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Universum
Noch ist unser blauer Planet etwas Besonderes. Doch die Erde könnte ihren Sonderstatus schon bald verlieren, denn immer mehr Explaneten werden entdeckt.
Physik hinter den Dingen
Für unsere Vorfahren war der Himmel Wohnort von Göttern, heute suchen wir nach Leben auf anderen Planeten. Es scheint eine kollektive Sehnsucht danach zu geben, dass der Mensch nicht allein.
Wer eine Sternschnuppe sieht, darf sich etwas wünschen – sagt der Volksmund. Was aber sind Sternschnuppen?
Technik
Seit einigen Jahren versucht die europäische Forschung, unsere bisweilen 50 Jahre alten Stromnetze zu modernisieren und neue Kraftwerke zu integrieren, die von den Launen der Sonne oder des Windes abhängig sind.
Im Oktober und November geht es los: Die Herbststürme brausen übers Land. Warum aber lebt das stürmische Wetter so plötzlich auf?
Heute wissen wir, dass die Sonne nur ein Stern der Milchstraße ist – und die Milchstraße wiederum nur eine von unzähligen Galaxien im Universum. Doch wo ist das Zentrum von alledem?
Materie
Multiferroika ermöglichen durch ihre einzigartigen Eigenschaften völlig neue technologische Anwendungen. Doch bis zur serienreifen Umsetzung müssen die Effekte in den Materialien noch weiter verbessert und erforscht werden.
Multiferroika vereinen in sich so verschiedene Eigenschaften wie Magnetismus und Ferroelektrizität. Diese Koexistenz in einem Material ermöglicht völlig neue physikalische Phänomene.
Romantik und Anmut strahlt ein Sonnenuntergang aus, doch dieses Spektakel dauert nicht viel länger als zwei bis drei Minuten. Doch wie lang genau?
Schon mit einem kleinen Hobby-Fernrohr ist er zu erkennen: Der Große Rote Fleck in der Atmosphäre des Planeten Jupiter. Wie entsteht so ein gigantischer Sturm?
Müsste die Bewegung der Himmelskörper nicht ständig durch eine Kraft angetrieben werden, damit sie nicht zum Stillstand kommen?
Das Hochfeld-Magnetlabor stellt sehr hohe gepulste Magnetfelder mit der nötigen experimentellen Infrastruktur zur Verfügung.
Seit Jahrhunderten ist das physikalische Gesetz der Gleichheit von schwerer und träger Masse das Fundament der Physik. Nun wird es einem präzisen Test unterzogen.
Teilchen
Wie ist die Beschaffenheit der elementarsten Strukturen? Wieviele Dimensionen gibt es? Mit diesen Fragestellungen bschäftigt sich die Stringtheorie.
Aus der Teilchenphysik könnten Antworten auf Fragen zur Dunklen Materie und Dunklen Energie kommen.
Spezialisierte automatisch arbeitende Teleskope mittlerer Größe werden immer beliebter – sie sind die ideale Ergänzung zu den völlig überbuchten Großteleskopen.
Selbst im Teleskop erscheinen Sterne nur als Lichtpunkte. Woher wissen die Astronomen also eigentlich, wie groß Sterne sind?
Wenn sich eine große Molekülwolke unter ihrer eigenen Schwerkraft langsam zusammenzieht, bilden sich daraus schließlich auch Sterne.
Stellten die bisher bekannten Hochtemperatursupraleiter ein großes Rätsel der Festkörperphysik dar, so wirft eine neue Klasse von eisenhaltigen Supraleitern noch weitere Fragen auf.
Es ist wohl eine der häufigsten Fragen bei Sternführungen: Wie weit kann man denn mit diesem Teleskop schauen? Die Antwort darauf ist gar nicht so einfach.
Um den schwachen Schein der Milchstraße zu sehen, müssen wir uns an einen dunklen Ort fernab der Stadtbeleuchtung begeben. Was aber ist die Milchstraße?
