Mit einem neuen Verfahren analysieren Physiker der TU Bergakademie Freiberg in Kooperation mit Forschenden aus Berkeley (USA) und Hamburg erstmals die Prozesse in einem Modellsystem für organische Solarzellen innerhalb von Femtosekunden bis ins Detail. Die Ergebnisse lassen sich zur Entwicklung hochleistungsfähiger und effizienter Solarzellen nutzen. Der Schlüssel sind ultraschnelle Lichtblitze, mit denen das Team um Dr. Friedrich Roth am FLASH in Hamburg, dem weltweit ersten Freie-Elektronen-Laser im Röntgenbereich, arbeitet. „Die besonderen Eigenschaften dieser Röntgenquelle haben wir uns zu Nutze gemacht…
Quanten-Kunststücke, die man bisher nur mit Photonen durchführen konnte, werden nun auch mit Atomen möglich: An der TU Wien konnte man quantenverschränkte Atomstrahlen herstellen. Kopf oder Zahl? Wenn wir zwei Münzen in die Luft werfen, hat das Ergebnis des einen Münzwurfs nichts mit dem Ergebnis des anderen zu tun. Münzen sind voneinander unabhängige Objekte. In der Welt der Quantenphysik ist das anders: Quantenteilchen können verschränkt sein, dann lassen sie sich nicht mehr als unabhängige Individuen betrachten, man kann sie nur…
Neue Speicher- und Informationstechnologie braucht auch neue, leistungsfähigere Materialien. Eines davon ist Yttrium-Eisen-Granat, das besondere magnetische Eigenschaften aufweist und mit einem neuen Verfahren auf ein beliebiges Material übertragen werden kann. Entwickelt wurde die Methode von Physikern der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU). Der Ansatz könnte die Herstellung von kleineren, schnelleren und energiesparenderen Bauteilen für die Datenspeicherung und Informationsverarbeitung voranbringen. Ihre Ergebnisse haben die Physiker in der Fachzeitschrift “Applied Physics Letters” veröffentlicht. Magnetische Materialien spielen bei der Entwicklung neuer Speicher- und Informationstechnologien eine…
In akribischer Detektivarbeit analysiert man in der Festkörperphysik das genaue Zusammenspiel der Elektronen, um dadurch schließlich ein Verständnis für Materialeigenschaften zu erhalten. Wer Krimis mag, weiß: Am Tatort muss sorgfältig nach Fingerabdrücken gesucht werden, dann kann man möglicherweise den Fall aufklären. In der modernen Festkörperphysik sind es Streuprozesse – Wechselwirkungen zwischen Elektronen – die es erlauben, Schritt für Schritt der Wahrheit näher zu kommen. Besonders schwierig ist das bei komplizierten Materialien, bei denen viele Elektronen gleichzeitig eine Rolle spielen: Bei…
Forschungsteam findet erstes Neutrino von einem zerrissenen Stern Ein geisterhaftes Elementarteilchen aus einem zerrissenen Stern hat ein internationales Forschungsteam auf die Spur eines gigantischen kosmischen Teilchenbeschleunigers gebracht: Das sogenannte Neutrino ließ sich zu einem supermassereichen Schwarzen Loch in einer fernen Galaxie zurückverfolgen, dem der Stern zu nahe gekommen und dann von dessen kolossaler Schwerkraft zerstört worden war. Es handelt sich um das erste Teilchen, das mit einer derartigen Gezeitenkatastrophe („Tidal Disruption Event“) verknüpft werden konnte. Die Beobachtung belegt, dass diese…
Bereits zum fünften Mal hat ein Team aus 25 internationalen Wissenschaftler*innen den CYGNUS-Versorgungstransporter der ISS dafür genutzt, im Weltraum Experimente mit offenem Feuer durchzuführen. Dieses Mal wurden vom Rückweg Richtung Erde erstaunliche Daten übermittelt, die selbst für die Verbrennungsforschenden vom Zentrum für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation (ZARM) der Universität Bremen nicht vorhersehbar waren: in der Schwerelosigkeit breitet sich eine Flamme nur entgegengesetzt zur Luftströmung aus. Auf einem Raumfahrzeug eine Flamme auspusten zu wollen, wäre demnach eine wirklich schlechte Idee. 23…
Überraschung in der Festkörperphysik: Der Hall-Effekt, der normalerweise nur bei Magnetfeldern auftritt, ließ sich an der TU Wien auch anders erzeugen – und zwar extrem stark. Elektrischer Strom kann durch ein Magnetfeld abgelenkt werden – das kann in stromleitenden Materialien zum sogenannten Hall-Effekt führen, den man in der Industrie etwa verwendet, um Magnetfelder zu messen. Eine überraschende Entdeckung gelang nun an der TU Wien: Man untersuchte ein exotisches Halbmetall aus Cer, Bismut und Palladium und stellte fest: In diesem Material…
Die Arbeitsgruppe um Prof. Stephan Schiller Ph.D. von der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) hat mit einem neuartigen, hochpräzisen laser-spektroskopischen Experiment die innere Schwingung des einfachsten Moleküls vermessen. Den Wellencharakter der Bewegung von Atomkernen konnten sie dabei mit bisher unerreichter Genauigkeit überprüfen. Ihre Ergebnisse stellen sie in der aktuellen Ausgabe von Nature Physics vor. Vor nahezu 100 Jahren fand in der Physik eine revolutionäre Entdeckung statt: Mikroskopische Materie weist Eigenschaften von Wellen auf. Im Laufe der Jahrzehnte wurde mit immer präziseren Experimenten…
