Physiker aus Regensburg und Marburg maßschneidern die Wechselwirkung von Elektronen in atomar dünnen Festkörpern durch die Nähe zu einem schwingenden Kristall. In einem Kubikzentimeter eines Festkörpers befindet sich typischerweise die unvorstellbar große Zahl von 10²³ Elektronen – eine 1 mit 23 Nullen. Selbst eine scheinbar einfache Wechselwirkung zwischen Elektronen kann in einem derart extremen Vielteilchenproblem zu verblüffenden Korrelationen führen. Diese können bestimmte Festkörper in Supraleiter verwandeln, die elektrischen Strom völlig verlustfrei leiten. Normalerweise sind solch merkwürdige Phänomene „gottgegebene“ Materialeigenschaften. Die…
„Wir vermählen die Unordnung mit der Ordnung“ Die dürfte wirklich schon jeder einmal in der Hand gehabt haben: Beutelchen mit kleinen Kugeln, die in der Verpackung von neuen Schuhen oder Elektroartikeln liegen. Die Kugeln sind dazu da, um Feuchtigkeit aufzunehmen und so die Artikel vor Beschädigung zu schützen. „Diese Materialien sind mit einem Schwamm vergleichbar“, erläutert der Physiker Prof. Dr. Rustem Valiullin von der Universität Leipzig. Er und seine Arbeitsgruppe haben einen Weg gefunden, die Eigenschaften dieser Materialien präziser zu…
Einem internationalen Team von Astronominnen und Astronomen unter Mitwirkung des Leibniz-Instituts für Astrophysik Potsdam (AIP) gelang zum ersten Mal die direkte Kartierung kosmischer Filamente im jungen Universum, weniger als zwei Milliarden Jahre nach dem Urknall. Die Beobachtungen zeigen sehr leuchtschwache Galaxien, und geben Hinweise auf deren Vorfahren. Die großräumige Verteilung der Materie im Universum bildet eine Art „Netzwerk“ von fadenförmigen Strukturen und Knotenpunkten, innerhalb derer die Galaxien entstehen – dies ist eine der wichtigsten Erkenntnisse der Modelle zur kosmischen Strukturbildung….
Mit den neuen “LaserNest“ Desktop-Lasern bietet der Laser- und LED-Spezialist Omicron eine höhere Flexibilität und Verwendbarkeit von Diodenlasern im Labor. Die von Omicron entwickelten neuen Laser-Systeme mit Namen “LaserNest“ sind eine Symbiose aus den bewährten LuxX+ Diodenlasern und einem Desktop-Gehäuse. Diese Kombination ist eine einfach zu bedienende „Plug & Play“-Laserlichtquelle für Wissenschaft und Forschung. Schnelle Modulation Die innovativen Hochleistungssysteme werden mit einem Lasermodul mit Wellenlängen vom UV- bis in den nahen IR-Bereich ausgestattet. So bietet „LaserNest“ eine schnelle analoge Intensitätsmodulation…
Die fliegende Sternwarte SOFIA (das Stratosphären-Observatorium Für Infrarot-Astronomie) hat eine Reihe von Beobachtungsflügen vom Flughafen Köln/Bonn aus erfolgreich abgeschlossen. Mit an Bord waren Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Uni Köln und des MPI für Radioastronomie in Bonn, die weitere Erkenntnisse zur Entstehung von neuen Sternen gewinnen konnten. SOFIA ist eine Boeing 747SP mit einem Teleskop von 2,70 m Durchmesser an Bord, gebaut für astronomische Beobachtungen vom Infrarot- bis zum Submillimeter-Wellenlängenbereich. Vom 4. Februar bis zum 16. März 2021 war das Flugzeug…
