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Ultrakurzzeitphysik
Lichtpulse, die nicht einmal eine billiardstel Sekunde andauern, erlauben einzigartige Einblicke in Atome und Moleküle.
Weltraummission
OSIRIS-REx entnahm Bodenproben vom erdnahen Asteroiden Bennu und wird diese voraussichtlich am 24. September auf der Erde abliefern.
Sterne
Die Milchstraße setzt sich aus mehr als hundert Milliarden Sternen zusammen – einer davon ist unsere Sonne.
Festkörperphysik
Viele Materialien leiten elektrischen Strom ohne jeden Widerstand – bislang allerdings nur unter extremen Bedingungen. Weltweit wird daran gearbeitet, das zu ändern.
Kosmologie
Eine rätselhafte Kraft scheint das Universum immer schneller auseinanderzutreiben. Verantwortlich dafür wird eine bisher unbekannte Energieform gemacht – Dunkle Energie.
Himmelsbeobachtung
Für astronomische Beobachtungen stellt die Erdatmosphäre ein Hindernis dar. Ein ungestörter Blick in den Sternenhimmel gelingt mit Teleskopen im Weltall.
Mit riesigen Spiegelteleskopen fangen Astronominnen und Astromomen das Licht von weit entfernten Sternen und anderen Himmelsobjekten ein.
Elementarteilchen
Das Verhalten aller bekannten Elementarteilchen und die zwischen ihnen wirkenden Kräfte beschreibt das Standardmodell der Teilchenphysik.
Rund achtzig Prozent der Materie im Universum bestehen offenbar aus einem unsichtbaren und bislang unbekannten Stoff.
Sonnensystem
Er ist nach der Sonne das größte Objekt im Sonnensystem, enthält mehr als doppelt so viel Masse wie alle anderen Planeten zusammen und besitzt die meisten Monde.
Menschen hinter der Forschung
Hinter jeder Erkenntnis über das Universum stecken Menschen, die jahrelang darauf hin gearbeitet haben. Wir stellen einige von ihnen vor.
Wissenschaftsjahr
Was sind Schwarze Löcher? Sind wir allein im Universum? Das Wissenschaftsjahr 2023 – Unser Universum richtet den Blick von der Erde ins All… und wieder zurück.
Energie
Seit Jahrzehnten arbeiten Wissenschaftler daran, die Kernfusion als Energiequelle zu erschließen. Einige Meilensteine haben sie dabei schon erreicht.
Neben Planeten und ihren Monden kreisen auch Millionen von kleineren Himmelskörpern – wenige Meter bis hin zu einigen Hundert Kilometern groß – um unsere Sonne.
Quantenmechanik
In vielen Technologien macht man sich bereits die besonderen Eigenschaften von Quantenteilchen zunutze. Doch Physiker wollen noch weitergehen und Quanteneffekte gezielt kontrollieren, um so neue Anwendungen zu ermöglichen.
Zu Beginn des 20. Jahrhunderts entdeckten Physiker die Quantenwelt. Die Gesetze, die in der Welt der Teilchen und Atome gelten, entpuppten sich als grundlegend anders als in der uns bekannten makroskopischen Welt.
Der Mond ist das auffälligste Objekt am nächtlichen Himmel – und neben der Erde der einzige Himmelskörper, den Menschen bislang betreten haben.
Das neue Observatorium beobachtet das Weltall im infraroten Licht und ermöglicht mit den Instrumenten an Bord spannende Einblicke – etwa in die ersten Galaxien im Kosmos oder in die Atmosphäre ferner Planeten.
Mit dem Event Horizon Telescope, einem Zusammenschluss von Radioteleskopen in aller Welt, gelang die erste Aufnahme eines supermassereichen Schwarzen Lochs.
Universum
Die Gravitation von Schwarzen Löchern ist derart stark, dass weder Materie noch Licht aus diesen Objekten entkommen kann.
Teilchenbeschleuniger
Der LHC ist der derzeit leistungsfähigste Beschleuniger der Welt. Hier bringen Physiker Teilchen bei bisher unerreichten Energien zum Zusammenstoß.
Erde
Mit verschiedenen Methoden haben sich Wissenschaftler darangemacht, die Entwicklung des Klimas zu verstehen und für die Zukunft abzuschätzen.
