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Forschung – gefördert vom BMBF
Schon bald wollen Astronomen mit dem Instrument CRIRES + am Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte die Atmosphären von extrasolaren Planeten untersuchen.
Im Teilchenbeschleuniger LHC sollen künftig noch mehr Protonen pro Sekunde aufeinanderprallen. Um die hohen Kollisionsraten zu bewältigen, müssen auch die Detektoren – wie etwa ATLAS – aufgerüstet werden.
Wirbelstürme
Die Energie und die Zerstörungskraft eines Orkans sind beeindruckend. Doch die Natur ruft noch weitaus kräftigere Windströmungen auf der Erde hervor: die Hurrikane.
Galaxienentwicklung
Etliche Zwerggalaxien rund um die 13 Millionen Lichtjahre entfernte Galaxie Centaurus A bewegen sich offenbar in einer Ebene – und damit anders als erwartet.
An der Neutronenquelle HFR im französischen Grenoble erforschen Wissenschaftler weiche Materie, die in Biologie und Medizin eine wichtige Rolle spielt.
Physik hinter den Dingen
Vögel orientieren sich am Magnetfeld der Erde. Ihr Magnetsinn entsteht im Auge – und beruht auf einem quantenmechanischen Effekt.
Weht der Wind zu stark, klappt der Regenschirm nach oben um. Ursache ist die Strömungsmechanik: Der Wind erzeugt einen Aufwärtssog.
Materie
Turbulenz hilft bei der Planetenentstehung, mischt im Zylinder eines Motors Kraftstoff und Luft, erhöht aber auch den Energiebedarf von Pumpen, die Öl durch Pipelines pressen.
Wissenschaftsjahr
Das Wissenschaftsjahr 2018 widmet sich den Arbeitswelten der Zukunft.
Jahresrückblicke
Auch in diesem Jahr machten Gravitationswellen wieder Schlagzeilen. Außerdem glückte die Quantenkommunikation per Satellit und der weltweit leistungsfähigste Röntgenlaser ging in Betrieb.
Welt der Physik
Am Ende eines Jahres blicken wir noch einmal auf die physikalischen Highlights der vergangenen zwölf Monate zurück.
Um einen extrem seltenen Teilchenzerfall aufzuspüren, wollen Wissenschaftler das Experiment GERDA unter dem Gran-Sasso-Massiv in Italien erweitern.
Mit dem Spektrometer MINIBALL untersuchen Physiker die Struktur und Dynamik von Atomkernen, die auf der Erde nicht natürlich vorkommen.
Wettbewerbe
„Die Deutsche Olympiade im Physik-Probleme-Lösen Eifrig Rätselnder Studierender“
In einem deutsch-schwedischen Projekt untersuchen Wissenschaftler, wie sich der Wirkungsgrad einer neuen Klasse von Solarzellen steigern lässt.
Physikalische Größen
Wie lang ist ein Meter, wie schwer ein Kilogramm und wann ist eine Sekunde vergangen? Die Antwort auf diese Fragen fiel im Lauf der Geschichte sehr unterschiedlich aus.
MICADO – eine leistungsstarke Kamera am Extremely Large Telescope – soll noch nie beobachtete Details des Universums enthüllen.
European XFEL
Am 1. September wurde der European XFEL – der weltweit leistungsfähigste Röntgenlaser – offiziell eröffnet.
Technik
1974 wurde die nicht-nukleare Energieforschung in einem Rahmenprogramm „Energieforschung“ zusammengefasst. Das war zugleich der Startschuss für groß angelegte, umfassende Energieforschungsprogramme in Europa.
Die Natur liefert unendlich viel Primärenergie in Form von Sonnenlicht, Winden, Wellenbewegung, Wasserkraft, Erdwärme und in nachwachsender Biomasse – eine Herausforderung an Physik und Technik, diese Energie möglichst effizient und kostengünstig…
Fernwärme gelangt über geschlossene Rohrleitungsnetze in die Gebäude, spezielle Hausübergabestationen führen das abgekühlte Wärmeträgermedium wieder in das Netz zurück.
Welche Aussichten gibt es die Energieerzeugung aus erneuerbaren Quellen in der Zukunft zu steigern? Die Möglichkeiten sind unterschiedlich, das derzeit größte Ausbaupotenzial scheinen in Deutschland Windkraft und Photovoltaik zu besitzen.
Um aus Rohöl Treibstoffe oder Heizöl zu gewinnen, kommen folgende Verfahren zum Einsatz: Destillation, Konversion oder Cracken, Reinigung (Entschwefelung) und Veredelung.
