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European XFEL
Im Interview erzählt Ralf Röhlsberger, wie der Röntgenlaser European XFEL bei der Entwicklung von Kernuhren hilft.
Physik hinter den Dingen
Sie soll seidig glänzen und im Mund zart schmelzen – nicht nur die Zutaten sind entscheidend für die perfekte Schokolade, auch die Physik spielt eine wichtige Rolle.
Manche Brillen färben sich im Sonnenlicht selbst ein. Das liegt an Molekülen oder Kristallen, die auf UV-Strahlung reagieren.
Frühling, Sommer, Herbst und Winter existieren nur, weil die Erdachse geneigt ist. Doch auch andere Faktoren beeinflussen die jahreszeitlichen Schwankungen des Wetters.
Himmelsbeobachtung
Abend- und Morgenstern sind ein und derselbe Himmelskörper. Und dabei handelt es sich gar nicht um einen Stern, sondern um einen Planeten.
Teilchenbeschleuniger
Der LHC ist der derzeit leistungsfähigste Beschleuniger der Welt. Hier bringen Physiker Teilchen bei bisher unerreichten Energien zum Zusammenstoß.
Im Interview berichtet Andreas Hoecker von den Vorbereitungen für die dritte Betriebsphase des Large Hadron Collider.
Mit einer Wärmepumpe lassen sich Gebäude besonders energieeffizient beheizen. Möglich macht das ein Prinzip, das auch in Kühlschränken zum Einsatz kommt.
Die Luftfeuchtigkeit ist nicht die einzige Größe, um den Wasserdampfgehalt der Luft zu charakterisieren. Ein alternatives Maß dafür ist der Taupunkt.
Sogenannte Latentwärmespeicher halten uns im Winter warm – indem sie ein Phänomen der Thermodynamik nutzen.
Forschung – gefördert vom BMBF
Um einen extrem seltenen Teilchenzerfall aufzuspüren, wollen Wissenschaftler das Experiment GERDA unter dem Gran-Sasso-Massiv in Italien erweitern.
Raumfahrt
Am 21. Juli 1969 setzte Neil Armstrong erstmals einen Fuß auf den Erdtrabanten. Jahrelang hatte die NASA die viertägige Reise geplant – und bereitet nun weitere Missionen vor.
Ein genauer Blick auf unser Wärmeempfinden zeigt, dass sich unsere Haut keineswegs als Thermometer eignet.
Luftfeuchtigkeit
Der Winter ist nicht nur kalt, sondern auch trocken – zumindest im warmen Zimmer. Der Grund: Die kalte Luft, die von draußen kommt, enthält kaum Wasserdampf.
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?
Wenn Wassertröpfchen in den Wolken gefrieren, entstehen winzige Eiskristalle. Diese können zu stattlichen Schneeflocken heranwachsen – wenn die richtigen Bedingungen herrschen.
Metall gehört nicht in den Mikrowellenofen, heißt es oft. In der Tat können dünne und spitze Metallgegenstände dort Funken auslösen. Doch es gibt eine Ausnahme.
Mond
Von der Erde aus ist die Rückseite des Mondes nie zu sehen. Verantwortlich dafür ist ein Effekt der Gezeitenkräfte, die von unserem Planeten ausgeübt werden.
Müsste die Bewegung der Himmelskörper nicht ständig durch eine Kraft angetrieben werden, damit sie nicht zum Stillstand kommen?
Romantik und Anmut strahlt ein Sonnenuntergang aus, doch dieses Spektakel dauert nicht viel länger als zwei bis drei Minuten. Doch wie lang genau?
Heiß oder kalt? Das hängt von der durchschnittlichen Energie ab, mit der sich Teilchen in einem Gas, einer Flüssigkeit oder einem Festkörper bewegen.
IceCube
Im Interview berichtet Elisa Resconi, wie sich erstmals eine Neutrinoquelle in unserer direkten kosmischen Nachbarschaft aufspüren ließ.
Im Interview erzählt Klaus Helbing, wie mit dem IceCube-Observatorium erstmals hochenergetische Neutrinos aus der Milchstraße entdeckt wurden.
Tagsüber erscheint der wolkenlose Himmel blau, abends jedoch orange bis rot. Das Geheimnis dahinter liegt in der Art, wie das Sonnenlicht in der Atmosphäre gestreut wird.
