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Forschung – gefördert vom BMBF
Im Interview berichtet Peter Schleper, warum der CMS-Detektor am Large Hadron Collider die Teilchenspuren künftig noch präziser vermessen kann.
Teilchenbeschleuniger
Mithilfe einer Plasmawelle ließen sich Elektronen im Experiment AWAKE auf nur wenigen Metern auf eine Energie von zwei Gigaelektronenvolt beschleunigen.
Higgs-Teilchen
Am Large Hadron Collider gelang es zwei Forscherteams unabhängig voneinander, den Zerfall des Higgs-Teilchens in sogenannte Bottom-Quarks zweifelsfrei nachzuweisen.
Neutrinos
Der Ursprung von Neutrinos aus den Tiefen des Weltalls blieb bislang rätselhaft. Forscher machten nun eine mögliche Quelle aus.
Quantentechnologien
In der 263. Folge unseres Podcasts erklärt Friedemann Reinhard, was Quantensensoren sind und was sie besser können als ihre klassischen Gegenstücke.
Neutrinoexperimente
In Karlsruhe geht die Neutrinowaage KATRIN in Betrieb. Physiker wollen damit herausfinden, wie viel eines der häufigsten Elementarteilchen im Universum wiegt.
Im Teilchenbeschleuniger SuperKEKB in Japan prallen Elektronen und deren Antiteilchen aufeinander, um Hinweise auf eine Physik jenseits des Standardmodells zu liefern.
Quantenphysik
Mithilfe von mehr als 100 000 Freiwilligen bestätigen Wissenschaftler, dass die Quantenphysik gegen eine Grundannahme der klassischen Physik verstößt.
Lichtquellen
In der 260. Folge unseres Podcast erklärt Markus Drescher, wie sich Laserlicht erzeugen lässt und welche Rolle es in unserem Alltag und in der Grundlagenforschung spielt.
Quantensimulatoren
Wissenschaftlern ist es gelungen, die quantenmechanischen Eigenschaften einer Atomwolke auch nach einer starken Expansion zu erhalten.
Kernuhren
Der Atomkern des Elements Thorium-229 soll zukünftig als Taktgeber für einen neuartigen Typ von Atomuhren dienen.
Chemische Synthese
Forschern ist es gelungen, zwei einzelne Atome mithilfe von Laserlicht kontrolliert miteinander reagieren zu lassen.
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.
Teilchenphysik
In der 255. Folge unseres Podcasts spricht Hannah Petersen über einen exotischen Materiezustand, der nur unter extremen Bedingungen auftritt – so wie sie etwa Bruchteile von Sekunden nach dem Urknall herrschten.
Physikalische Größen
In der 250. Folge unseres Podcasts erklärt Claus Kiefer von der Universität Köln, wie sich der Zeitbegriff im Lauf der Zeit wandelte – und warum man heute glaubt, dass Zeit auf der fundamentalen Ebene nicht existiert.
Lichtstreuung
Experimente zeigen, dass die mittlere Weglänge von Lichtteilchen in klaren und trüben Flüssigkeiten überraschenderweise immer gleich ist.
Quantenmechanik
In der 248. Folge spricht Robert Moshammer vom Max-Planck-Institut für Kernphysik in Heidelberg über einen quantenmechanischen Effekt, der subatomare Teilchen durch eigentlich unüberwindbare Barrieren „tunneln“ lässt.
Teilchen
Die Fusion von exotischen Teilchen aus schweren Quarks könnte theoretisch bis zu zehnmal mehr Energie liefern als die Fusion von Wasserstoffkernen.
Elektron
Physiker beobachteten mithilfe kurzer Laserpulse eine verblüffende Dynamik von Photoelektronen in Halbleitern.
European XFEL
Am 1. September wurde der European XFEL – der weltweit leistungsfähigste Röntgenlaser – offiziell eröffnet.
Neutrinoexperiment
Erstmals konnten Wissenschaftler eine bereits vor Jahrzehnten vorhergesagte Wechselwirkung von Neutrinos mit Atomkernen nachweisen.
