Kieler Physikteam findet neuen Mechanismus zur Stabilisierung von Skyrmionen Skyrmionen, winzige magnetische Wirbel, die in Materialien entstehen können, sind vielversprechend für neuartige elektronische Bauelemente oder magnetische Datenspeicher. Hier könnten sie als Bits zur Speicherung von Informationen genutzt werden. Grundlegende Voraussetzung für jede Anwendung ist die Stabilität dieser magnetischen Wirbel. Ein Forschungsteam des Instituts für Theoretische Physik und Astrophysik der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) hat nun gezeigt, dass bislang vernachlässigte magnetische Wechselwirkungen eine entscheidende Rolle dabei spielen und Skyrmionen wesentlich langlebiger…
Physiker der Universität Jena entwickeln einen der kleinsten Röntgendetektoren der Welt Ein Röntgendetektor kann Röntgenstrahlen, die durch einen Körper hindurchlaufen und nicht von ihm absorbiert werden, aufnehmen und somit ein Bild des Gegenstandes entstehen lassen. Auf diese Weise funktionieren beispielsweise die klassischen medizinischen Bildgebungsverfahren, für die diese speziellen elektromagnetischen Wellen vor allem bekannt sind. hysikern der Friedrich-Schiller-Universität Jena ist es jetzt gemeinsam mit Kolleginnen und Kollegen aus Duisburg, Grenoble und Madrid gelungen, einen der kleinsten Röntgendetektoren weltweit mit einer Auflösung…
Selbstinduzierte ultraschnelle Demagnetisierung limitiert die Streuung von weicher Röntgenstrahlung an magnetischen Proben. Freie-Elektronen-Röntgenlaser erzeugen extrem intensive und ultrakurze Röntgenblitze, mit deren Hilfe Proben auf der Nanometerskala mit nur einem einzigen Lichtpuls abgebildet werden können. Wenn die Wellenlänge des Röntgenlichts so gewählt wird, dass sie zu bestimmten elektronischen Übergängen passt, können magnetische Strukturen sichtbar gemacht werden. Dieser magnetische Kontrast verschwindet allerdings, wenn die Intensität des Röntgenlichts zu groß wird. Der dafür verantwortliche Mechanismus wurde nun aufgeklärt. Genau wie der Blitz…
Weg zu höherer Wärmeisolation des Plasmas beschrieben / Senkung der Plasma-Turbulenz Zur theoretischen Beschreibung der Turbulenz im Plasma von Fusionsanlagen des Typs Tokamak hat sich der im Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP) in Garching entwickelte Turbulenzcode GENE (Gyrokinetic Electromagnetic Numerical Experiment) bestens bewährt. Für die komplexere Geometrie der Anlagen vom Typ Stellarator erweitert, weisen die Computersimulationen mit GENE jetzt auf eine neue Methode hin, die Plasma-Turbulenz in Stellarator-Plasmen zu reduzieren. Dies könnte die Effizienz eines künftigen Fusionskraftwerks deutlich erhöhen. Für die…
Vermessung der Atombewegungen während einer molekularen Vibration Eines der langfristigen Ziele der Forschung zu lichtinduzierter Dynamik von Molekülen ist die direkte und eindeutige Beobachtung von zeitabhängigen Änderungen der molekularen Struktur, die aus der Absorption von Licht resultiert. Zu diesem Zweck haben Forscher eine Vielfalt von Methoden entwickelt. Eine sehr vielversprechende Methode ist die Nutzung von Beugungserscheinungen (von Photonen oder Elektronen) zur Kodierung der Abstände zwischen den individuellen Atomen, die zusammen ein Molekül formen. In einer vor Kurzem erschienenen Veröffentlichung (Phys….
Das ALICE-Experiment am Teilchenbeschleuniger CERN in Genf soll neue Erkenntnisse über einen extrem heißen und dichten Materiezustand bringen, das Quark-Gluon-Plasma. Wenige Millionstel Sekunden nach dem Urknall lag die gesamte Materie des Universums in diesem Zustand vor, und Forscher wollen unter anderem mit dem ALICE-Experiment herausfinden, wie sich aus dieser „Ursuppe“ das Universum entwickelt hat. Ein internationales Team von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern hat dafür jetzt unter der Leitung von Physikern um Harald Appelshäuser von der Goethe-Universität Frankfurt das Herzstück des ALICE-Detektors…
Die Energie aus der Sonne so effizient zu nutzen und in chemische Energie umzuwandeln wie es die Natur macht, könnte den weltweiten CO2-Ausstoß drastisch verringern. Ein Forschungsteam des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien und der Universität Jena ist dieser Vision nun einen Schritt näher gekommen. Die Forschenden haben ein chemisches System entwickelt, das Lichtenergie sammelt und für mindestens 14 Stunden auf einem Molekül speichert. Damit entkoppelt ihr System photochemische Prozesse vom Tag-Nacht-Zyklus — und überwindet somit eine Hürde, die solarbetriebene Photochemie…
Seit Dezember 2019 nimmt die Aktivität der Sonne wieder zu, wie die NASA jetzt bekannt gibt. Dies stimmt mit Vorhersagen überein, zu denen MPS-Forscher beigetragen haben. In den vergangenen anderthalb Jahren war auf der Sonne nicht viel los: Kaum ein Sonnenfleck bedeckte ihre Oberfläche, kaum eine Sonneneruption schleuderte Strahlung und Teilchen ins All. Wie Beobachtungsdaten jetzt zeigen, nimmt unser Stern seit etwa neun Monaten wieder langsam Fahrt auf. Das etwa alle elf Jahre wiederkehrende Aktivitätsminimum dürfte er bereits im Dezember…