Mit der C-14-Methode – auch Radiokohlenstoffdatierung oder Radiokarbonmethode genannt – bestimmen nicht nur Archäologen das Alter von Funden.
Wer eine Sternschnuppe sieht, darf sich etwas wünschen – sagt der Volksmund. Was aber sind Sternschnuppen?
In der Nacht vom 27. auf den 28. Juli fand die längste totale Mondfinsternis dieses Jahrhunderts statt. Hier erklären wir, was sich dabei am Himmel abspielt.
Phänomene der Thermodynamik
Entropie begrenzt die Umwandlung von thermischer Energie in mechanische Energie. Dadurch sorgt sie für Irreversibilität.
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.
Herbstzeit ist Nebelzeit. Damit der Wasserdampf in der Luft zu Tröpfchen kondensiert, muss sich die Luft abkühlen oder die Feuchte zunehmen.
Wenn in der Ferne eine flimmernde Wasserfläche auftaucht, sollte man seinen Augen nicht unbedingt trauen – vielleicht handelt es sich um eine Luftspiegelung.
Ob nun auf einer CD-ROM Musik, Videos oder Computerprogramme gespeichert sind – ein Laserstrahl entlockt den bunt schillernden Scheiben ihre Daten; das Phänomen der Interferenz hilft dabei.
Wettervorhersagen sind mit den Jahren immer genauer geworden. Aber mit Gewittern tun sich Meteorologen nach wie vor schwer. Wie entstehen Gewitter und warum bereiten sie Probleme?
Technik
Weltweit streben Physiker nach immer genaueren Uhren – ob für die Navigation per Satellit oder die Überprüfung fundamentaler Naturgesetze.
Teilchen
Der Physik-Nobelpreis 2015 wurde die Entdeckung der Neutrinooszillationen geehrt. Es ist bereits der vierte Nobelpreis für die Neutrinophysik in 30 Jahren.
Anders als in Kraftwerken, in denen man etwa Kohle oder Gas verbrennt, wird sich in Kernkraftwerken die bei der Spaltung von Atomkernen freiwerdende Energie zunutze gemacht.
Ob man Polarlichter nicht nur sehen, sondern auch hören kann, war lange umstritten. In den vergangenen Jahren lieferten Studien neue Erkenntnisse über dieses Phänomen.
Holzkohle galt beim Grillen immer als der bessere, weil klimaneutrale und somit ökologischere Brennstoff. Ist sie aber nicht.
Farben
Kommt nach einem Regenschauer die Sonne zum Vorschein, bildet sich oft ein Regenbogen am Himmel. Erklären lässt sich das farbenfrohe Lichtspiel mit den Grundlagen der Optik.
Klimaanlagen basieren auf dem gleichen Konzept wie Kühlschränke: Ein zirkulierendes Kältemittel verdampft und kondensiert wieder. Dabei wird der Innenraum gekühlt.
Treffen geladene Teilchen von der Sonne auf Moleküle in der Erdatmosphäre, erhellen Polarlichter – auch Nordlichter genannt – den Nachthimmel.
Mikrowellenherde funktionieren ohne Kontakt zu einer Wärmequelle. Denn hier werden Wassermoleküle durch Mikrowellenstrahlung hin- und hergedreht und erzeugen durch Reibung Wärme.
Thermodynamik
Im Interview erklärt Dietmar Block, wie sich die Grundlagen der Thermodynamik anhand eines Modellsystems erforschen lassen.
Globale Epedemien – Pandemien – werden erst durch die Reisemuster der modernen Menschen möglich. Die wenigen, die weit reisen, können Krankheitserreger in kürzester Zeit weltweit verteilen.
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.
In den letzten Jahrzehnten gelangen Ingenieuren große Fortschritte beim Bau von Windkraftanlagen, sodass Windräder an Land bereits Leistungen von sechs Megawatt liefern.
Geringere Emissionen sollen die Ozonschicht retten, aber es ist unklar, ab wann sich diese genau erholen wird.
Die Ozonschicht in 15 bis 30 Kilometern Höhe schützt das Leben auf der Erde vor der UV-Strahlung der Sonne. Durch Schadstoffe kommt es zum Ozonabbau.
