Eine Prise Stickstoff und künstliche Intelligenz bringen Laser-Plasmabeschleunigung einen großen Schritt näher in Richtung Anwendung. Am Plasmabeschleuniger LUX bei DESY haben Forschende von DESY und Universität Hamburg eine Technik erprobt, in der die Energieverteilung der erzeugten Elektronenstrahlen besonders klein gehalten werden kann. Zudem brachten sie den Beschleuniger mit Hilfe künstlicher Intelligenz dazu, seinen Betrieb selbst zu optimieren. Die Wissenschaftler berichten über ihre Experimente in zwei kurz aufeinander erschienenen Veröffentlichungen im Fachblatt Physical Review Letters. Gleich zwei Meilensteine in der Entwicklung…
TUD kooperiert mit Ausgründung des IAP Viele Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler kennen das Problem: vor neuen Erkenntnissen steht ein unbekanntes Messgerät. Bei der Ansteuerung sind unterschiedliche Bibliotheken, Protokolle und Befehlssätze zu beachten. Sobald auch noch mehrere Geräte von verschiedenen Herstellern miteinander kombiniert werden müssen, ist quasi ein Zusatz-Lehrgang zum Informatiker notwendig. Denn für das spezielle Zusammenspiel ist jedes Mal eine eigene Software nötig. Auch Axel Fischer und Felix Kaschura standen während ihrer Promotion am Institut für Angewandte Physik (IAP) der TU…
Die Zukunft der Teilchenbeschleunigung hat bereits begonnen: AWAKE ist ein erfolgversprechendes Konzept für ein gänzlich neues Verfahren, mit dem sich Teilchen schon auf kurzen Strecken beschleunigen lassen. Basis dafür ist eine Plasmawelle, die Elektronen mitreißt und so auf hohe Energien bringt. In Physical Review Letters vermeldet ein vom Max-Planck-Institut für Physik (MPP) geführtes Team jetzt einen Durchbruch. Erstmals gelang es, die Produktion der Protonenpäckchen, die die Welle im Plasma aufbauen, zeitlich genau zu takten. Damit ist eine wichtige Voraussetzung erfüllt,…
Forschenden des Paul Scherrer Instituts PSI ist es erstmals gelungen, mit der Methode des Transient Grating Spectroscopy ins Innere von Stoffen zu blicken. Dazu nutzten sie die Röntgenstrahlen des SwissFEL. Das Experiment am PSI ist ein Meilenstein, um Vorgänge in der Welt der Atome zu beobachten. Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichen die Forschenden heute im Fachblatt Nature Photonics. Die Strukturen auf Mikrochips werden immer winziger, Festplatten schreiben ganze Enzyklopädien auf fingernagelgrosse magnetische Scheiben: Viele Technologien durchbrechen derzeit die Grenzen der klassischen Physik….