Berufe in der Physik
Über seinen bisherigen Werdegang in Neuseeland berichtet der deutsche Auswanderer Ulrich Speidel.
Weniger ist häufig mehr – insbesondere wenn es um die Erzeugung kleinster Strukturen für High-Tech-Anwendungen geht. Das Verfahren der Atomlagenabscheidung ist ein gutes Beispiel dafür.
Highlights der Physik
Das Wissenschaftsfestival „Highlights der Physik“ 2009 veranstaltet in Köln eine interaktive Ausstellung, Live-Experimente, Vorträge, einen Schülerwettbewerb sowie Show und Comedy.
Holzkohle galt beim Grillen immer als der bessere, weil klimaneutrale und somit ökologischere Brennstoff. Ist sie aber nicht.
Chaos und Ordnung
Dank kausaler Beziehungen von Ursachen und Wirkungen können wir Vorhersagen über die Zukunft machen. Doch Physikern sind dabei enge Grenzen gesetzt.
Erde
Der Bau ist ein ingenieurstechnisches Meisterstück: Hydraulische Stützen verhindern, dass die Neumayer-Station im Schnee der Antarktis versinkt. Sie dient der Erforschung des Südkontinents.
Am Nachthimmel erscheinen uns die Sterne als winzige Lichtpünktchen. Doch das liegt nur an ihren großen Entfernungen: In Wahrheit sind Sterne riesige Kugeln.
Am Forschungszentrum Dresden-Rossendorf werden zwei Freie-Elektronen-Laser für den nahen und fernen Infrarotbereich betrieben.
Ganz ähnlich wie Teppiche lassen sich auch hauchdünne Materialschichten aufrollen – und die so entstehenden Nanoröhrchen führen zu neuen technischen Anwendungen.
Sternbilder dienen nur unserer Orientierung am Himmel – sie bilden keine echte, physikalische Einheit. Deshalb lässt sich für ein Sternbild keine einheitliche Entfernung angeben.
An der Verarbeitung und wissenschaftlichen Analyse der von Planck gelieferten Daten beteiligt sich eine große Zahl von Wissenschaftlern aus aller Welt.
Die Strahlung der Sonne liefert die Energie für das Wettergeschehen auf der Erde. Da liegt die Vermutung nahe, dass Variationen der Sonnenstrahlung auch zu Klimaänderungen führen können.
Physik im Spielfilm
Im Vatikan erklärt die Physikerin Vittoria Vetra die Gefahr der Antimaterie. Wir betrachten die etwa einminütige Szene im Detail und beschreiben, welche Physik dahinter steht.
Dan Brown lässt seine Charaktere in „Illuminati“ mit Antimaterie eine Bombe bauen, mit der der Vatikan zerstört werden soll. Quelle der Antimaterie ist dabei das Forschungszentrum CERN. Welche Teile dieser Fiktion sind wahr, welche sind reine...
Globale Epedemien – Pandemien – werden erst durch die Reisemuster der modernen Menschen möglich. Die wenigen, die weit reisen, können Krankheitserreger in kürzester Zeit weltweit verteilen.
Als Quantenpunkte bezeichnen Physiker wenige Nanometer große Einschlüsse eines Halbleitermaterials in einem anderen. Damit lassen sich maßgeschneiderte optoelektronische Bausteine erzeugen.
Quantenpunkte bilden die Grundlage revolutionärer neuer Bauelemente der Elektronik, Optoelektronik und Quanteninformationsverarbeitung.
Zusammen mit MAGIC I eröffnet das weltweit größte Gammastrahlenteleskop einen noch genaueren Blick in die Weiten des Weltalls.
Infrarotstrahlung können wir nicht sehen, wohl aber als Wärme spüren. Ihre Anwendungen reichen von Raumheizung über Wärmebildkameras bis hin zur Infrarot-Astronomie.
Betrachten wir das Weltall als absolutes Vakuum, dann hat es gar keine Temperatur. Denn in einem absoluten Vakuum ist die Temperatur gar nicht definiert. Oder doch?