Um den schwachen Schein der Milchstraße zu sehen, müssen wir uns an einen dunklen Ort fernab der Stadtbeleuchtung begeben. Was aber ist die Milchstraße?
Mehrmals im Jahr erscheint der Mond besonders groß und hell – ein Phänomen, das mit der Umlaufbahn des Monds um die Erde zusammenhängt.
Nach dem Umrühren von Tee bildet sich in der Mitte der Tasse ein kleines Häufchen aus Teeblättern. Schon Albert Einstein beschäftigte sich mit diesem Teetasseneffekt.
Neutrinos
Der Ursprung von Neutrinos aus den Tiefen des Weltalls blieb bislang rätselhaft. Forscher machten nun eine mögliche Quelle aus.
CMS-Kollaboration am LHC veröffentlicht erste Ergebnisse: Vierte Generation von Elementarteilchen scheint unwahrscheinlich.
Neues Teilchen bei 125 GeV in ATLAS und CMS gefunden.
Entdeckung des neuen Teilchens macht es extrem unwahrscheinlich, dass eine vierte Generation von elementaren Materieteilchen existiert.
Am LHC haben Physiker den direkten Zerfall des Higgs-Teilchens in zwei Fermionen nachgewiesen – im Einklang mit dem Standardmodell der Teilchenphysik.
Zeitmessung
Physiker haben eine hochpräzise Atomuhr für den Weltraum entwickelt, mit der sich unter anderem die Genauigkeit von Navigationsdaten verbessern lässt.
Mithilfe von Glasfaserkabeln und Laserlicht verglichen Forscher die Genauigkeit von verschiedenen Atomuhren mit einer Rekordpräzision.
Kernuhren
Der Atomkern des Elements Thorium-229 soll zukünftig als Taktgeber für einen neuartigen Typ von Atomuhren dienen.
Eine hochgenaue Atomuhr, die in einen Anhänger passt – mit dieser Neuentwicklung können Forscher nun die Erde vermessen.
Photovoltaik
Eine neue Methode, um Perowskitschichten in Solarzellen zu kombinieren, erhöht deren Wirkungsgrad und Haltbarkeit.
Erderwärmung
Die globale Erwärmung hat auch Folgen für das künftige Potenzial von Wind-, Solar- und Wasserkraftwerken, wobei es regional starke Unterschiede geben dürfte.
Wissenschaftler verbessern Genauigkeit der gemessenen Teilchenenergie – übereinstimmend mit Prognosen des Standardmodells.
Physiker stellen einen neuen Rekord für die Präzision einer Atomuhr auf, indem sie Strontiumatome in ein dreidimensionales Lichtgitter einsperren.
Eine zusätzliche Schutzschicht ermöglicht es erstmals, mit Perowskitsolarzellen länger als fünf Jahre Solarstrom ohne große Verluste zu erzeugen.
Regenerative Energien
Neue Analysen zeigen, wie viel leiser Rotorblätter mit speziell aufgefächerten Hinterkanten sind.
In den Morgenstunden sind Perowskitsolarzellen besonders effizient. Das zeigt ein neues Testverfahren unter realitätsnahen Umweltbedingungen.
Ein neuer Prototyp verringert den Verlust von Ladungsträgern und zeigt gleichzeitig über viele Stunden einen hohen Wirkungsgrad.
Forscher legen einen neuen Wert für die Protonenmasse vor, der genauer ist als der bisherige Literaturwert – und von diesem abweicht.
Wissenschaftler berichten über das enorme Potenzial und die Realisierbarkeit einer bislang ungenutzten Stromquelle – der Verdunstung von Wasser.
Die Kopplung von zwei Ytterbium-Atomuhren sorgt für ein besonders gleichmäßiges Ticken der Uhren.
Neutrinoexperiment
Erstmals konnten Wissenschaftler eine bereits vor Jahrzehnten vorhergesagte Wechselwirkung von Neutrinos mit Atomkernen nachweisen.
Eine neue organische Solarzelle lässt fast die Hälfte des Sonnenlichts hindurch, während sie gut zehn Prozent des einfallenden Lichts in elektrischen Strom umwandelt.
Energiegewinnung
Winzige Nanofäden aus Proteinmolekülen erzeugen allein durch die Luftfeuchtigkeit genügend Energie, um Sensoren oder Leuchtdioden zu betreiben.