Experimentelle Messungen am Elektronenbeschleuniger der TU Darmstadt bestätigen hauseigene theoretische Vorhersagen. Im Rahmen der Entwicklung und Verbesserung experimenteller Messmethoden konnte ein internationales Forschungsteam unter Leitung der TU Darmstadt den extrem schnellen elektromagnetischen Zerfall eines angeregten Lithium-Isotops mit höchster Präzision vermessen. Die Daten zeigen, wie präzise an der TU mitentwickelte moderne Theorien der Kernkräfte die Wechselwirkung von Atomkernen mit elektromagnetischen Wellen vorhersagen können. Die Ergebnisse wurden jetzt im Journal Physical Review Letters veröffentlicht. In der Natur vorkommende Atomkerne bestehen aus Protonen…
Ein Rätsel aus der Festkörperphysik konnte nun mit neuen Messungen gelöst werden: Wie kommt es, dass sich bestimmte Metalle scheinbar nicht an die gültigen Regeln halten? Unter einem Metall kann sich jeder etwas vorstellen: Wir denken an feste, unzerbrechliche Objekte, die elektrischen Strom leiten und einen typischen metallischen Glanz zeigen. Das Verhalten klassischer Metalle, etwa ihre elektrische Leitfähigkeit, lässt sich mit wohlbekannten, gut erprobten physikalischen Theorien erklären. Aber es gibt auch exotischere metallische Verbindungen, die Rätsel aufgeben: Manche Legierungen sind…
Astrophysiker der Universität Göttingen entdeckt neue theoretische Lösungen. Wenn Reisen zu fernen Sternen innerhalb der Lebenszeit eines Menschen möglich sein sollen, muss ein Antrieb gefunden werden, der schneller als Lichtgeschwindigkeit ist. Bisherige Forschungen über den überlichtschnellen Transport auf der Grundlage von Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie erfordern riesige Mengen hypothetischer Teilchen und Materiezustände, die „exotische“ physikalische Eigenschaften wie eine negative Energiedichte aufweisen. Diese Art von Materie ist derzeit entweder nicht zu finden oder kann nicht in brauchbaren Mengen hergestellt werden. (pug) Ein…
Quantentechnologien basieren auf der präzisen Kontrolle des Zustands und der Wechselwirkung einzelner Quantenteilchen. Innsbrucker Physiker haben nun das Konzept für eine Art Fernbedienung entworfen, mit der einzelne Quantenemitter gezielt angesteuert werden können. Die Forschungsgruppe um Oriol Romero-Isart nutzt dafür „zwitschernde“ Lichtpulse. Dieser neuartige Ansatz könnte in Zukunft für Quantencomputer und Quantensimulationen relevant werden. Um die Eigenschaften der Quantenphysik technologisch nutzbar zu machen, müssen Quantenteilchen und deren Wechselwirkung präzise kontrolliert werden. Dies geschieht in vielen Fällen mit Licht. Wissenschaftler der Universität…
Die Verwitterung von Silikatgesteinen trägt massgeblich dazu bei, dass auf der Erde ein gemässigtes Klima herrscht. Forschende unter der Leitung der Universität Bern und des nationalen Forschungsschwerpunkts (NFS) PlanetS, untersuchten die allgemeinen Prinzipien dieses Prozesses. Ihre Ergebnisse könnten beeinflussen, wie wir die Signale von fernen Welten interpretieren – auch solche, die auf Leben hindeuten könnten. Die Bedingungen auf der Erde sind ideal für Leben. Die meisten Orte auf unserem Planeten sind weder zu heiss noch zu kalt und bieten flüssiges…
Neue Myonen-Spin-Rotations-Experimente beweisen spontane elektrische Ströme in Supraleitern. Supraleitung – das ist Stromfluss ohne elektrischen Widerstand. Dieses Quantenphänomen weckt den Forschergeist vieler theoretischer und experimenteller Physiker, die daran arbeiten, die Gesetzmäßigkeiten dahinter zu entdecken und zu erklären. Die intensive Forschung an Supraleitern wird aber auch von der Möglichkeit neuer Anwendungen in der Energie- und Antriebstechnik getrieben. Besonderes Interesse zieht dabei das Material Strontium-Ruthenat auf sich, das bereits seit über 25 Jahren weltweit intensiv erforscht wird. In dieser Verbindung geht Supraleitung…