Was sind schon Diamanten gegen einen echten Stern am Himmel, was kann es Schöneres geben, als einen einzigartigen Stern zu verschenken?
Eine zerstörungsfreie Analyse eines nahezu viertausend Jahre alten Kultobjektes bietet wichtige Einblicke in den Herstellungsprozess.
Beim SMART-Mikrospektroskop werden durch die innovative Korrektur von Abbildungsfehlern Auflösungen im Nanometerbereich realisiert.
Bei hohem Druck und hohen Temperaturen kommt es zu einer unerwarteten Änderung der Elektronenstruktur bei zweiwertigem Eisen im Inneren der Erde.
Untersuchungen am Freie-Elektronen-Laser FLASH zeigen, dass bisherige Modellrechnungen für die Wechselwirkung von Molekülen mit energiereicher Strahlung unvollständig sind.
Verfahren zum Nachweis radioaktiver Elemente in der natürlichen Umwelt spielen eine zentrale Rolle in den Umweltwissenschaften.
Mittels Synchrotronstrahlung im Röntgenbereich untersuchen Forscher neue Schweißmethoden für den Flugzeugbau. Das Ziel sind leichtere Flugzeuge mit weniger Treibstoffverbrauch.
Untersuchungen mit Synchrotronstrahlungsquellen liefern den Grund für Beschränkungen bei der Herstellung dünner Halbleiterschichten aus einem organischen Material.
Experimente mit Synchrotronstrahlung liefern Einsichten in die Mysterien der Quantenphysik.
Untersuchungen mit Synchrotronstrahlung ermöglichen einzigartige Einsichten in das komplexe Wechselspiel der Komponenten des Lebens – wie das der Muskeln.
Ein besseres Verständnis von chemischen Reaktionen an der Oberfläche von Katalysatoren ermöglicht den optimierten Einsatz der Reaktionsbeschleuniger.
Ein Meilenstein auf dem Weg zur Methode der hochauflösenden Röntgenmikroskopie gelang Forschern am Freie- Elektronen-Laser FLASH bei DESY in Hamburg.
Die intensive Strahlung der Sonne kann das Augenlicht in Sekundenschnelle schädigen – bei der Beobachtung ist also Vorsicht geboten.
Sehr tiefe Basstöne können Menschen nicht wahrnehmen – einen Nutzen ziehen sie aus diesen Schallwellen trotzdem. Denn anhand dieses Infraschalls lassen sich Kernwaffentests aufspüren.
Das Weltraumteleskop Kepler soll die Suche nach Planeten bei anderen Sternen revolutionieren – und erstmals erdähnliche Planeten in großer Zahl aufspüren.
Im Frühjahr 2009 zog der Komet Lulin durch die Sternbilder Löwe, Krebs und Zwillinge. In den Medien wurde – wie oft bei Kometenannäherungen – über mögliche Gefahren durch seinen Schweif diskutiert.
Explosionen und Implosionen von winzigen Blasen sind dafür verantwortlich, dass die Frühaufsteher in WG oder Familie alle anderen aufwecken.
Jeder kennt das Mondgesicht, das die dunklen Flecken auf dem sonst hellgrauen Vollmond zeichnen. Was aber sind diese Flecken? Woraus bestehen sie? Wie sind sie entstanden?
Himmelsbeobachtung
Abend- und Morgenstern sind ein und derselbe Himmelskörper. Und dabei handelt es sich gar nicht um einen Stern, sondern um einen Planeten.
Die Terahertz-Strahlung bietet vielfältige Anwendungsmöglichkeiten, von der Grundlagenforschung bis zur Sicherheitstechnik und Biomedizin.
Ständig kreuzen Staubteilchen oder kleine Gesteinsbrocken die Erdbahn. Gelegentlich kollidiert so ein Himmelskörper mit der Erde. Doch wie lässt sich das verhindern?