Nach dem Zusammenstoß von Goldionen in einem Teilchenbeschleuniger entstand ein Quark-Gluon-Plasma, das unvorstellbar rasant rotierte.
Forscher legen einen neuen Wert für die Protonenmasse vor, der genauer ist als der bisherige Literaturwert – und von diesem abweicht.
Wissenschaftler untersuchten die atomare Struktur eines intakten Viruspartikels erstmals mit einem Röntgenlaser.
Durch ultraschnelle Lichtblitze haben Forscher die quantenmechanischen Eigenschaften eines freien Elektrons vollständig bestimmt.
Die starke Ionisation eines Moleküls mit einem Röntgenlaser liefert wichtige Erkenntnisse für die Analyse von Biomolekülen.
Physiker haben mithilfe eines Rasterkraftmikroskops erstmals ermittelt, wie stark die Wasserstoffbrückenbindung zwischen zwei Molekülen ist.
Der größte Röntgenlaser der Welt erzeugt sein erstes Laserlicht – im Herbst soll der wissenschaftliche Experimentierbetrieb beginnen.
Forscher beobachten durch Zusammenstöße von Protonen im Experiment ALICE die kleinsten Bausteine der Materie.
Nur in extrem seltenen Fällen können Lichtteilchen miteinander kollidieren. Wissenschaftler haben dieses Phänomen kürzlich erstmals beobachtet.
Verschränkung
Forscher erzeugten drei verschränkte Photonen und untersuchten deren Eigenschaften, die eine wichtige Rolle in quantenmechanischen Anwendungen spielen.
GERDA
Auch die zweite Phase des GERDA-Experiments liefert keine Hinweise darauf, dass Neutrinos ihre eigenen Antiteilchen sind.
In Experimenten konnten Physiker zeigen, dass manche Atomkerne spontan ihre Form ändern. Im Podcast erklärt Norbert Pietralla, wie das möglich ist.
Wissenschaftler erzeugen erstmals einen Zeitkristall, der wie ein normaler Kristall periodisch angeordnet ist – nur nicht im Raum, sondern in der Zeit.
Maßgeschneiderte Linse korrigiert winzige Fehler in der bisher verwendeten Optik und bündelt den Strahl eines Röntgenlasers so stärker als zuvor.
Forscher konnten Quantenfluktuationen beeinflussen und anschließend winzige Regionen in der Raumzeit nachweisen, die leerer sind als das absolute Nichts.
Teilchenphysiker Peter Mättig über den auffälligen Ausreißer in den Messdaten des LHC, hinter dem kein neues Teilchen steckt, sondern statistischer Zufall.
Antimaterie
Neue Messungen bestätigen die Symmetrie zwischen Materie und Antimaterie mit hoher Genauigkeit.
Forscher haben eine neuartige Glasfaser entwickelt – sie leitet Licht allein aufgrund ihrer Verdrehung und bringt es so auf spiralförmige Bahnen.
Mit ultrakalten Atomen erzeugen Wissenschaftler „Quantentröpfchen“, die neue Einblicke in die Natur und das Verhalten ultrakalter Atome eröffnen.
Neues Rastertunnelmikroskop filmt extrem schnelle Bewegungen eines Moleküls auf atomarer Ebene.
Was in einem Atom passiert, wenn eines der Elektronen herausgelöst wird, haben Physiker nun mit bisher unerreichter Genauigkeit untersucht.
Neue Messungen bestätigen die Symmetrie zwischen Materie und Antimaterie: Proton- und Antiprotonmasse stimmen innerhalb der Messgenauigkeit überein.
Forscher berechneten die Masse des Axions – eines Teilchens, das bisher nur in der Theorie existiert und als Kandidat für Dunkle Materie gehandelt wird.
Komplexe Magnetstrukturen bringen Elektronenpakete auf Schlängelkurs, um intensive Röntgenpulse mit verschiedenen Energien zu erzeugen.