In vielen Galaxienzentren befinden sich supermassereiche Schwarze Löcher. Alle Bemühungen, sie direkt nachzuweisen, leiden darunter, dass uns keine Information aus deren Inneren direkt erreicht. Nun hat Professor Anton Zensus, Direktor am MPIfR in Bonn und Gründungsvorsitzender der Event Horizon Telescope Kooperation eine unabhängige Methode vorgeschlagen, um aus den bisher vorhandenen Erklärungsansätzen jene herauszufiltern, die tragfähig sind. Gleichzeitig kann es mit dieser Methode gelingen, die energiereichen Plasmaausflüsse oder Jets, die von vielen Schwarzen Löchern ausgestoßen werden, zu erklären. Das Projekt wird…
Internationales Forschungsprojekt: Wissenschaftler*innen erforschen fälschungssichere Systeme für mehr Datensicherheit … Flächendeckende Vernetzung und umfassender Datenaustausch: Durch die starke Verschmelzung unseres Lebens mit IoT-Technologien (Internet of Things) ist die Welt heute vernetzter als je zuvor. Doch eine hypervernetzte Gesellschaft fordert die Daten- und Informationssicherheit zunehmend heraus. Um die Identität des Einzelnen zu schützen und das Sicherheitsniveau bei der Identifizierung zu verbessern, sind neue Konzepte der Kryptographie – der Verschlüsselung von Daten – gefragt. In einem gemeinsamen Projekt arbeiten Wissenschaftler der Universität…
Forscher*innen der Abteilung Physikalische Chemie des Fritz-Haber-Instituts und des Max-Planck-Instituts für Struktur und Dynamik der Materie in Hamburg haben herausgefunden, dass sich Materialeigenschaften durch Laserpulse ultraschnell umschalten lassen – und warum. Dieses Wissen könnte neue Konzepte für Transistoren ermöglichen. Ein zentrales Ziel der aktuellen Materialforschung ist es, die Geschwindigkeit elektronischer Technik so schnell wie möglich zu machen. Die Schlüsselkomponenten schneller Rechentechnologien sind Transistoren: Schaltbauelemente, die elektrische Ströme als Grundschritte logischer Operationen sehr schnell ein- und ausschalten. Um das Wissen über…
Bisher erreichten Oszillator-Freie-Elektronenlaser nur Ausgangswellenlängen bis zu 176,4 Nanometer. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern des Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) ist es nun gelungen, Optiken herzustellen, mit denen Physiker der Duke University, USA, erstmalig erfolgreich Wellenlängen unterhalb von 170 Nanometer erzeugt haben. Eingesetzt werden die vom LZH beschichteten Resonatorspiegel im Speicherring-Freien-Elektronen-Laser (FEL) des Triangle University Nuclear Laboratory (TUNL). Die hochreflektierenden Spiegel sind die limitierende Komponente, um mit Laseroszillatoren noch kürzere Wellenlängen zu erreichen. Daher eröffnen die neuentwickelten Optiken neue Möglichkeiten für die…
Astronomen aus den Niederlanden, Belgien, Chile, den USA und Deutschland bilden neu entdeckten Exoplaneten „YSES 2b“ direkt neben seinem Mutterstern ab. Einem internationalen Forschungsteam unter Beteiligung von Dr. Markus Mugrauer vom Astrophysikalischen Institut der Friedrich-Schiller-Universität Jena ist die direkte Abbildung eines jungen Exoplaneten gelungen. Der Planet umkreist den ca. 360 Lichtjahre entfernten sonnenähnlichen Stern YSES 2, der sich am Südsternhimmel im Sternbild Musca (Fliege) befindet. Die Entdeckung des Exoplaneten gelang dem Team mit dem Instrument SPHERE am Very Large Telescope…
Im April 2019 veröffentlichten Forscher das erste Bild eines Schwarzen Lochs mit dem Event Horizon Telescope (EHT). Diese bemerkenswerte Leistung war jedoch nur der Anfang der hier präsentierten Wissenschaftsgeschichte. Heute werden neue Ergebnisse veröffentlicht, die einen beispiellosen Einblick in dieses Schwarze Loch versprechen und eine noch genauere Überprüfung von Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie möglich machen. An dem Wissenschaftsprojekt ist das Bonner Max-Planck-Institut für Radioastronomie maßgeblich beteiligt, unter anderem durch Beobachtungen mit dem 100-m-Radioteleskop in Effelsberg. In einer aktuellen Veröffentlichung werden neue…