Nicht nur Flussläufe und Staubecken lassen sich zur Stromgewinnung nutzen. Auch die Gezeiten, die Meeresbrandung und sogar Schmelzwasser haben Energieingenieure im Visier.
Erdöl hatte im Jahr 2015 einen Anteil von rund 33 Prozent am globalen Primärenergieverbrauch und war damit der wichtigste Energieträger.
Unser Stromnetz weist vier Spannungsebenen auf, die mit Wechselstrom betrieben werden und durch Transformatoren miteinander verbunden sind.
Speicherkraftwerke sind Wasserkraftwerke, welche mit Niederschlagswasser und gegebenenfalls Schmelzwasser gespeist werden.
Bei den Uranressourcen unterscheidet man zwischen relativ günstig gewinnbaren Reserven, Vorkommen mit höheren Gewinnungskosten und Vorkommen, die nicht nachgewiesen, aber sehr wahrscheinlich vorhanden sind.
Die Energie der Sonne ist nahezu immer und überall verfügbar. Seit Jahrtausenden nutzen wir ihre Wärmestrahlung und ihr Licht.
Die Kraft des Wassers wird seit Jahrhunderten von Menschen genutzt, um Mechaniken anzutreiben oder um Strom zu erzeugen. Aber wie effizient ist die Energie des Wassers nutzbar?
Laufwasserkraftwerke sind Wasserkraftwerke an Bächen und Flüssen mit relativ niedrigen Stauhöhen bis maximal 15 Metern zwischen Wasserspiegel und Turbineneinlauf.
Die Speicherung elektrischer Energie erfolgt nicht direkt, sondern im Regelfall auf indirekte Weise. Eine Übersicht über aktuelle Möglichkeiten.
Aus unseren Steckdosen kommt Wechselstrom, durch Hochspannungsleitungen fließt künftig dagegen wohl vor allem Gleichstrom.
Die Energievorräte an Stein- und Braunkohle übertreffen diejenigen von Öl und Gas um mehr als das Vierfache, weshalb Kohle als Primärenergiequelle noch länger zur Verfügung stehen wird.
Rotor, Turm und Getriebe: Diese Schlüsselbauteile bestimmen über die Leistungsfähigkeit einer Windkraftanlage.
Mit dem Experiment NA62 am CERN suchen Wissenschaftler nach Hinweisen auf eine Physik, die von der gängigen Theorie bisher nicht erfasst wird.
Der Endenergiesektor ist in vier Bereiche eingeteilt: Haushalte, Industrie und Verkehr sowie der Bereich Gewerbe, Handel, Dienstleistungen. Unsere Zahlen zeigen, welche Energieträger dort jeweils genutzt werden.
Ein wachsender Anteil von erneuerbaren Energieträgern zeigt in den letzten Jahren beachtliche Ergebnisse, den Strom mit deutlich geringeren Emissionen von Kohlendioxid zu erzeugen.
Die größte Menge an Kohlendioxid produzieren in Deutschland die fossilen Kraftwerke, doch es gibt Einsparmöglichkeiten und Potenziale für erneuerbare Energien.
Als Startpunkt der Energieforschung in Deutschland gilt das „Atomprogramm“ vom 09.12.1957. Der politische Startpunkt für das Programm geht zurück auf das Jahr 1955.
Wozu brauchen wir Energie? Im täglichen Leben wird die Energie genutzt, um sehr viele unterschiedliche Dienstleistungen zur Verfügung zu stellen.
Im Jahr 2016 waren in Deutschland 15 Anlagen an 13 Standorten in Betrieb mit einer Gesamtproduktion von etwas mehr als 102 Millionen Tonnen pro Jahr.
Die Ursprünge der bundesstaatlichen, in Programmen organisierten Energieforschung gehen auf die vier Atomprogramme der Bundesrepublik Deutschland von der zweiten Hälfte der 1950er Jahre bis 1976 zurück.
Der weltweite Transport von Rohöl erfolgt über Pipelines und durch Tanker, wobei der Tankertransport deutlich überwiegt.
Nach Angaben der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe sind die Vorkommen an Erdgas vergleichbar mit den Reserven an Erdöl.
Eis kann zahlreiche exotische Formen annehmen – nicht nur in Hochdrucklaboren, sondern auch in Diamanten oder auf Kometen.
Im Rahmen des Röntgen-Ångström-Clusters entwickeln zwei Forschergruppen umweltfreundliche und kostengünstige Katalyseprozesse.
Mit dem Rahmenprogramm „Erforschung von Universum und Materie“ unterstützt das Bundesforschungsministerium exzellente Grundlagenforschung in und aus Deutschland.
