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Materie
Nano-Optik umfasst optische Methoden, mit denen sich einzelne Nanoteilchen und Nanostrukturen herstellen, untersuchen und manipulieren lassen.
Ein im Mai 2011 eröffnetes Forschungslabor in der Schweiz schirmt Erschütterungen, elektromagnetische Felder und Lärm hocheffizient ab.
Leben
Die physikalischen Grundlagen der Wechselwirkung der Ionen mit Gewebe sorgt für den entscheidenden Vorteil gegenüber herkömmlicher Bestrahlungstechnik.
Die TV-Röhre arbeitet nach dem selben Prinzip wie die Teilchentherapie, allerdings arbeitet die Ionenbestrahlung auch fein abgestuft im Dreidimensionalen.
Es ist nicht einfach, in einen laufenden Motor zu schauen, da jedes Fenster das Betriebsverhalten ändert. Doch ein Neutronenstrahl ermöglicht einzigartige Bilder.
Das Prinzip eines Rasterkraftmikroskops ist denkbar einfach. Im einfachsten Fall liegt die Sonde auf der Probe wie die Nadel eines Schallplattenspielers auf einer Schallplatte.
Teilchen
Die Entdeckung von winzigen Schwarzen Löchern in Extra-Raumdimensionen wäre eine wissenschaftliche Sensation und würde unser Weltbild revolutionieren.
Röntgenstrahlung eignet sich sowohl als Werkzeug bei der Herstellung von immer kleineren Strukturen als auch als Sonde für Strukturuntersuchungen.
18 europäische Staaten tragen die ESRF gemeinsam und sichern ihren Forschern damit den Zugang zu einer der drei stärksten Quellen für Synchrotronstrahlung auf der Welt.
Universum
Das Weltraumobservatorium Herschel wird neue Beobachtungen im Fern-Infrarot-Bereich ermöglichen und die Strahlung von interstellaren Staub- und Gaswolken vermessen.
Die potentielle Energiequelle Kernfusion findet nur in einem ultraheißen Plasma statt – extrem starke Magnetfelder sind nötig, um dieses Plasma zu bändigen.
Wenn ein intensiver Laserstrahl auf Materie trifft, kann er diese in ein Plasma verwandeln. Laserplasmen können sogar als Teilchenbeschleuniger dienen.
Seit hundert Jahren versuchen Forscher, mithilfe der kosmischen Strahlung etwas über die Strukturen der Materie im Kleinen und des Universums im Großen zu erfahren.
Die Quantentheorie behauptet, dass der Zustand mikroskopischer Objekte vor einer Messung nicht nur nicht bekannt, sondern völlig unbestimmt ist.
Phänomene wie der Übergang vom Metall zum Isolator sind geprägt von Quanteneigenschaften der Stoffe. Meist müssen diese bei wenigen Grad Kelvin studiert werden.
Jede Sekunde rasen unzählige kosmische Neutrinos durch die Erde – nahezu ungehindert. Ihre Detektion ist eine mühsame, aber viel versprechende Aufgabe.
Woher kommen wir? Wohin gehen wir? Wie ist der Kosmos beschaffen? Diese Fragen beschäftigen die Menschen seit Jahrtausenden.
Die kosmische Hintergrundstrahlung ist ein Überrest aus der Zeit des Urknalls. Mit dem Satelliten COBE haben Wissenschaftler sie erstmals vermessen.
Ein internationales Forscherteam am Max-Planck-Institut für Quantenoptik hat zum ersten Mal Elektronen beobachetet, die aus einem Atom „heraustunneln“.
Der Nachweis von Neutrinos aus weit entfernten Quellen erfordert riesige Detektoren. Sie bestehen aus Sensoren, die in tiefen Gewässern oder im Eis angeordnet werden.
Chaos und Ordnung
Das Verhalten von deterministischen chaotischen Systemen ist unvorhersagbar, obwohl es durch bekannte Bewegungsabläufe vorherbestimmt ist.
Selbstorganisation und Strukturbildung sind Eigenschaften von Vielteilchensystemen. Die dabei waltenden Ordnungsprinzipien sind erst teilweise verstanden.
Am Hochfeldmagnetlabor in Grenoble entdeckten Physiker 1980 den Quanten-Hall-Effekt. Fünf Jahre später erhielt Klaus von Klitzing dafür den Nobelpreis für Physik.
Für Einstein war die chaotische Bewegung von Elektronen in Atomen ein Argument gegen das Quantenmodell der Elektronenhüllen. Doch hier irrte Einstein.