Eine der großen Fragen der Teilchenphysik war lange Zeit, woher die Elementarteilchen ihre Masse bekommen. Mit dem Higgs-Teilchen lässt sich dieses Rätsel lösen.
Physik für zu Hause
Auf dieser Seite präsentieren wir euch für die Zeit zu Hause eine Auswahl an digitalen Angeboten aus der Welt der Physik.
Energiespeicher
Mittlerweile werden jährlich mehrere Hundert Millionen Lithium-Ionen-Akkus in Smartphones und Laptops verbaut. Die Entwicklung dieser Batterien wird dieses Jahr mit dem Nobelpreis für Chemie gewürdigt.
Worüber ließe sich besser reden als über das Wetter? Doch selbst die Fachleute, die Meteorologen, wissen noch längst nicht alles über Wind und Wolken.
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.
Welt der Physik
Am Ende eines Jahres blicken wir noch einmal auf die physikalischen Highlights der vergangenen zwölf Monate zurück.
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.
Als präziseste Waage der Welt soll das Experiment KATRIN die genaue Masse der häufigsten Elementarteilchen im Universum bestimmen.
Die von Albert Einstein postulierten Verzerrungen der Raumzeit erlauben einen völlig neuen Zugang zum Universum.
Forschung – gefördert vom BMBF
Mit Teilchenbeschleunigern gehen Wissenschaftler der Frage nach, was die fundamentalen Bausteine der Materie sind und welche grundlegenden Kräfte zwischen diesen wirken.
Dieser Forschungsbereich umfasst unter anderem Analysen der Struktur und Dynamik von Festkörpern sowie den Aufbau und das Verhalten von Makromolekülen.
Astro- und Astroteilchenphysik befassen sich mit der Erforschung des Universums und seiner Bestandteile und verknüpfen unser Wissen von den größten Strukturen im Universum mit dem über seine kleinsten Bausteine.
Meteoroide sind Gesteinsbrocken im Sonnensystem, die auf die Erdatmosphäre treffen, als Meteor aufleuchten und schließlich als Meteorit auf der Erde einschlagen können.
Merkur ist nicht nur der kleinste, sondern auch der sonnennächste Planet in unserem Sonnensystem.
Venus und Erde gleichen sich zwar in Größe, Masse und chemischer Zusammensetzung, doch Oberfläche und Atmosphäre unterscheiden sich stark.
Teilchen
Die Kernphysik erforscht Strukturen, die aus Protonen und Neutronen hervorgehen, während sich die Hadronenphysik mit den Eigenschaften von allen Partikeln beschäftigt, die sich aus Quarks zusammensetzen.
Metamaterialien sind künstlich hergestellte Werkstoffe mit optischen, elektrischen oder magnetischen Eigenschaften, die in der Natur nicht vorkommen.
Das Bundesministerium für Bildung und Forschung fördert zahlreiche Projekte der physikalischen Grundlagenforschung. Wir stellen einige davon vor.
Am Anfang waren nur Wasserstoff und Helium. Die schweren natürlich vorkommenden Atome werden in den Sternen produziert – und im Labor geht es noch weiter.
In den vergangenen Jahrzehnten haben Wissenschaftler dem Mars bereits viele seiner Geheimnisse entlockt – und es werden immer mehr.
Graphen besteht aus einer einzigen Lage wabenförmig angeordneter Kohlenstoffatome, ist aber zugfester als Stahl, fast durchsichtig, elektrisch leitend und vielfältig nutzbar.
Leben
Wenn Ärzte schwach radioaktive Substanzen in den Körper einbringen, dann sammeln sich diese in den inneren Organen an. Das Besondere daran: Mit Radiopharmaka können zum Beispiel Erkrankungen der Schilddrüse sowohl erkannt als auch behandelt werden.
Kometen, Asteroiden oder Zwergplaneten – in unserem Sonnensystem gibt es neben den bekannten Planeten noch unzählige weitere Himmelskörper.
Seit 2006 gibt es in unserem Sonnensystem nur noch acht Planeten: Merkur, Venus, Erde, Mars, Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun.
