Physikerinnen und Physikern der Westfälischen Wilhelms-Universität (WWU) Münster ist es gelungen, Nanodiamanten vollständig in nanophotonischen Schaltkreisen zu integrieren und gleichzeitig mehrere dieser Nanodiamanten optisch zu adressieren. Die Studie schafft Grundlagen für zukünftige Anwendungen im Bereich der Quantensensorik oder Quanteninformationsverarbeitung. Die Ergebnisse sind in der Fachzeitschrift “Nano Letters” erschienen. Durch moderne Technik ist es heutzutage möglich, Strukturen im Größenbereich von wenigen Nanometern herzustellen. Diese Welt der kleinsten Teilchen – auch Quantensysteme genannt – finden vielfältige technologische Anwendung; unter anderem in der…
Die neue Vielfalt topologischer magnetischer Materialien. Die elektronische Struktur unmagnetischer Kristalle lässt sich mit Hilfe vollständiger Theorien der Band-Topologie klassifizieren, was zu einer Art „topologischem Periodensystem“ führt. Eine analoge Klassifikation magnetischer Materialien war bisher jedoch nicht möglich, und daher wurden nur wenige magnetische topologische Materialien entdeckt. In einer neuen Studie, die nun in der Fachzeitschrift Nature erschienen ist, hat ein internationales Forscherteam erstmals eine Hochdurchsatz-Suche nach magnetischen topologischen Materialien durchgeführt und dabei mehr als 100 neue magnetische topologische Isolatoren und…
Die Umlaufbahnen von Doppelsternen sind eine direkte Folge der zeitlichen Entwicklung der Milchstraße. Diese wichtige Beobachtung wird die Bedingungen für die Entwicklungsgeschichte der Galaxis neu definieren, da ist sich Humboldt-Stipendiat Dr. Joris Vos vom Institut für Physik und Astronomie sicher. Doppelsternsysteme, die aus kleinen heißen blauen Sternen und unserer Sonne ähnlichen Sternen bestehen, sind die Forschungsobjekte der Studie, die kürzlich als Highlight in „Astronomy & Astrophysics“ erschienen ist. Autoren der Universität Potsdam, der Lund University (Schweden) und der Universidad de…
ForscherInnen der Uni Graz können einzelne Moleküle präzise senden und empfangen. Die Idee, einen Ball zu werfen und zu fangen, ist allen vertraut – aber kann man das auch mit einzelnen Molekülen machen? Also sie gezielt von einem Ort an einen anderen und wieder zurück transferieren? Und wie schnell wären die Moleküle? Diesen Fragen ist eine Forschungsgruppe der Universität Graz in Kooperation mit WissenschaftlerInnen aus Aachen und Tennessee nachgegangen. Die Ergebnisse sind als Titelgeschichte in der aktuellen Ausgabe des Magazins…
Internationales Forschungsteam der Universitäten in Berkeley, Madrid und Jena sowie des Institut Polytechnique de Paris beobachtet in Laborversuchen nichtlineare Ionisationsvorgänge in heißen dichten Plasmen. Solche Prozesse laufen in der gesamten sichtbaren Materie im Universum ab, waren experimentell bislang jedoch nicht zugänglich. Wer des Nachts den Blick zum wolkenfreien Himmel richtet, sieht leuchtendes Plasma: Praktisch die gesamte sichtbare Materie im Universum – Sterne, Galaxien und interstellare Materie – besteht daraus. Anders als in den auf der Erde üblichen Aggregatzuständen „fest“, „flüssig“…
Physiker der Universität Göttingen untersuchen mit Computersimulationen Partikelveränderungen. Das Altern ist ein Prozess, der nicht nur Lebewesen betrifft. Auch viele Materialien, wie Kunststoffe und Gläser, altern. Sie verändern sich langsam mit der Zeit, da ihre Partikel versuchen, sich stärker zu verdichten. Es gibt bereits Computermodelle, welche diesen Vorgang simulieren. Biologische Materialien, wie lebendes Gewebe, können ein ähnliches Verhalten wie Glas zeigen, allerdings sind die Partikel dann echte Zellen oder Bakterien, die einen eigenen Antrieb haben. Forscher der Universität Göttingen haben…
Wahrscheinlich keine! In ihrer neuen Studie, die heute in Nature Communications veröffentlicht wurde, haben Forscher am Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation (MPIDS) einen neuartigen Regularisierungsmechanismus entschlüsselt, der in den Navier-Stokes-Gleichungen kodiert ist und eine neue Richtung für den Ausschluss von Singularitäten bietet. Vom Rühren von Zucker im Kaffee bis hin zu globalen Wettermustern – turbulente Strömungen prägen ständig das Leben um uns herum. Mathematisch werden sie durch die Navier-Stokes-Gleichungen beschrieben, wie sie seit fast zwei Jahrhunderten bekannt sind. Trotz der…
Forscher*innen messen erstmals exakte Form von Lichtwellen auf atomaren Längenskalen. Wissenschaftler*innen aus Regensburg und Hamburg ist es erstmals gelungen, die exakte Form von Lichtwellen mit atomarer Präzision zu messen. Dieser Fortschritt erlaubt in Zukunft das Maßschneidern von Lichtimpulsen und damit die volle Kontrolle über Prozesse im Nanokosmos, die als Grundlage von lichtwellengetriebener Nanoelektronik, (bio)chemischen Reaktionen und optimierter Nutzung von Solarenergie dienen. Integrierte Schaltkreise sind von der technologischen DNA unserer Informationsgesellschaft nicht mehr wegzudenken. Während elektronische Bauelemente in wenigen Jahren die…