Die klassische Astronomie nutzte nur sichtbares Licht von Himmelskörpern. Mittlerweile sind Beobachtungen von vielen Spektralbereichen und kosmischen Teilchen Routine.
Das Bild vom Aufbau der Materie von Demokrit (460–371 v. Chr.) bis Bohr (1885–1962)
Die Spintronik verheißt die Grenzen der herkömmlichen Halbleitertechnologie zu übertreffen. In Zukunft könnten Spinwellen-Solitonen die Daten im Computer superschnell übertragen.
Die Masse entscheidet – so einfach lässt sich die Entwicklung der Sterne charakterisieren. Was wann und wie aus einem Stern wird, hängt letztlich von seiner Masse ab.
Das Weltraumteleskop Kepler soll die Suche nach Planeten bei anderen Sternen revolutionieren – und erstmals erdähnliche Planeten in großer Zahl aufspüren.
Bei der Spin-Elektronik sollen nicht nur die elektrische Ladung, sondern auch die Eigenrotation (Spin) von Elektronen und Atomkernen zur Verarbeitung und Kodierung von Informationen verwendet werden.
Neun Staaten werden FAIR gemeinsam errichten. Sie haben im Oktober 2010 ein entsprechendes völkerrechtliches Abkommen unterzeichnet.
Wie sieht der Zollstock der Astronomen aus für Entfernungen innerhalb unserer Galaxie aus?
Selbst im Teleskop erscheinen Sterne nur als Lichtpunkte. Woher wissen die Astronomen also eigentlich, wie groß Sterne sind?
Carola Meyer sperrt Spins in Käfige aus Kohlenstoff-Molekülen und ist von der männlichen Übermacht in der Quantenphysik nicht zu beeindrucken.
Viele Aspekte der starken Kraft sind bereits erforscht – aber viele Fragen bleiben: zum Beispiel die nach der Art des Zusammenhalts der Quarks in den Kernbausteinen.
Noch ist unser blauer Planet etwas Besonderes. Doch die Erde könnte ihren Sonderstatus schon bald verlieren, denn immer mehr Explaneten werden entdeckt.
Wie misst man die riesigen Entfernungen zu anderen Galaxien und ihren Sternen?
Die Datenspeicherung verlangt nach immer kleineren magnetischen Strukturen. Doch es reicht nicht, herkömmliche Technik einfach auf einen kleineren Maßstab zu übertragen.
Aufgrund der in Ferromagneten vorhandenen „Austauschwechselwirkung“ unterscheidet sich die Energie von Elektronen mit verschiedenen Spin-Richtungen.
Manche Sterne haben mehr als hundertmal soviel Masse wie die Sonne. Bisher ist völlig unklar, wie Sterne überhaupt so massereich werden können.
In den 1960er Jahren begann man bei DESY, die an Teilchenbeschleunigern erzeugte Synchrotronstrahlung für Forschungszwecke zu nutzen.
Ein Gebiet der Quantenoptik befasst sich damit, ultrakurze Laserpulse zu erzeugen. Forscherteams ist es gelungen, Pulse mit einer Dauer von wenigen Femtosekunden herzustellen.
Technik
Hochtemperatur-Brennstoffzellen arbeiten bei Temperaturen bis zu 1000 Grad Celsius. Besonders geeignet sind solche Anlagen für kleine stationäre Kraftwerke.
Nanopartikel mit einem Durchmesser von wenigen Milliardstel Metern könnten die Basis für eine einfache Produktion von Katalysatoren für Brennstoffzellen liefern.
Logistiker arbeiten mit ausgeklügelten Verteilnetzen. In Zukunft können GPS-Technik, Funkchips und vielleicht ein unterirdisches Rohrpostsystem den Lieferverkehr noch effizienter machen.
Droht ein Fahrzeug bei zu schneller Kurvenfahrt auszubrechen, dann kann es durch ESP in der Frühphase durch gezieltes Abbremsen einzelner Räder wieder stabilisiert werden.
1992 gingen die ersten beiden Experimente an der Elektron-Proton-Speicherringanlage HERA in Betrieb: H1 in der Halle Nord und ZEUS im Süden.
Die Röntgenblitze des European XFEL ermöglichen es, chemische Reaktionen mit atomarer Auflösung zu filmen, ebenso wie die Entstehung von Feststoffen.
Im XFEL werden Elektronen auf hohe Energien gebracht und anschließend durch spezielle Magnetanordnungen gelenkt, in denen sie Röntgenlichtblitze aussenden.
