Internationales Forscherteam beschreibt 50 Jahre photonische künstliche Intelligenz / Publikation in “Nature” In der aktuellen Ausgabe des Fachmagazins „Nature“ hat ein internationales Forscherteam aus den USA, Frankreich, Münster und der Schweiz seine Expertise auf den Gebieten der optischen neuronalen Netze, des optischen Lernens und des photonischen Rechnens zusammengetragen. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler zeigen den Weg von bahnbrechenden optischen neuronalen Netzen und Realisierungen des optischen Rechnens der letzten 50 Jahre auf und beschreiben die Entwicklungen bis hin zu Anwendungen der photonischen…
Der technologische Fortschritt unserer modernen Informationsgesellschaft basiert auf neuartigen Quantenmaterialien. Wissenschaftlern aus Regensburg, Marburg und Ann Arbor (USA) ist es nun gelungen mit ultrakurzen Lichtblitzen die genaue elektronische Struktur dieser Quantenmaterialien mit einzigartiger Präzision blitzschnell zu bestimmen. Die Ergebnisse der Arbeit sind jetzt in der Fachzeitschrift „Science“ veröffentlicht worden. Die Entwicklung neuer Technologien – von ultrakompakter Elektronik über hocheffiziente Solarzellen bis hin zu Quanten-Computern – ist eng mit der Entdeckung neuer Materialien verknüpft. Dabei sind in den letzten Jahren insbesondere…
Ein internationales Forscherteam unter MPIfR-Beteiligung hat mit dem APEX-Teleskop einen über 80 Quadratgrad großen Teil der Ebene der Milchstraße vermessen. Die Spektrallinien von Molekülen wie 13CO und C18O ermöglichen die Erforschung dichten Gases im interstellaren Medium. Gases des interstellaren Mediums. Die daraus resultierende Kartierung zeigt eine Vielzahl unterschiedlicher Strukturen, von kompakten Klumpen, aus denen einzelne Sterne entstehen, bis zu ausgedehnten Molekülwolken und Komplexen von Molekülwolken. Sie ermöglicht die Bestimmung der Verteilung von kaltem molekularem Gas im inneren Bereich der Milchstraße…
Gemeinsame Forschungsarbeit der TU Chemnitz und TU Dresden unter Chemnitzer Federführung enthüllt die ionische Defektlandschaft in Metallhalogenid-Perowskiten – Veröffentlichung in renommierter Fachzeitschrift „Nature Communications“. Die Gruppe der sogenannten „Metallhalogenid-Perowskite“ hat als Werkstoffe in den letzten Jahren den Bereich der Photovoltaik revolutioniert. Metallhalogenid-Perowskite sind grob gesagt kristalline Strukturen, die zwar sehr variabel zusammengesetzt sind, aber trotzdem eine sehr ähnliche Kristallstruktur (nämlich ABX3) aufweisen. Hierbei können A, B und X eine Kombination verschiedener organischer und anorganischer Ionen darstellen. Diese Materialien weisen eine…
Klassisches Optik-Experiment zeigt, wie sich Atemluft vor dem Gesicht ausbreitet. Das Institut für Physik und Technische Bildung der Pädagogischen Hochschule Karlsruhe hat ein Video erstellt, das einen eigentlich unsichtbaren Vorgang sichtbar macht. Mit Hilfe eines klassischen Experiments der Schlierenoptik wird gezeigt, wie unterschiedlich sich Atemluft mit und ohne Alltagsmaske ausbreitet. Wie sich Atemluft vor dem Gesicht mit oder ohne Alltagsmaske ausbreitet, ist seit Covid-19 eine relevante Frage. Ein Video, das diesen eigentlich unsichtbaren Vorgang sichtbar macht, hat jetzt Jun. Prof….