Elementarteilchen
Als präziseste Waage der Welt soll das Experiment KATRIN die genaue Masse der häufigsten Elementarteilchen im Universum bestimmen.
Physik hinter den Dingen
Ob man Polarlichter nicht nur sehen, sondern auch hören kann, war lange umstritten. In den vergangenen Jahren lieferten Studien neue Erkenntnisse über dieses Phänomen.
Im BASE-Experiment sind Forscher dem entscheidenden Unterschied zwischen Materie und Antimaterie auf der Spur.
Ein neu entwickelter Laser verwendet grün fluoreszierende Proteine zur Erzeugung von Laserlicht. Malte Gather erzählt im Interview, wie das funktioniert.
Ein Quantensystem aus sechs Atomen gelangt schnell ins thermische Gleichgewicht, obwohl es isoliert ist.
Neutrino
Mit dem Teilchendetektor IceCube konnten Forscher zeigen, dass eine bisher nur hypothetische Art von Neutrinos wohl nicht existiert.
Eine mikroskopisch kleine Ringstruktur versetzt lineare Lichtwellen in Rotation.
Peter Baum von der LMU München beschreibt im Interview ein neues Elektronenmikroskop, das elektromagnetische Felder abbilden kann.
Forscher beobachten innerhalb eines speziellen Aufbaus von Nanoröhrchen eine rein elektronische Anziehung zwischen zwei Elektronen.
Neue Theorie zeigt, dass Ladungswellen an Oberflächen eine klassisch verbotene Emission von Lichtteilchen ermöglichen.
Im Interview erklärt der Forscher Sangam Chatterjee, wie sich mithilfe eines speziellen Moleküls infrarotes in weißes Licht umwandeln lässt.
Wie die Bausteine von Atomen miteinander wechselwirken, beschreibt die Quantenchromodynamik. Um die Gleichungen dahinter exakt zu lösen, wenden Physiker einen Trick an.
Wechselwirkung von Elektronen und Laserlicht verursacht Echoeffekt, der die Qualität der Röntgenpulse verbessert.
Forscher manipulieren Mikrowellen so, dass ihr gemeinsamer Zustand dem einer Schrödinger-Katze entspricht, die gleichzeitig an zwei Orten ist.
Die zwischen Edelgasatomen wirkenden Van-der-Waals-Kräfte sind teils größer als von der Theorie vorhergesagt.
Wissenschaftler bestimmten erfolgreich die Struktur eines Proteins, das sich in einem frei in der Luft schwebenden Flüssigkeitstropfen befand.
Physiker finden nuklearen Anregungszustand im Element Thorium für eine zehnfach genauere Zeitmessung.
Forscher entwickeln die Grundlage für neuartige Elektronenmikroskope, die nicht nur extrem kleine Strukturen, sondern auch sehr schnelle Prozesse sichtbar machen sollen.
Mit einem schnell getakteten Laser konstruieren Forscher eine Lichtquelle, die sich aus der Sicht eines Detektors mit Überlichtgeschwindigkeit bewegt.
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.
Wie ein universelles Spinmodell nahezu alle Phänomene der klassischen Physik beschreiben kann, erzählt die Quantenphysikerin Gemma De las Cuevas.
Durch die Wechselwirkung zwischen Lichtteilchen und Elektronenenschwingungen wollen Forscher die Bestandteile von Flüssigkeiten bestimmen.
Verbesserte Methode erweitert Kristallographie-Verfahren deutlich, um bisher unbekannte Molekülstrukturen entschlüsseln zu können.
Forscher am CERN messen mit neuer Genauigkeit, dass die Ladung von Antiwasserstoff-Atomen geringer als der milliardste Teil der Elementarladung ist.
Forscher entwickeln neuen Ansatz, um Werkstoffe, Gase und biologisches Gewebe einfacher mit Wärmestrahlung untersuchen zu können.
Wissenschaftler kühlen Lithiumatome so stark ab, dass sie das von Pauli formulierte Ausschließungsprinzip direkt beobachten können.