Die Entscheidung für HERA war für DESY in vielerlei Hinsicht Neuland. Zum Beispiel gab es noch keinen Großbeschleuniger mit Supraleitungs-Technologie.
Der HERA-Speicherring bei DESY in Hamburg ist weltweit die einzige Beschleunigeranlage dieser Größe, die mitten in einer Großstadt betrieben wird.
Bilder, die wieder übermalt wurden, oder historische Dokumente, die unter einem neueren Text verborgen sind - durch Röntgenfluoreszenz lassen sie sich sichtbar machen.
Bei der Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA) wird eine Probe dazu angeregt, Fluoreszenzröntgenstrahlung abzugeben. So lässt sich die Zusammensetzung der Probe ermitteln.
Zylindrischer Rumpf, zwei Flügel und großes Leitwerk: Seit Jahrzehnten wird jedes Passagierflugzeug nach dem gleichen Grundprinzip konstruiert. Doch diese Form könnte sich bald grundlegend wandeln.
Um den extrem selten wechselwirkenden Teilchen auf die Spur zu kommen, braucht man ausgeklügelte Nachweissysteme. Diese befinden sich meist tief unter der Erde.
In Freie-Elektronen-Lasern werden Elektronen auf hohe Energien beschleunigt und in speziellen Magnetanordnungen zur Aussendung intensiver Lichtblitze gebracht.
Der European XFEL wird hochintensive ultrakurze Röntgenblitze mit den Eigenschaften von Laserlicht erzeugt.
Damit der Schienenverkehr seine große Bedeutung auch in Zukunft behalten kann, arbeiten deutsche Wissenschaftler und Ingenieure an immer sparsameren und dennoch schnellen Zügen.
Die starke Bündelung des Laserstrahls, kombiniert mit seiner hohen Lichtintensität, eröffnet ihm überall dort Anwendungsgebiete, wo man masselose Lineale braucht.
0,000 000 000 000 000 001 Sekunden: So unvorstellbar kurz ist eine Attosekunde. Mit solch kurzen Lichtpulsen sollen Vorgänge im Inneren eines Atoms sichtbar werden.
Erde
Sehr tiefe Basstöne können Menschen nicht wahrnehmen – einen Nutzen ziehen sie aus diesen Schallwellen trotzdem. Denn anhand dieses Infraschalls lassen sich Kernwaffentests aufspüren.
Die Ozonschicht, die uns vor übermäßiger UV-Strahlung schützt, hat nicht nur über dem Südpol ein Loch. Auch über der Arktis wird sie immer dünner, wie Ballonmessungen zeigen.
Werden leichte, geladene Teilchen durch ein Magnetfeld abgelenkt, senden sie tangential zur Bewegungsrichtung elektromagnetische Wellen aus - die Synchrotronstrahlung.
Von der Idee zum Weltprojekt: die wichtigsten Meilensteine auf dem Weg zum International Linear Collider ILC.
Der Satellit GOCE vermisst das Schwerefeld der Erde mit bisher unerreichter Präzision. Die Messungen benutzen Geologen, Geodäten, Ozeanographen und Glaziologen.
Pflanzenschutzmittel tauchen sowohl in Boden und Grundwasser auf als auch in weit entfernten Regionen in Luft, Regen oder Nebel. Jülicher Forscher können ihre Ausbreitung simulieren.
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.
Der Bau ist ein ingenieurstechnisches Meisterstück: Hydraulische Stützen verhindern, dass die Neumayer-Station im Schnee der Antarktis versinkt. Sie dient der Erforschung des Südkontinents.
Die Wissenschaft von den Erdbeben – die Seismologie – war Ende des vergangenen Jahrhunderts noch eine kleine, beobachtende Fachrichtung. Mittlerweile hat sie sich zu einem internationalen Großunternehmen entwickelt.
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.
Spätestens seit dem 2. Weihnachtsfeiertag 2004, als gewaltige Wogen die Küsten des Indischen Ozeans verheerten, sind Tsunamis auch hierzulande jedem ein Begriff. Die Ursache eines Tsunamis ist meist ein Seebeben.
Untersuchungen mit Synchrotronstrahlungsquellen liefern den Grund für Beschränkungen bei der Herstellung dünner Halbleiterschichten aus einem organischen Material.
Für Einsätze in Arktis und Antarktis spezialisiert: Die Basler BT-67, das Polarforschungsflugzeug des Alfred-Wegener-Instituts. Welche Aufgaben hat das im Herbst 2007 in Dienst gestellt Forschungs- und Transportflugzeug?