Auf Fotos sind insbesondere helle Sternen oft von strahlenförmigen Zacken umgeben. Natürlich haben Sterne in Wahrheit keine Zacken: Sie sind riesige kugelförmige Gasbälle wie unsere Sonne.
Physiker wollen dem Unterschied zwischen Materie und Antimaterie auf die Spur kommen. Dafür nutzen sie einen speziell entwickelten Detektor.
Für Einstein war die chaotische Bewegung von Elektronen in Atomen ein Argument gegen das Quantenmodell der Elektronenhüllen. Doch hier irrte Einstein.
Zahlreiche Oberflächenstrukturen zeigen, dass es auf dem Mars einst Flüsse, Seen und vielleicht sogar einen Ozean gab. Gibt es auch heute noch Wasser auf dem roten Planeten?
Ein großes Problem beim sicheren Eislaufen in der freien Natur sind vor allem die dünnen Bereiche, die es an einigen Stellen gibt – besonders unter Brücken.
Erdbeben und andere Phänomene sorgen dafür, dass die Erde immer wieder eigenartige Bewegungen ausführt. Der Planet schwingt wie eine Stahlkugel, er eiert wie ein Kreisel.
Seit Peter Higgs und Kollegen 1964 das Higgs-Boson postulierten, sucht die Physik nach dem Teilchen.
Mit dem LHCb-Experiment wollen Forscher herausfinden, warum das Universum hauptsächlich aus Materie und nicht aus Antimaterie besteht.
Wissenschaftsjahre
„Das Weltall - du lebst darin, entdecke es!“ – So lautet das Motto der deutschen Astronomen zum internationalen Astronomiejahr 2009.
Seit Jahrzehnten gibt es Computermäuse als Eingabegeräte. Besondere Präzision erreichen Lasermäuse – gerade weil fast alle Schreibtische nicht ganz präzise glatt sind.
Seit Jahrzehnten gibt es Computermäuse als Eingabegeräte. Und mittlerweile funktionieren sie optisch. Ihre Bewegung berechnet die Maus aus Digitalbildern der Unterlage.
In einem Laser marschieren die Photonen der elektromagnetischen Strahlung quasi im Gleichschritt. Kann man auch Atome dazu bewegen, im Gleichschritt zu marschieren und so eine Art Laser für Atome bauen?
Durch den Ausstoß von Spurengasen wie Kohlendioxid und Methan erwärmen die Menschen die Atmosphäre jetzt zusätzlich. Weil diese Gase langwellige Strahlung aufnehmen, steigt die Temperatur in Bodennähe.
Wo kommuniziert wird, gibt es auch Lauscher. Quanteneffekte bieten die Möglichkeit, Informationen sicher zu verschlüsseln.
Wenn ein intensiver Laserstrahl auf Materie trifft, kann er diese in ein Plasma verwandeln. Laserplasmen können sogar als Teilchenbeschleuniger dienen.
Die potentielle Energiequelle Kernfusion findet nur in einem ultraheißen Plasma statt – extrem starke Magnetfelder sind nötig, um dieses Plasma zu bändigen.
Es ist das jüngste der deutschen Forschungsschiffe. Im Jahr 2005 lief die Maria S. Merian vom Stapel. Mit ihr werden Meeresströmungen im Atlantik vermessen und geologische Eigenschaften des Ozeanbodens untersucht.
Möglicherweise kann durch Abbau von Gashydraten an Unterwasserhängen der Küsten Material in die Tiefe rutschen. Solche Rutschungen können auch Flutwellen auslösen.
Die Menge Kohlenstoff, die in Gashydraten existiert, ist enorm groß. Obwohl es noch Unsicherheiten gibt, wird heute allgemein von einer Größenordnung um 10.000 Gigatonnen Kohlenstoff ausgegangen.
Der Satellit GOCE vermisst das Schwerefeld der Erde mit bisher unerreichter Präzision. Die Messungen benutzen Geologen, Geodäten, Ozeanographen und Glaziologen.