Seit 2000 wird in Deutschland alljährlich ein neues „Jahr der Wissenschaften“ ausgerufen. Öffentlichkeit und Wissenschaft sollen dabei miteinander ins Gespräch kommen.
Mit bloßen Augen ist die Welt des Allerkleinsten nicht zu erkennen. Deshalb wird mit teils gigantischen Geräten nach dem Prinzip des Streuversuchs die Natur erforscht.
Als Spiegelbild der Materie sollte Antimaterie im Urknall zu gleichen Teilen entstanden sein wie die gewohnte Materie. Doch das Universum scheint nur aus Materie zu bestehen.
Sterne gibt es unzählig im Universum. Sie sind die Elementfabriken im Kosmos. Je nach ihrer Masse kann die Entwicklung und Lebensdauer ganz unterschiedlich sein.
Milliarden von Sternen bilden die Galaxien, die sich wiederum zu Galaxienhaufen zusammenschließen. Manchmal kommt es dabei auch zu gigantischen Kollisionen.
Teleskope auf entlegenen Bergen, Forschungssatelliten im Weltraum: Nacht für Nacht, Tag für Tag versuchen Astronomen, die Geheimnisse des Universums zu entdecken.
Im Innern der Erde zirkuliert das Magma in gewaltigen Konvektionszellen. Sie beeinflussen unter anderem auch die Entstehung von Erdbeben. Mit ausgefeilten Methoden versuchen Forscher die Dynamik des Erdballs zu enträtseln.
Aus den Tiefen des Kosmos kommt nicht nur Licht – also elektromagnetische Strahlung – zu uns: Die Erde ist einem ständigen Bombardement von Teilchen ausgesetzt.
Nach gängiger Theorie entstand das Universum vor etwa 14 Milliarden Jahren aus dem Urknall. Doch wie hat es sich bis heute entwickelt und wie sieht die Zukunft aus?
Der alltägliche Sprachgebrauch von „astronomischen Zahlen“ meint Werte, die mit normalem Verstand nicht fassbar sind. Wie misst man „astronomischen Entfernungen“?
Exoplaneten
Noch ist unser blauer Planet etwas Besonderes. Doch immer mehr Planeten bei anderen Sternen werden entdeckt, die erdähnlich und lebensfreundlich sein könnten.
Wie verändert sich das Klima der Erde? Das ist nicht die einzige Frage, die Meteorologen und Ozeanographen beschäftigt. Viele Vorgänge in der Atmosphäre und im Meer sind noch nicht detailliert geklärt.
Vom Erdkern bis zum äußersten Rand der Atmosphäre, von den Tropen bis zu den Polen – die Physik unseres Planeten entfaltet sich in vielgestaltigen Phänomenen.
Physik zum Anfassen
Inzwischen gibt es zahlreiche Orte, an denen sich Physik anfassen, ausprobieren und verstehen lässt.
Es gibt überzeugende Hinweise, dass das Standardmodell der Teilchenphysik eines Tages überholt werden muss. Die Physiker haben bereits Konzepte für die Zukunft parat.
Teilchenphysik
Neutrinos sind neben Photonen die häufigsten Teilchen im Universum und zugleich äußerst unscheinbar und rätselhaft.
Das Standardmodell der Teilchenphysik beschreibt alle bekannten Elementarteilchen sowie deren Wechselwirkungen. Doch es sind noch einige Fragen offen.
Technik
Mit neuen Technologien wollen Wissenschaftler dies zunehmende Mobilität auch in Zukunft möglichst günstig und zugleich klimafreundlich gewährleisten.
Ingenieure und Industriedesigner fordern immer mehr von Werkstoffen. Die Materialforschung liefert dabei die Zutaten für die Produkte der Zukunft.
Die Natur besitzt mächtige Selbstheilungskräfte, bei manchen Lebewesen können sogar ganze Gliedmaßen nachwachsen. Doch Säugetiere wie der Mensch brauchen auch Hilfsmittel.
Immer wieder haben sich Physik und Biologie in der Vergangenheit getroffen, aber auch wieder voneinander entfernt. Zuletzt kamen sie sich zunehmend näher.
Quantenmechanische Effekte von Atomen spielen bei vielen Phänomenen eine Rolle, etwa bei der Suprafluidität oder bei Einstein-Bose-Kondensaten.