Das Magnetfeld der Erde entsteht im flüssigen äußeren Eisenkern in etwa 3000 Kilometer Tiefe. Durch den Wärmefluss vom Erdkern in den Gesteinsmantel setzt sich das flüssige Eisen in Bewegung.
Verlauf und Stärke des Magnetfeldes an der Erdoberfläche und im Außenraum der Erde verraten, wie der „Erddynamo“ funktioniert, der das beobachtete Magnetfeld erzeugt.
Physik hinter den Dingen
Wer eine Sternschnuppe sieht, darf sich etwas wünschen – sagt der Volksmund. Was aber sind Sternschnuppen?
Um Meteoriteneinschläge besser zu verstehen, stellen Forscher diese Ereignisse einfach im Labor nach.
Sonnensystem
Meteoroide sind Gesteinsbrocken im Sonnensystem, die auf die Erdatmosphäre treffen, als Meteor aufleuchten und schließlich als Meteorit auf der Erde einschlagen können.
Lange dachten Forscher, vom Wind aufgepeitschte Meereswellen könnten kaum höher werden als 15 Meter. Doch sie irrten sich. Die sogenannten Freak Waves können sich bis zu 35 Meter hoch auftürmen.
Fusionsforschung
Im Interview berichtet Elisabeth Wolfrum, wie sich Ausbrüche und Schäden durch das Plasma in Fusionsanlagen verhindern lassen.
Wie Forscher erstmals Teilchen beobachtet haben, die nur aus vier Neutronen bestehen, berichtet Thomas Aumann im Interview.
Lebensfreundliche Umgebungen bieten nur sonnenähnliche Sterne. Ab etwa anderthalb Sonnenmassen ist die Lebensdauer zu kurz für die Entstehung von Leben.
Mit verschiedenen Methoden haben sich Wissenschaftler darangemacht, die Entwicklung des Klimas zu verstehen und für die Zukunft abzuschätzen.
Wissenschaftsjahr
Seit 2000 wird in Deutschland alljährlich ein neues „Jahr der Wissenschaften“ ausgerufen. Öffentlichkeit und Wissenschaft sollen dabei miteinander ins Gespräch kommen.
Materialforschung
Im Interview erklärt Matthias Sperl, warum ein Astronaut auf der Internationalen Raumstation ISS insgesamt 64 Betonproben angerührt hat.
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.
Mit der C-14-Methode – auch Radiokohlenstoffdatierung oder Radiokarbonmethode genannt – bestimmen nicht nur Archäologen das Alter von Funden.
Wenn sich am Strand das Wasser ganz langsam zurückzieht, dann hat der Mond seine unsichtbare Hand im Spiel. Doch wie kommen die Höhe und die Dauer der Gezeiten im Einzelnen zustande?
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.
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.
Quantenmechanische Effekte von Atomen spielen bei vielen Phänomenen eine Rolle, etwa bei der Suprafluidität oder bei Einstein-Bose-Kondensaten.
Gammastrahlung bildet das kurzwellige Ende des elektromagnetischen Spektrums. Ihre Wellen haben die höchsten Frequenzen und die höchsten Energien.
Im Jahr 2022 beschreitet das Wissenschaftsjahr neue Wege: Dieses Mal steht kein einzelnes Thema im Fokus, sondern die Fragen aller Bürgerinnen und Bürger!
Ultraschall
Im Interview berichtet Christian Böhm, wie moderne Methoden aus der Erdbebenforschung die Medizin bereichern.
Klimaforschung
Im Interview erklärt Mahyar Mohtadi, wie der Westpazifik den Monsun reguliert und was sich in Zukunft ändern wird.
Welt der Physik
Am Ende eines Jahres blicken wir noch einmal auf die physikalischen Highlights der vergangenen zwölf Monate zurück.
James Webb Space Telescope
Im Interview berichtet Oliver Krause über das James-Webb-Weltraumteleskop, das am 25. Dezember ins All startete.
Nanotechnologie
Im Interview berichtet Carsten Ronning, wie er und sein Team ultraschnelle Prozesse in Nanodrähten untersucht haben.
Wissenschaftsfestival
Beim alljährlichen Festival „Highlights der Physik“ präsentieren Wissenschaftler in Ausstellungen, Vorträgen und Experimenten ihre Forschung.
Radioblitze
Im Interview spricht Laura Spitler über die spannende Geschichte der Schnellen Radioblitze und die Suche nach ihrer Ursache.
Quelle: https://www.weltderphysik.de/service/suche/
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