Künstliche Intelligenz ist Teil unseres modernen Lebens: Sie lässt Maschinen nützliche Prozesse zur Spracherkennung oder für digitale persönliche Assistenten erlernen. Eine entscheidende Frage für praktische Anwendungen ist, wie schnell solche intelligenten Maschinen lernen können. Ein Experiment an der Universität Wien brachte nun den Beweis dafür, dass Quantentechnologie tatsächlich eine Beschleunigung des Lernprozesses ermöglicht. In einer internationalen Zusammenarbeit gelang dies Physiker*innen aus Österreich, Deutschland, den Niederlanden und den USA, indem sie einen Quantenprozessor für einzelne Photonen als Roboter verwendeten. Diese Arbeit,…
Quantenphysiker messen die bislang kleinste Gravitationskraft Forschern der Universität Wien und der ÖAW um Markus Aspelmeyer ist es erstmals gelungen, mit Hilfe eines hochempfindlichen Pendels das Schwerefeld einer lediglich 2 mm großen Goldkugel zu vermessen – und damit die kleinste jemals gemessene Gravitationskraft. Das Experiment eröffnet neue Möglichkeiten, die Gravitationsgesetze auf bisher unerreicht kleinen Skalen zu überprüfen. Die Ergebnisse werden im Fachjournal Nature veröffentlicht. Die Gravitationskraft ist die schwächste aller bekannten Kräfte in der Natur – und dennoch in unserem…
Kieler Astrophysiker entwickeln Simulationsverfahren für die zukünftige Untersuchung von Planeten außerhalb unseres Sonnensystems Als 1995 der erste Planet außerhalb unseres Sonnensystems gefunden wurde, war das eine Sensation, die später mit dem Physik-Nobelpreis gewürdigt wurde. Hatte man vorher nur darüber spekulieren können, ob unser Sonnensystem mit seinen acht Planeten einzigartig sei, sind in der Zwischenzeit über 4.000 solcher sogenannten Exoplaneten entdeckt worden. Weiterhin unbeantwortet ist jedoch die Frage, ob es Leben in den Planetensystemen um andere Sterne gibt. Ein Forschungsteam aus…
Quasare sind die hellen Zentren von Galaxien, die von schwarzen Löchern angetrieben werden, und aktiv Materie ansammeln. Mit verschiedenen Teleskopen haben Astronomen vom Max-Planck-Institut für Astronomie und der Europäischen Südsternwarte nun den fernsten bekannten radiohellen Quasar mit der Bezeichnung P172+18 gefunden. Sie sehen ihn als das Universum erst 780 Millionen Jahre alt war. P172+18 ist eines der am schnellsten wachsenden supermassereichen schwarzen Löcher und strahlt etwa 580-mal so viel Energie aus wie die Milchstraße. Solch ferne radiolauten Quasare dienen der…
Dünnschichten aus Molybdän und Schwefel gehören zu einer Klasse von Materialien, die als (Photo)-Katalysatoren infrage kommen. Solche günstigen Katalysatoren werden gebraucht, um mit Sonnenenergie auch den Brennstoff Wasserstoff zu erzeugen. Allerdings sind sie bislang noch wenig effizient. Ein neues Instrument an BESSY II am Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) zeigt nun, wie ein Lichtpuls die Oberflächeneigenschaften der Dünnschicht verändert und das Material katalytisch aktiviert. MoS2-Dünnschichten sind aus abwechselnden Lagen von Molybdän-Atomen und Schwefel-Atomen aufgebaut, die sich zu zweidimensionalen Schichten übereinanderlegen. Das Material…
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