Erhitzt man Materie immer mehr, so entsteht irgendwann ein Plasma. Dieser vierte Materiezustand ist auch für technische Anwendungen von Interesse.
Elektrischer Strom wird durch Umwandlung aus anderen Energieformen gewonnen und zum Speichern meist wieder umgewandelt.
Für die zivile Nutzung der Kernkraft muss man die enormen Energien, die bei der Kernspaltung freigesetzt werden, sicher kontrollieren. Welt der Physik erklärt die physikalischen Grundlagen und technischen Anforderungen an einen Kernreaktor und gibt…
Stauseen, Gezeitenströmungen und Flussläufe sind die effizientesten Möglichkeiten um Strom aus Wasserkraft zu erzeugen.
Fliegen geladene Teilchen in einem Magnetfeld um die Kurve, so geben sie Strahlung ab. Diese Strahlung wird heute zu Forschungszwecken genutzt.
Obwohl die Erfindung des Lasers im Jahr 1960 auf den Ergebnissen reiner Grundlagenforschung beruht, hat er längst seinen festen Platz in unserem Alltag.
Das Licht, das wir sehen können, ist nur ein kleiner Teil des sogenannten elektromagnetischen Spektrums.
Im Mai 2017 wurde am European XFEL – dem weltweit leistungsfähigste Röntgenlaser – erstmals Laserlicht erzeugt und am 1. September wurde der Freie-Elektronen-Laser offiziell eröffnet.
Die Erfindung des Transistors 1947 und der Kunstgriff der Dotierung brachten den Durchbruch für die Halbleiterindustrie.
Metalle sind extrem vielseitig. Sie leiten Strom und Wärme, sind bei Raumtemperatur entweder hochfest oder weich wie Butter. Metalle sind mit Abstand die häufigsten Elemente des Periodensystems.
In den letzten Jahrzehnten gelangen Ingenieuren große Fortschritte beim Bau von Windkraftanlagen, sodass Windräder an Land bereits Leistungen von sechs Megawatt liefern.
Erneuerbare Energien
Um Sonnenlicht in elektrischen Strom umzuwandeln, gibt es im Wesentlichen zwei verschiedene Wege: Photovoltaik und Solarthermie.
Unter der Erdoberfläche herrschen zum Teil sehr große Temperaturen. Damit verbunden sind enorme Mengen an Wärme, die in Gesteins- und Erdschichten sowie unterirdische Wasserreservoirs gespeichert sind.
Die Biomasse ist die älteste Energiequelle, die von den Menschen verwendet wird. Sie ist seit Jahrtausenden zum Heizen und Kochen in Gebrauch und war damit eine der wichtigsten Voraussetzungen für die Entwicklung unserer Zivilisation.
Die fossilen Energieträger, die heute zur Verfügung stehen, reichen vom Erdöl und Erdgas, über Stein- und Braunkohle bis hin zum Torf und zu den Methanhydraten in den Tiefen der Meere.
Im Jahr 2022 beschreitet das Wissenschaftsjahr neue Wege: Dieses Mal steht kein einzelnes Thema im Fokus, sondern die Fragen aller Bürgerinnen und Bürger!
Energie bietet die Natur genug, man muss sie nur nutzbar machen: Aus Sonne, Wind und Wasser, aus fossilen Brennstoffen, aus den Kernen der Atome. Die Physik liefert die Methoden dazu.
Wettbewerbe
Eigene Ideen entwickeln, an der Umsetzung tüfteln – und dann schauen, wie gut man im Vergleich zu anderen ist. Wettbewerbe beflügeln den Forschergeist und stärken die Teamfähigkeit.
Wissenschaftsfestival
Beim alljährlichen Festival „Highlights der Physik“ präsentieren Wissenschaftler in Ausstellungen, Vorträgen und Experimenten ihre Forschung.
Berufe in der Physik
Die meisten Physiker würden es nach dem Abi wieder tun: Physik studieren. Was steckt dahinter, und was kann man werden?
Preise
Alljährlich verleiht die Königlich Schwedische Akademie der Wissenschaften in Stockholm den Physiknobelpreis. Hier stellen wir die Preisträger der vergangenen Jahre vor.
Quelle: https://www.weltderphysik.de/service/suche/
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