PTB untersuchte den Raumluftreiniger von Braunschweiger Entwicklern: Für den untersuchten Prototyp lässt sich abschätzen, dass durch das Gerät geführte Viren zerstört und somit die Virenlast in der Raumluft prinzipiell deutlich reduziert werden kann. In der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) wurde der Prototyp eines UV-C-Raumluftreinigungsgerätes bezüglich seiner Bestrahlungsstärke im Innern vermessen, um dessen Wirksamkeit für die Neutralisierung von Keimen und Viren abschätzen zu können. Mit einer Simulation der Bestrahlungsstärkeverteilung im Gerät konnte zudem die Eignung der abschließend gewählten Lampenanordnung untersucht werden. Für…
Was lässt die Oberfläche des Mars-Monds Phobos verwittern? Ergebnisse der TU Wien liefern wichtige Erkenntnisse, bald soll eine Weltraummission Gesteinsproben nehmen. Wetter in unserem Sinn gibt es im Weltraum natürlich keines – trotzdem kann Gestein auch im Vakuum des Alls „verwittern“, wenn es andauernd von energiereichen Teilchen bombardiert wird, die etwa von der Sonne ausgesendet werden. In einer ganz speziellen Situation befindet sich der Marsmond Phobos: Er ist dem Mars so nahe, dass dort nicht nur der Sonnenwind, sondern auch…
Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe und ihre Kooperationspartner fanden Signaturen eines unkonventionellen Hall-Effekts im Quantenlimit des Bulk-Metalls HfTe5, der neben dem dreidimensionalen Quanten-Hall-Effekt eines einzelnen Elektronenbandes bei niedrigen Magnetfeldern auftritt. Der Quanten-Hall-Effekt gehört zu den bekanntesten Beispielen für ein Quantenphänomen, das in einem wirklich makroskopischen Maßstab auftritt. Aufgrund seiner Robustheit ist der Quanten-Hall-Effekt für Anwendungen von enormer Bedeutung. Es wird heutzutage beispielsweise als „Goldstandard“ zur Messung elektrischer Widerstände verwendet. Noch wichtiger ist, dass der Quanten-Hall-Effekt als Drosophila…
Physiker am Max-Planck-Institut für Quantenoptik haben die Quantenmechanik mit Hilfe der Wasserstoffspektroskopie einem neuen bis dato unerreichten Test unterzogen und sind der Lösung des bekannten Rätsels um den Protonenladungsradius damit ein gutes Stück nähergekommen. Wissenschaftlern am Max-Planck-Institut für Quantenoptik (MPQ) ist es gelungen, die Quantenelektrodynamik mit bis dahin unerreichter Genauigkeit auf 13 Nachkommastellen zu testen. Die neue Messung des 1S-3S Übergangs im atomaren Wasserstoff ergibt einen Protonenradius fast doppelt so genau wie alle bisherigen Wasserstoffmessungen. Dieses Ergebnis bringt die Wissenschaft…
Geisterteilchen sind Beweis für sekundären Fusionsprozess, der unsere Sonne antreibt. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Borexino-Kollaboration haben den ersten experimentellen Beweis für das Auftreten des sogenannten CNO-Zyklus in der Sonne erbracht: Sie konnten charakteristische Neutrinos, die bei diesem Fusionsprozess entstehen, direkt beobachten. Dies ist ein wichtiger Meilenstein hin zu einem vollständigen Verständnis der Fusionsprozesse in der Sonne. Mehr noch: Während der CNO-Zyklus in der Sonne eine untergeordnete Rolle spielt, ist er in Sternen, die wesentlich schwerer und damit heißer sind als…
Wissenschaftler aus Regensburg, Karlsruhe und Tainan haben herausgefunden, dass Elektronen in atomar dünnen Kohlenstoffschichten im Magnetfeld nicht mehr wie gewöhnlich auf Kreisbahnen, sondern entlang hexagonaler Bahnen laufen. Bewegen sich freie Elektronen im Magnetfeld, so werden diese auf Kreisbahnen, sogenannte Zyklotronbahnen, abgelenkt. Dieser seit Ende des 19. Jahrhunderts bekannte grundlegende Mechanismus, der auf der Lorentzkraft beruht, fand beispielsweise früher in Bildröhren von Fernsehern breite Anwendung, wird in der Massenspektrometrie ausgenutzt und zwingt heute hochenergetische Elektronen in Teilchenbeschleunigern auf Kreisbahnen. Das gleiche…