Mit den beiden Experimenten CRESST und XENON wollen Forscher bislang hypothetische Teilchen der Dunklen Materie aufspüren.
Auch hierzulande können Eisbrocken vom Himmel fallen, die so groß wie Golfbälle sind. Für solche Hagelkörner ist ein starker, beständiger Aufwind nötig.
Highlights der Physik
Vom 18. bis 23. September 2017 dreht sich in Münster alles um Musterbildung und Gestaltwandlung in der Natur.
Der Speicherring CRYRING ging als erste Anlage am Beschleunigerkomplex FAIR in Betrieb. Schon bald soll er neue Erkenntnisse für die Atom- und Kernphysik liefern.
In den Ozeanen ist das Wasser salzig – in Seen und Flüssen enthält es meist nur sehr wenig Salz. Die Ursache liegt in Quellen und Senken von Meersalz.
Teilchen
Nur in extrem seltenen Fällen können Lichtteilchen miteinander kollidieren. Wissenschaftler haben dieses Phänomen kürzlich erstmals beobachtet.
Um dynamische Prozesse in Materialproben zu beobachten, wenden Forscher am FLASH-Beschleuniger in Hamburg einen einfachen Trick an.
Erde
Die Ozonschicht schützt uns vor gefährlichen UV-Strahlen. Doch industrielle Abgase lassen sie Jahr für Jahr dünner werden.
In Experimenten konnten Physiker zeigen, dass manche Atomkerne spontan ihre Form ändern. Im Podcast erklärt Norbert Pietralla, wie das möglich ist.
Universum
Unsichtbar und doch allgegenwärtig erstrecken sich kosmische Magnetfelder über Galaxien und prägen deren Entwicklung.
Neue Physik, Dunkle Materie, Higgs-Teilchen – das alles soll der Teilchendetektor ATLAS entdecken. Dafür will ihn der neue Sprecher Karl Jakobs fit machen.
Das „virtuelle Observatorium” soll Forschern und interessierter Öffentlichkeit den Zugriff auf riesige Datensätze aus Astronomie und Astrophysik erlauben.
Um die magnetischen Eigenschaften von Nanoteilchen zu untersuchen, fangen Wissenschaftler sie bei der Photonenquelle BESSY II mit einer Ionenfalle ein.
Lithiumionen-Akkus versorgen elektrische Geräte zuverlässig mit Strom. Gefährlich wird es, wenn sich in ihrem Inneren metallisches Lithium bildet.
Der erste direkte Nachweis von Gravitationswellen, ein überraschender Physiknobelpreis und eine Bruchlandung auf dem Mars – auch 2016 wurde es nicht langweilig.
Teilchenphysiker Peter Mättig über den auffälligen Ausreißer in den Messdaten des LHC, hinter dem kein neues Teilchen steckt, sondern statistischer Zufall.
Bis zum Jahr 2018 werden einzelne Komponenten des CMS-Detektors am Teilchenbeschleuniger LHC aufgerüstet und erweitert.
Wissenschaftler haben untersucht, wie sich an Aerosolpartikeln in der Erdatmosphäre kleine Eiskristalle bilden.
Nobelpreis für Physik
Der Physiknobelpreis wurde 2016 „für die theoretische Entdeckung von topologischen Phasenübergängen und topologischen Phasen der Materie” verliehen.
Das BMBF fördert den Aufbau eines Labors für die Aufbereitung und Untersuchung von biologischen Proben für den European XFEL – den leistungsfähigsten Freie-Elektronen-Laser der Welt.
Berufe in der Physik
Überraschende Schwingungen – Welt der Physik sprach mit Petra Rudolf von der Universität Groningen über Karriereplanung in der experimentellen Festkörperphysik und unerwartet schwingende Atomlagen.
Das ExoMars-Programm soll einerseits Technik für künftige Missionen testen und andererseits nach Spuren von Leben auf dem Mars suchen.
Das Pierre-Auger-Observatorium soll mit neuen Detektoren aufgerüstet werden und so eines der größten Rätsel der Astrophysik lösen.
Elementarteilchen
Als präziseste Waage der Welt soll das Experiment KATRIN die genaue Masse der häufigsten Elementarteilchen im Universum bestimmen.
Interview mit Norbert Schuch vom Max-Planck-Institut für Quantenoptik über den Nobelpreis für Physik 2016.
Ob man Polarlichter nicht nur sehen, sondern auch hören kann, war lange umstritten. In den vergangenen Jahren lieferten Studien neue Erkenntnisse über dieses Phänomen.