Ein internationales Team renommierter Astrophysikerinnen und -physiker unter Beteiligung der FAU hat neue Erkenntnisse über Cygnus X-1 gewonnen. Das Schwarze Loch und sein Begleitstern in der Milchstraße sind weiter von der Erde entfernt und wesentlich massereicher als bisher angenommen. Das Projekt liefert zugleich neue Antworten auf die Frage, wie Schwarzer Löcher überhaupt entstehen. Die Ergebnisse sind im führenden Wissenschaftsjournal „Science“ veröffentlicht worden. Den ersten Hinweis gab es bereits 1964: Zwei Geigerzähler an Bord einer suborbitalen Rakete, die von New Mexico…
Auch in der Welt der kleinsten Teilchen mit ihren besonderen Regeln können die Dinge nicht unendlich schnell ablaufen. Physiker der Universität Bonn haben nun gezeigt, welches Tempolimit für komplexe Quantenoperationen gilt. An der Studie waren auch Wissenschaftler vom US-amerikanischen MIT, den Universitäten Hamburg, Köln und Padua sowie dem Forschungszentrum Jülich beteiligt. Die Ergebnisse sind unter anderem für die Realisierung von Quantencomputern wichtig. Sie wurden in der renommierten Fachzeitschrift Physical Review X veröffentlicht und im Magazin Physics der Amerikanischen Physikalischen Gesellschaft…
Die Internationale Raumstation ISS hat Astrobees – kleine fliegende Roboter – an Bord. Für Experimente wurden diese Astrobees mit einem Docking-Mechanismus ausgestattet. Dieser Mechanismus basiert auf Materialien mit Gecko-Effekt und soll helfen, Objekte im All zu greifen und so beispielsweise Weltraumschrott zu beseitigen. Im Dezember 2020 konnte der Docking-Mechanismus, entwickelt an der Technischen Universität Braunschweig in Kooperation mit dem Leibniz-Institut für Neue Materialien (INM), erfolgreich im All demonstriert werden. Erstmalig konnte der Docking-Mechanismus unter Weltraumbedingungen durchgeführt werden: auf der ISS…
Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation in Göttingen zeigen, dass magnetfeldempfindliche Mikroschwimmer unter bestimmten Bedingungen in der Lage sind, sich in eine neue Phase zu organisieren, und damit analoge Eigenschaften haben, wie sie bei ultra-kalten Quantengasen beobachtet werden. Im Gegensatz zur unbelebten „passiven“ Materie gelten für die motile „aktive“ Materie nicht die Erhaltungssätze der gewöhnlichen Thermodynamik. Das heißt, aktive Materie strebt nicht ins Gleichgewicht, sondern wendet ständig Energie auf, um z.B. einen Bewegungszustand zu erreichen. Seit über zwanzig Jahren…
Erstmals ist einem Forscherteam des Heidelberger Max-Planck-Instituts für Kernphysik die kohärente Kontrolle von Kernanregungen mit geeignet geformten Röntgenlicht gelungen. In dem am Europäischen Synchrotron ESRF durchgeführten Experiment wurde eine zeitliche Stabilität von wenigen Zeptosekunden erreicht. Zukünftige Experimente basierend auf der Kontrolle der Kerndynamik versprechen genauere Zeitstandards und neue Möglichkeiten auf dem Weg zu Kernbatterien. [Nature, 17. Februar 2021] Moderne Experimente zur Quantendynamik können die Quantenprozesse der Elektronen in Atomen mit Hilfe von Laserfeldern weitreichend steuern. Das Innenleben der Kerne der…
Die Störanfälligkeit von Quantenbits, kurz Qubits, gilt als eine der Haupthürden beim Bau eines universellen Quantencomputers. Um das Problem in den Griff zu bekommen, wurden verschiedene aktive Korrekturverfahren entwickelt. Im Gegensatz dazu haben Forscher um Prof. David DiVincenzo vom Forschungszentrum Jülich und der RWTH Aachen zusammen mit Partnern von der Universität Basel und dem QuTech Delft nun einen Entwurf für einen Schaltkreis mit passiver Fehlerkorrektur vorgestellt. Eine solche Schaltung wäre schon von Natur aus gegen Störungen geschützt und könnte den…
– erfolgreiche Tests an Bord der ISS – Tausende Tonnen Weltraumschrott umkreisen derzeit die Erde und es wird immer mehr. Meist sind es die Reste von abgeschlossenen Weltraummissionen oder ausgediente Satelliten. Das Gefährliche daran: Bereits zentimetergroße Teile können bei einer Kollision mit aktiven Satelliten, Raumfahrzeugen und Raumstationen immensen Schaden anrichten. Forschende der Technischen Universität Braunschweig haben in Kooperation mit dem Saarbrücker Leibniz-Institut für Neue Materialien (INM) einen Mechanismus zum “Einfangen“ von Weltraumschrott entwickelt. Dieser wurde nun an Bord der Internationalen…
Ein Forschungsteam der Friedrich-Schiller-Universität Jena entwickelt ein hochauflösendes Bildgebungsverfahren weiter, mit dem sich zerstörungsfrei und nanometergenau innere Strukturen in Materialien sowie ihre chemische Zusammensetzung bestimmen lassen Bilder liefern Erkenntnisse. Was wir mit unseren eigenen Augen beobachten können, lässt uns verstehen. Das Blickfeld stetig zu erweitern, auch in Dimensionen, die dem bloßen Auge zunächst verborgen sind, treibt die Wissenschaft voran: Immer leistungsfähigere Mikroskope ermöglichen heute Einblicke in Zellen und Gewebe von Lebewesen, in die Welt der Mikroorganismen ebenso wie in die…
Rückmeldung