FAU-Forschungsteam untersucht Doppelsternsystem mithilfe von Röntgensatelliten Doppelsterne sind Astrophysikerinnen und -physikern gut bekannt. Einer gab ihnen jedoch Rätsel auf: Warum fehlte ein Teil der Röntgenstrahlung, die die Doppelsternsysteme aussenden? Und warum hatte der andere Teil überraschende Eigenschaften? Ein Forschungsteam unter Federführung der FAU hat sich mit diesen Fragen beschäftigt und ein Doppelsternsystem mithilfe von Röntgensatelliten beobachtet. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht. Doppelsterne sind im Weltraum nichts Ungewöhnliches. Selbst wenn der eine Partner wie bei IGR…
HZDR-Team entwickelt neuartige Quelle für Quanten-Lichtteilchen Die Quantentechnologie gilt als überaus zukunftsträchtig: Quantencomputer sollen in einigen Jahren Datenbanksuchen, KI-Systeme und Simulationsrechnungen revolutionieren. Schon heute kann die Quantenkryptographie einen absolut abhörsicheren Datentransfer garantieren, wenn auch mit Einschränkungen. Von Vorteil ist dabei, wenn die neuen Technologien möglichst kompatibel mit der bisherigen, siliziumbasierten Elektronik sind. Genau hier ist Physiker*innen des HZDR und der TU Dresden ein bemerkenswerter Fortschritt gelungen: Das Team hat eine Lichtquelle basierend auf Silizium entworfen, die einzelne Photonen erzeugt, die…
Auf sehr ungewöhnliche Weise sind elektrische und magnetische Eigenschaften eines bestimmten Kristalls miteinander verbunden – an der TU Wien wurde das Phänomen entdeckt und erklärt. Elektrizität und Magnetismus hängen eng miteinander zusammen: Stromleitungen erzeugen ein Magnetfeld, rotierende Magnete in einem Generator erzeugen Strom. Viel komplizierter ist aber das Phänomen, dass auch elektrische und magnetische Eigenschaften bestimmter Materialien miteinander gekoppelt sind. Elektrische Eigenschaften mancher Kristalle kann man durch Magnetfelder beeinflussen – und umgekehrt. Man spricht in diesem Fall von einem „magnetoelektrischen…
Beobachtungen geben Aufschluss über die Beschaffenheit der größten Uranusmonde Vor über 230 Jahren entdeckte der Astronom Wilhelm Herschel den Planeten Uranus und zwei seiner Monde. Jetzt gelang es Astronomen unter der Leitung von Örs Detre vom Max-Planck-Institut für Astronomie mit dem Weltraumteleskop Herschel, physikalische Eigenschaften der fünf Hauptmonde des Uranus zu bestimmen. Die Infrarotstrahlung, die wegen der Erwärmung der Oberflächen durch die Sonne erzeugt wird, deutet darauf hin, dass diese Monde Zwergplaneten wie Pluto ähneln. Das Team entwickelte eine neue…
Die Klimakrise ist eine der größten Herausforderungen unserer Zeit. In der neuesten Ausgabe der Zeitschrift Nature Astronomy befassen sich Astronom*innen, darunter Direktor*innen und Mitarbeiter*innen des Max-Planck-Instituts für Astronomie, mit den Wechselwirkungen zwischen Astronomie und anthropogenem Klimawandel. Sie untersuchten dabei zum einen die Menge der Emissionen fossiler Brennstoffe, die im Forschungsbetrieb des Instituts, aber auch bei Konferenzen und in Observatorien entstehen. Auch die negativen Folgen des menschengemachten Klimawandels für den astronomischen Beobachtungsbetrieb haben sich die Astronom*innen näher angesehen. Klimawandel ist ein…
TU Freiberg entwickelt neues Modell zur Pyroelektrolyse Die Pyroelektrizität ist ein Phänomen der Physik, bei dem Wärme über bestimmte Kristalle in Strom umgewandelt oder die entstehende Spannung für chemische Reaktionen genutzt werden kann. Während die erste Anwendung heute schon in Geräten wie Bewegungsmeldern angewendet wird, ist die zweite zwar bekannt, aber bisher noch nicht ausreichend theoretisch beschrieben worden. Ein Physikerteam der TU Bergakademie Freiberg hat nun einen Weg gefunden, die Prozesse an pyroelektrischen Oberflächen in einem Modell zu beschreiben und…
Bereits das Neutrino-Observatorium „IceCube“ im tiefen Eis des Südpols hat spektakuläre neue Erkenntnisse über kosmische Ereignisse mit extrem hohen Energien gebracht. Um die kosmische Herkunft von Elementarteilchen mit noch höheren Energien zu klären, hat Prof. Elisa Resconi von der Technischen Universität München (TUM) nun eine internationale Initiative für den Bau eines mehrere Kubikkilometer großen Neutrino-Teleskops im nordöstlichen Pazifik gestartet. Astronomen beobachten das Licht, das von entfernten Himmelsobjekten zu uns kommt, um das Universum zu erkunden. Licht verrät jedoch nichts über…
Physiker der Universität Basel haben ein winziges Instrument entwickelt, das kleinste Magnetfelder detektieren kann. Dieses supraleitende Quanteninterferometer beruht auf zwei atomaren Lagen Graphen, welche die Forschenden mit Bornitrid kombinierten. Instrumente wie dieses finden beispielsweise Anwendung in der Medizin, aber auch in der Erforschung neuer Materialien. Zur Messung kleinster Magnetfelder verwenden Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler häufig supraleitende Quanteninterferometer, sogenannte «SQUIDs» («superconducting quantum interference device»). Sie finden in der Medizin Anwendung, um beispielsweise die Aktivität des Gehirns oder des Herzens darzustellen. In den…
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