In einem Bose-Einstein-Kondensat aus Rubidiumatomen trennten Physiker zwei überlagerte Wellenpakete einen halben Meter voneinander.
Der Physik-Nobelpreis 2015 wurde die Entdeckung der Neutrinooszillationen geehrt. Es ist bereits der vierte Nobelpreis für die Neutrinophysik in 30 Jahren.
Mehrfach ionisierte Argon-Atome senden extrem kurze Pulse mit Wellenlängen unter 13 Nanometern aus – Neue Lichtquelle für die Analyse schneller Prozesse in Atomen, Molekülen und Nanostrukturen
Forscher beobachteten mit einem Mikroskop, wie vier Atome in einem Lichtgitter miteinander quantenmechanisch verschränkt sind.
Vakuumfluktuationen sind virtuelle Teilchen, die aus dem Nichts entstehen und sofort wieder verschwinden. Forscher haben sie nun erstmals vermessen.
Neuartige Lichtquelle erzeugt monochromatisches Licht durch eine mit Farbstoffmolekülen und Nanoteilchen versetzten Absorptionsschicht.
Physiker haben erstmals einen seltenen radioaktiven Zerfall beobachtet – den sogenannten Doppelgammazerfall eines angeregten Kernzustands.
Prototyp soll zeigen, dass Beschleuniger auch in kompakter Form und mit Terahertzstrahlung funktionieren.
Mit Teilchenbeschleunigern stellen Physiker superschwere Elemente her, die schnell wieder zerfallen. Ab einer bestimmten Anzahl von Protonen und Neutronen hoffen sie auf längere Lebenszeiten.
Wie sich Materiewellenpakete in ihrem eigenen Gravitationsfeld bewegen, analysieren Physiker anhand der Ausbreitung von Lichtwellen in Glas.
Forscher am Caltech haben ein schwingendes Plättchen in einen „gequetschten“ Quantenzustand mit verringerter Ortsunschärfe gebracht.
Forscher verbessern die Qualität und Energiedichte von Laserpulsen im harten Röntgenbereich.
Eine neue Methode ermöglicht es, effizienter nach exotischen Elementarteilchen zu suchen.
Gleich dreifach wurde jetzt die kürzlich gemeldete Entdeckung des exotischen Teilchens bestätigt.
Protonen und Antiprotonen zeigen keine Anzeichen für Verletzung der CPT-Symmetrie.
Forscher haben ein 1929 vorhergesagtes exotisches Teilchen in einem winzigen Kristall entdeckt.
Die beiden großen Experimente H1 und ZEUS am Teilchenbeschleuniger HERA veröffentlichen ihre kombinierte Datenanalyse.
Forscher haben den Quanten-Spin-Hall-Effekt erstmals auch bei Photonen nachgewiesen.
Forscher konnten zum fünften Mal ein Tau-Neutrino in einem Strahl aus Myon-Neutrinos messen. Damit hat das OPERA-Experiment seine Aufgabe erfüllt.
Nahe dem absoluten Nullpunkt untersuchen Physiker Stoßprozesse zwischen Atomen und Molekülen, wie sie beispielsweise auch im Weltall stattfinden.
Neue kombinierte Datenauswertung von CMS und LHCb bestätigt Vorhersagen zum B-Mesonen-Zerfall.
Mit dem Experiment IceCube weisen Forscher nahezu masselose Elementarteilchen aus der Milchstraße und anderen Galaxien nach.
Neue Computersimulationen führen zu einer genaueren Berechnung des Massenunterschieds der Bestandteile von Atomkernen.
In drei Artikeln schildern Physiker, welche Arbeiten während der Betriebspause am LHC durchgeführt wurden und welche wissenschaftlichen Erkenntnisse man sich in der zweiten Laufzeit erhofft.
LHC-Experiment
Mit dem Fund des Higgs-Bosons sind nun alle Teilchen im Standardmodell der Teilchenphysik nachgewiesen. Es gilt also, neue Physik zu entdecken.
Quelle: https://www.weltderphysik.de/service/suche/