Forscher entwickeln einen neuen Detektor für das Belle-II-Experiment, das Phänomene jenseits des Standardmodells der Teilchenphysik aufspüren soll.
Seit 2013 vermisst die Raumsonde Gaia über eine Milliarde Sterne – Zeit für eine erste Zwischenbilanz. Ein Interview mit Stefan Jordan von der Universität Heidelberg.
In solarthermischen Kraftwerken wird Sonnenstrahlung mittels Spiegeln so stark konzentriert, dass damit ein geeignetes Arbeitsmedium um mehrere Hundert Grad erhitzt werden kann. Damit wird dann beispielsweise in Dampf- oder Gasturbinen Strom erzeugt.
Photovoltaik ist die direkte Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie. Ihr Einsatz ist in Deutschland seit Ende des letzten Jahrhunderts enorm gestiegen.
Im BASE-Experiment sind Forscher dem entscheidenden Unterschied zwischen Materie und Antimaterie auf der Spur.
Das geplante Instrument 4MOST soll das Licht von Tausenden von Sternen gleichzeitig analysieren.
Mithilfe von elektrisch neutralen Teilchen wollen Forscher dynamische Prozesse in Festkörpern sichtbar machen.
Wissenschaftler entwickeln Software für das weltweit größte Radioteleskop ALMA, gefördert vom BMBF.
Ob der Planet von Anfang an Wasser enthielt oder es später von Meteoroiden und Kometen zur Erde gebracht wurde, versuchen Wissenschaftler mit verschiedenen Methoden herauszufinden.
Astronomen wollen gewissermaßen den Schatten eines Schwarzen Lochs beobachten – das wäre der erste direkte Nachweis, dass diese Objekte existieren.
Einige Monate nach der ersten Entdeckung von Gravitationswellen kann die Gravitationswellenastronomie schon einen zweiten Erfolg vorweisen.
Das COLTRIMS-Reaktionsmikroskop soll künftig ultraschnelle Prozesse in Molekülen sichtbar machen. Konstruiert und aufgebaut wird es von Forschern aus Frankfurt, finanziert vom BMBF.
Wie die Bausteine von Atomen miteinander wechselwirken, beschreibt die Quantenchromodynamik. Um die Gleichungen dahinter exakt zu lösen, wenden Physiker einen Trick an.
Raymund Lederhofer ist theoretischer Physiker und erforscht heute, wie sich Autoreifen am besten und effizientesten herstellen lassen.
Messungen der Wärmeleitfähigkeit von Eisen enthüllen neue Details über das Erdmagnetfeld – ein Interview mit der beteiligten Forscherin Zuzana Konôpková.
Wissenschaftler erfassen heute Messdaten von weiten Teilen der Ozeane. Dazu nutzen sie Schiffe, Satelliten, Bojen, fest installierte Sensoren und autonome Tauchroboter.
Der Verbund NuSTAR beschäftigt sich mit der Erforschung von Atomkernen und Atomreaktionen an der Grenze der Stabilität.
Physik zum Anfassen
In Flüchtlingsunterkünften, Erstaufnahmeeinrichtungen und Schulen bieten physikalische Experimente eine kleine Ablenkung vom Alltag.
Unter dem Motto „Mikrokosmos“ dreht sich in Ulm vom 27. September bis 1. Oktober 2016 alles um das Zusammenspiel von Physik und Leben.
Mit einer Hochdruckpresse am DESY in Hamburg simulieren Forscher Bedingungen, wie sie in den Tiefen des Erdmantels herrschen.
Kuratorium
Das Kuratorium von Welt der Physik von April 2014 bis März 2016
Es ist das schwerste der sechs bekannten Quarks und stellt Forscher vor viele Rätsel: Warum ist die Masse des Top-Quarks so groß? Wie kann sie präzise gemessen werden, und was bedeutet sie für das Standardmodell?
Haben Physiker am Teilchenbeschleuniger LHC am CERN ein neues Teilchen jenseits des Standardmodells entdeckt? Peter Mättig schätzt im Interview ein, was das für die künftige Physik bedeuten könnte.
Graphen ist dünn, stabil, elektrisch leitend und fast durchsichtig. Diese Eigenschaften kommen durch die besondere Struktur des Materials zustande und sind für viele Anwendungen nutzbar.
Mit GRAVITY wollen Astronomen die Bewegungen von Himmelskörpern hochpräzise vermessen.
Vor 4,5 Milliarden Jahren führte eine riesige Kollision zur Entstehung des Mondes.
Quelle: https://www.weltderphysik.de/service/suche/
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