Einen Satelliten bauen mit Künstlicher Intelligenz an Bord, die im Weltraum trainiert wird: Für dieses Projekt erhält der Würzburger Professor Hakan Kayal 2,6 Millionen Euro vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie. Plötzlich waren kreisrunde Löcher auf der Oberfläche des Mars zu sehen, die vorher nicht da waren. Auf Fotos vom Saturnmond Enceladus wurden Geysire entdeckt, die mächtige Fontänen aus Dampf Richtung Weltraum schleudern. Und auf den Bildern, die der Mars-Rover Curiosity zur Erde schickte, fanden sich Strukturen, die wie versteinerte…
Elektrisch leitende Lösungen, „Elektrolyte“, sind nicht nur in Batterien und Kondensatoren allgegenwärtig, sondern auch in Biofluiden wie Blutplasma. Von großer praktischer Bedeutung ist es daher zu verstehen, wie Elektrolyte genutzt werden können, um lebende Zellen oder andere Objekte, die in sie eingetaucht sind, zu kontrollieren. In einer neuen Studie, die in Physical Review Letters veröffentlicht wurde, decken Forscher des Max-Planck-Instituts für Dynamik und Selbstorganisation (MPIDS) in Göttingen und der Universität Oxford auf, wie Kräfte in Elektrolytlösungen über große Distanzen hinweg…
TU Wien und Universität Utrecht erzeugen spezielle Lichtwellen, die selbst undurchsichtige Materialien so durchdringen können als wäre das Material gar nicht vorhanden. Warum ist Zucker nicht durchsichtig? Weil Licht, das ein Stück Zucker durchdringt, auf hochkomplizierte Weise gestreut, verändert und abgelenkt wird. Wie ein Forschungsteam der TU Wien und der Universität Utrecht (Niederlande) nun zeigen konnte, gibt es allerdings eine Klasse ganz spezieller Lichtwellen, für die das nicht gilt: Für jedes spezifische ungeordnete Medium – wie etwa das Stück Würfel-Zucker…
Warum haben Asteroiden im Sonnensystem die Größe, die wir beobachten? Zwei Forscher am Max-Planck-Institut für Astronomie haben eine Antwort auf diese grundlegende Frage gefunden: Bei der Entstehung von Planeten und Planetenvorläufern in unserem Sonnensystem vor 4,5 Milliarden Jahren spielten Turbulenzen eine wichtige Rolle. Sie trugen dazu bei, dass sich kieselsteingroße Objekte zu größeren Ansammlungen, den sogenannten Planetesimalen, zusammenfanden. Diese Entstehungsgeschichte führt zu einer Vorhersage für die charakteristische Größenverteilung der verbleibenden Objekte dieser Art im heutigen Sonnensystem, nämlich der Asteroiden. In…
Tim Liedl stellt hybride Strukturen aus DNA und Gold-Nanopartikeln her. Innerhalb dieser Architekturen gelang ihm ein besonders effizienter Energietransfer. Seit 2006 arbeiten etliche Labors weltweit mit dem sogenannten DNA-Origami, um Nanostrukturen aus einzelnen DNA-Sequenzen künstlich aufzubauen und zu komplexen Objekten zu falten. Dabei verwenden Wissenschaftler einen Strang viraler DNA als Gerüst, dessen Basen-Abfolge bekannt ist. „Mit passenden kurzen Sequenzen klammern wir dann wie beim Papier-Falten bestimmte Bereiche des großen DNA-Moleküls zusammen“, erklärt Professor Tim Liedl von der Fakultät für Physik…
Kaiserslauterer Forscher entwickeln leistungsfähigen Minimotor … Klassische Motoren wandeln eine Energieform wie Wärme in mechanische Arbeit um. Lassen sich diese Gesetzmäßigkeiten auch auf eine Miniaturmaschine übertragen, die nur aus einem einzelnen Caesium-Atom besteht und damit effizienter arbeiten könnte? Ein Forscherteam der TU Kaiserslautern unter Leitung von Physikprofessor Dr. Artur Widera hat den Beweis erbracht. Zudem konnten die Wissenschaftler, mithilfe eines Tricks aus der Quantenwerkzeugkiste, die Maschine trotz der in der Quantenwelt allgegenwärtigen Fluktuationen stabil betreiben. Die zugehörige Forschungsarbeit ist jetzt…
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