Riesige Mengen von Protonen auf kürzester Strecke und in Sekundenbruchteilen auf Geschwindigkeit bringen – das funktioniert mit der Technik der Laserbeschleunigung. Einem Forschungsteam des GSI Helmholtzzentrums für Schwerionenforschung und des Helmholtz-Instituts Jena, einer Außenstelle von GSI, ist es in Zusammenarbeit mit dem Lawrence Livermore National Laboratory, USA, geglückt, mit dem GSI-Hochleistungslaser PHELIX beschleunigte Protonen zur Spaltung anderer Kerne einzusetzen und diese zu analysieren. Die Ergebnisse wurden nun im Fachmagazin Nature Scientific Reports veröffentlicht und könnten unter anderem neue Einblicke in…
Forscher der Universität Basel und der Ruhr-Universität Bochum haben Quantenpunkte – winzige Halbleiter-Nanostrukturen – realisiert, die Licht nahe dem roten Spektralbereich bei geringem Hintergrundrauschen aussenden. Quantenpunkte könnten eines Tages die Basis für Quantencomputer bilden; die Lichtteilchen, auch Photonen genannt, wären die Träger der Information. Quantenpunkte mit hinreichend guten optischen Eigenschaften waren bislang nur für Photonen mit Wellenlängen im Nah-Infrarot-Bereich erzielt worden. Nun gelang es den Forschern, rauscharme Zustände bei Wellenlängen zwischen 700 und 800 Nanometern, also nahe dem sichtbaren roten…
Im Juni hat die XENON-Kollaboration bekanntgegeben, dass sie mit ihrem XENON1T-Detektor ein unerwartetes Signal gefunden hat. Die Kollaboration weist aber darauf hin, dass es sich um ein bisher unerkanntes Hintergrundsignal handeln könnte. Das Signal auch könnte ein erster Hinweis sein auf neue Physik jenseits des Standardmodells der Teilchenphysik. Diese Aussicht hat Theoretiker auf den Plan gerufen, welche diverse Erklärungen vorgeschlagen haben. Auch Theoretiker am MPIK suchen Erweiterungen des Standardmodells mit geeigneten Parametern, welche nicht nur das XENON1T-Signal erklären könnten, sondern…
Universität Göttingen koordiniert Forschungsprojekt zur Lichtleitertechnologie Die Universität Göttingen leitet das neue europäische Projekt „Adaptive Optische Dendriten (ADOPD)“ zur Erforschung alternativer, ultra-schneller Rechnerkomponenten basierend auf neuronalen Systemen. Das Projekt unter Leitung von Prof. Dr. Florentin Wörgötter und Dr. Christian Tetzlaff vom III. Physikalischen Institut befasst sich mit der Frage, wie man die Funktionsweise von Nervenzellen auf optische, lichtleiterbasierte Rechnerkomponenten übertragen kann. Die Universität Göttingen erhält für einen Zeitraum von drei Jahren eine Fördersumme von rund 750.000 Euro. Lichtleitertechnologie wird derzeit…
Da die elektronische Datenverarbeitung absehbar an ihre Grenzen stoßen wird, sind alternative Methoden für die Informationstechnologie der Zukunft gefragt. In magnetischen Materialien gibt es zwei Arten von Anregungen, die perspektivisch als effiziente Informationsträger dienen könnten: die Vibrationen des Kristallgitters und die Schwingungen des magnetischen Moments. Unter der Leitung von Dr. Alexey Scherbakov von der Fakultät Physik der TU Dortmund hat eine internationale Gruppe von Wissenschaftlern aus fünf verschiedenen Forschungszentren nun gezeigt, dass diese beiden Anregungen durch starke Kopplung noch leistungsfähiger…
Ob Axionen existieren ist offen. Wenn sie existieren, könnten sich zwei offene Flanken in der Teilchenphysik schließen: Das Rätsel, woraus Dunkle Materie besteht – und die Frage, warum die starke Wechselwirkung, eine der vier Kräfte im Universum, ein besonderes Merkmal aufweist*. In dem internationalen Projekt MADMAX wird derzeit unter Federführung des Max-Planck-Instituts für Physik eine Suchmaschine für diese bisher rein hypothetischen Teilchen entwickelt. Die Kollaboration erhält nun wichtige Unterstützung vom CERN. Axionen wurden ursprünglich eingeführt, um die Sonderrolle der starken…
„Schilde hoch!“ Wissenschaftler der Universität Rostock haben eine neue Art photonischer Schaltkreise entwickelt, in denen hochenergetische Lichtstrahlen ihren eigenen Weg definieren können – und sich dabei von äußeren Störeinflüssen abschirmen. Diese Entdeckung wurde kürzlich im renommierten Fachjournal „Science“ veröffentlicht. „Photonen sind von Natur aus schwer zu zähmen“, erklärt Professor Alexander Szameit, Physiker von der Universität Rostock. Mit seiner Gruppe führte er die bahnbrechenden Experimente durch. „Kaum hat man sie an einem definierten Ort und zu einem definierten Zeitpunkt gesammelt, verselbstständigen…
Physiker am Max- Planck-Institut für Quantenoptik haben die grundlegende Technologie für ein neues „Quanten-Modem“ entwickelt, mit dem sich in Zukunft Quanteninformation durch das bestehende Glasfasernetz senden lässt. Die Realisierung eines Quanteninternets rückt damit ein Stück näher. Die erste Quantenrevolution brachte die Halbleiterelektronik, den Laser und schließlich das Internet hervor. Die zweite Quantenrevolution verspricht abhörsichere Kommunikation oder Quantencomputer für bislang unlösbare Rechenaufgaben. Noch aber steckt diese Revolution in den Babysocken. Ein zentrales Forschungsobjekt ist die Schnittstelle zwischen lokalen Quantengeräten und der…
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