft die Infrastruktur für ein globales „Internet der Dinge“ zur Verfügung stellen. Sie könnten damit Regionen den Anschluss an diese Technik ermöglichen,…
Auf eine überraschende Form von „Quantenkritikalität“ stieß ein Forschungsteam der TU Wien gemeinsam mit US-Forschungsinstituten. Das könnte zu einem Design-Konzept für neue Materialien führen. Im Alltag haben Phasenübergänge meist mit Temperaturänderung zu tun – etwa wenn ein Eiswürfel wärmer wird und schmilzt. Aber auch andere Phasenübergänge sind möglich, etwa bei einer Änderung des Magnetfelds. Wenn man die Quanten-Eigenschaften von Materialien verstehen möchte, sind Phasenübergänge besonders interessant, wenn sie sich direkt am absoluten Temperaturnullpunkt ereignen, man spricht dann von einem „Quanten-Phasenübergang“…
Robuste Quanten-Hall-Zustände und ihr Mehrwert für Quantencomputer … Mit Unterstützung des Lehrstuhls für Quanten-Nanowissenschaft (Prof. Dr. Franz Gießibl) hat ein Team von Wissenschaftler:innen des National Institute for Standards and Technology in Gaithersburg, Maryland (USA), robuste Quantenzustände untersucht, die möglicherweise für Quantencomputer wichtig werden könnten. Diese Quantenzustände mögen nicht unverwundbar sein wie Superman, aber Ensembles von Elektronen, welche sich an den Rändern ultradünner Leiter versammeln, haben ihre eigenen Superkräfte: Sie widerstehen Störungen wie Biegen, Dehnen, äußeren Magnetfeldern und Fehlstellen, welche in…
Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Friedrich-Schiller-Universität Jena, der University of California Berkeley und dem Institut Polytechnique de Paris nutzen intensives Laserlicht im extrem ultravioletten Spektrum, mit dem sie einen nichtlinear optischen Prozess im Labormaßstab erzeugen, wie es bislang nur an Großforschungsanlagen gelungen ist. Wie das Team in der aktuellen Ausgabe des Fachmagazins „Science Advances“ schreibt, konnte es diesen Effekt erstmals mit einer Laserquelle im Labormaßstab realisieren und damit die Oberfläche einer Titanprobe bis auf atomare Ebene untersuchen. Chemische Reaktionen, wie sie…
Rückmeldung