Methanhydrate sind eine häufige Form von Gashydraten. Diese gelten als möglicher Ersatz für Kohle, Öl und Erdgas. Sie bilden sich vor allem in Permafrostregionen und im Meer an Kontinentalrändern.
Im August 2008 durfte das wichtigste deutsche Forschungsschiff zum ersten Mal durch die Nordwestpassage steuern – jene Schiffsroute im Norden Kanadas, die den Weg zwischen Atlantik und Pazifik verkürzt.
Allein mit der Abtrennung von Kohlendioxid in fossil befeuerten Kraftwerken ist es nicht getan. Das Treibhausgas muss transportiert und in abgeschlossenen Räumen gespeichert werden.
Immer größere Kraftwerksblöcke mit steigenden Wirkungsgraden sind der Schlüssel zu günstigem Strom. Steigende Kosten für die Brennstoffe und der Klimaschutz treiben Innovation in dieser Technik an.
Die Polargebiete bergen einige der letzten großen Geheimnisse unseres Planeten. Um sie zu klären, wird im Moment ein Forschungsschiff geplant, das sowohl bohren als auch Eis brechen kann.
Im Jahr 1938 wurde entdeckt, dass sich die Kerne des Uranisotops 235 spalten und dabei große Energiemengen freisetzen lassen. Seitdem sind zahlreiche Kernreaktoren entwickelt worden.
Biomasse hat genau wie fossile Brennstoffe ihren Ursprung in organischer Materie. Wo endet Biomasse und wo fangen fossile Brennstoffe an?
Biomasse ist ein sehr weiter Begriff. Darunter zählen Erntereste, Holzabfälle aus Wäldern oder Energiepflanzen wie Raps. Je nach Art und Herkunft der Biomasse kann das energiereiche Gut auf verschiedene Weise genutzt werden.
Bei einer besonderen Klasse von Kernreaktoren, den Schnellen Brütern, verwandeln schnelle Neutronen das nicht als Kernbrennstoff geeignete Isotop Uran-238 in den neuen Kernbrennstoff Plutonium-239.
Viele Menschen wollen Kugelblitze gesehen haben – doch bis heute ist nicht geklärt, ob sie tatsächlich existieren. Mit modernster Technik gehen Wissenschaftler dieser Frage nach, wie in diesem Videobeitrag dokumentiert.
Der LHC erreicht höhere Energien als jeder Teilchenbeschleuniger zuvor. Die Teilchenkollisionen stellen aber keine Gefahr dar und geben keinen Anlass zu Besorgnis.
Gerd Fußmann vom Max-Planckinstitut für Plasmaphysik und der Berliner Humboldt-Universität erzeugt in seinem Labor Plasmabälle, die bei der Erklärung von Kugelblitzen helfen könnten.
Neun Tore in einem Spiel kommen recht selten vor. Doch wie ungewöhnlich sind eigentlich so viele Treffer in einem Spiel?
In Erinnerung an Max Planck, den genialen Denker und Begründer der Quantenphysik, dessen 150. Geburtstag dieses Jahr gefeiert wird, heißt das Motto „Quantensprünge“.
War es Abseits oder nicht? Und warum gibt es diese Regel, deren Erklärung und Auslegung schon manche Streitigkeiten ausgelöst haben mag?
Um den Untergrund zu erforschen, bohren Geowissenschaftler mehrere tausend Meter tiefe Löcher. Die Informationen, die sie dabei gewinnen, kommen zahlreichen Fachgebieten zugute.
Das Wissen über das Allerkleinste konnte harten Tests bisher oft standhalten, aber noch sind zahlreiche Frage offen. Der LHC wird helfen, einige davon zu beantworten.
Bei CMS handelt es sich um einen Vielzweck-Detektor, mit dem die Teilchen, die bei den Kollisionen der Protonen entstehen, besonders gut und umfassend vermessen werden können.
Quelle: https://www.weltderphysik.de/service/suche/