Junges Jenaer Forschungsteam entwickelt Optik-Baukasten für Forschung und Ausbildung. Mikroskope, die biologische Prozesse sichtbar machen, kosten viel Geld, stehen in Speziallaboren und erfordern hoch qualifiziertes Personal. Damit neue Ansätze für drängende Fragestellungen zu erforschen, etwa im Kampf gegen Infektionskrankheiten, ist vor allem Wissenschaftler*innen an gut ausgestatteten Einrichtungen vorbehalten. Ein Forschungsteam vom Jenaer Leibniz-Institut für Photonische Technologien, der Friedrich-Schiller-Universität und dem Uniklinikum Jena hat einen optischen Baukasten entwickelt, mit dem sich für wenige Hundert Euro Mikroskope bauen lassen, die so hochauflösende…
Yes, we quant! Forscherinnen und Forscher am Fraunhofer IZM wollen die Quantenphysik aus den Lehrbüchern in die Realität bringen. Mit Hilfe von optischen Glas-integrierten Wellenleitern entwickeln sie eine universelle Plattform, die es ermöglicht, Lösungen für abhörsichere Quantenkommunikation und hochgenaue Quantensensoren miniaturisiert, schnell und auf Kundenwunsch aufzubauen. Warum sich die Kombination aus Photonik und Quanten besonders gut eignet und welche Zukunftsbereiche sich durch Quantentechnologien eröffnen. Schrödingers Katze befindet sich in einer Kiste – ist sie lebendig oder tot? Während die Kiste…
Beobachtung von Metamaterialien in Echtzeit: Ein Team unter der Leitung des Physikers Peter Baum von der Universität Konstanz nutzt erfolgreich extrem kurze Elektronenpulse, um die Licht-Materie-Wechselwirkungen in nanophotonischen Materialien und Metamaterialien zu messen. Physiker der Universität Konstanz, der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU München) und der Universität Regensburg haben experimentell nachgewiesen, dass ultrakurze Elektronenpulse durch die Interaktion mit Lichtwellen in nanophotonischen Materialien eine quantenmechanische Phasenverschiebung erfahren, mittels derer sich die Funktionsweise von Nanomaterialien bei Lichteinstrahlung direkt sichtbar machen lässt. Die Ergebnisse sind…
Astrophysiker rekonstruieren die Geschichte unserer Heimatgalaxie als Verschmelzungsprozess. Galaxien wie die Milchstraße sind durch das Verschmelzen von kleineren Vorgängergalaxien entstanden. Einem internationalen Team von Astrophysikern unter Leitung von Dr. Diederik Kruijssen vom Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg ist es nun gelungen, die Verschmelzungsgeschichte unserer Heimatgalaxie zu rekonstruieren und dazu einen vollständigen Stammbaum zu erstellen. Dafür untersuchten die Forscher die Eigenschaften von die Milchstraße umkreisenden Kugelsternhaufen mithilfe Künstlicher Intelligenz (KI). Dabei entdeckten sie ein bislang unbekanntes Kollisionsereignis, dass das Aussehen…
Mit Infrarotlicht kann man viele wichtige Moleküle nachweisen – doch starke, kurze Laserpulse in diesem Bereich waren bisher nur mit großem Aufwand möglich. An der TU Wien fand man eine Lösung. Gewöhnliche Festkörperlaser, wie man sie von Laser-Pointern kennt, erzeugen Licht im sichtbaren Bereich. Für viele Anwendungen, etwa zum Detektieren von Molekülen, braucht man allerdings Strahlung im mittleren Infrarotbereich. Solche Infrarot-Laser sind deutlich schwieriger herzustellen, besonders dann, wenn man die Laserstrahlung in Form von extrem kurzen, intensiven Pulsen benötigt. Lange…
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