Aerodynamik
Einzelne Windräder liefern am meisten Strom, wenn der Wind frontal auf den Rotor trifft. Doch für größere Windparks gilt diese einfache Regel nicht mehr.
Durch die geschickte Wahl von Materialien steigern Wissenschaftler den Wirkungsgrad einer Tandemzelle auf 17,3 Prozent.
Mithilfe einer neuen elektrostatischen Reinigungsmethode lassen sich Solarmodule von abschattenden Staubschichten befreien.
Erde
Ein genauer Taktschlag von optischen Strontium-Gitteruhren ermöglicht sehr genaue Höhenmessungen.
Neutrino
Mit dem Teilchendetektor IceCube konnten Forscher zeigen, dass eine bisher nur hypothetische Art von Neutrinos wohl nicht existiert.
Universum
Sensoren des Experiments IceCube am Südpol finden keinen Zusammenhang zwischen Neutrinos aus dem All und Gammastrahlungsausbrüchen.
Neutrino-Observatorium IceCube weist erstmals hochenergetische Neutrinos aus den Tiefen des Alls nach.
Windenergie
Simulationen zeigen, dass bodennahe Windbrecher die Stromerzeugung in Windparks steigern können.
Ein neues Minikraftwerk erzeugt mithilfe der Wassermoleküle in feuchter Luft hohe elektrische Spannungen – und eignet sich damit als mobile Stromquelle.
Eine neue Solarzelle ist zehnfach dünner als herkömmliche Dünnschichtzellen – erreicht dank eines raffinierten Tricks aber dennoch einen hohen Wirkungsgrad.
Wissenschaftler erhaschen einen Blick ins Erdinnere – nicht etwa durch geologische Messungen, sondern mithilfe von Daten des Neutrinoobservatoriums IceCube.
Seit 2007 fahnden Forscher mit dem Experiment Borexino nach Neutrinos aus Fusionsreaktionen in der Sonne. Nun veröffentlichen sie eine umfassende Analyse der Messdaten.
GERDA
Auch die zweite Phase des GERDA-Experiments liefert keine Hinweise darauf, dass Neutrinos ihre eigenen Antiteilchen sind.
Borexino
Forscher wiesen erstmals nahezu masselose Elementarteilchen nach, die in der Sonne als Nebenprodukt einer seltenen Fusionsreaktion entstehen.
Nach dreijähriger Stagnation steigen die globalen Emissionen von Kohlendioxid im laufenden Jahr 2017 wieder an, da mehr fossile Brennstoffe verfeuert werden.
Preis geht an Francois Englert und Peter Higgs für die Entwicklung des Higgs-Mechanismus.
Spezielle Relativitätstheorie
Der Vergleich zweier Atomuhren bestätigt eine grundlegende Hypothese der Speziellen Relativitätstheorie.
Klimawandel
Durch den Klimawandel schmelzende Eismassen bremsen die Erddrehung und lassen Tage länger werden. Das beeinflusst auch die Zeitmessung.
Neue Forschungsergebnisse des IceCube Neutrino Observatory zeigen: Was Neutrinos angeht, unterscheidet sich unsere Galaxie offenbar von anderen.
Physikalische Größen
In der 327. Folge berichtet Robert Harlander, was Forscher bisher über das Phänomen „Masse” herausgefunden haben – von Newton über Einstein bis zum Fund des Higgs-Teilchens.
In der 278. Folge unseres Podcasts erklärt Fritz Riehle, warum Forscher auf dem gesamten Globus an einer neuen Generation von Atomuhren arbeiten.
Erneuerbare Energien
In der 337. Folge erklärt Christiane Becker, wie Solarzellen funktionieren und wie sich das Sonnenlicht damit möglichst effizient in elektrischen Strom umwandeln lässt.
In der 316. Folge erklärt Andreas Reuter, wie Windkraftanlagen funktionieren und welche Herausforderungen ihr Bau und Betrieb mit sich bringen.
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.
In der 331. Folge erklärt Michael Sterner, wie sich Energie speichern lässt und warum das für eine klimaneutrale Strom- und Wärmeversorgung wichtig ist.
Quelle: https://www.weltderphysik.de/service/suche/
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