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Technik
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.
So seltsam die Gegenstände der Quantentheorie auch anmuten, ihre Phänomene und Effekte werden heute von uns im täglichen Leben und in der Forschung ganz selbstverständlich genutzt.
Teilchenphysik
Das Standardmodell der Teilchenphysik beschreibt alle bekannten Elementarteilchen sowie deren Wechselwirkungen. Doch es sind noch einige Fragen offen.
Erde
Erst im Lauf des 20. Jahrhunderts wurde das durchschnittliche Verhalten der Atmosphäre enträtselt und es gibt immer noch viel zu entdecken – nicht nur in der Luft.
Teilchen
Am Anfang waren nur Wasserstoff und Helium. Die schweren natürlich vorkommenden Atome werden in den Sternen produziert – und im Labor geht es noch weiter.
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.
Wissenschaftsfestival
Beim alljährlichen Festival „Highlights der Physik“ präsentieren Wissenschaftler in Ausstellungen, Vorträgen und Experimenten ihre Forschung.
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.
In den letzten Jahrzehnten gelangen Ingenieuren große Fortschritte beim Bau von Windkraftanlagen, sodass Windräder an Land bereits Leistungen von sechs Megawatt liefern.
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...
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.
Alljährlich verleiht die Königlich Schwedische Akademie der Wissenschaften in Stockholm den Physiknobelpreis. Hier stellen wir die Preisträger der vergangenen Jahre vor.
Im Kleinsten scheinen die Dinge zu verschwimmen. Licht kann als Teilchen oder als Welle auftreten, Ort und Geschwindigkeit lassen sich nicht gleichzeitig beliebig genau messen.
Universum
Den weitaus größten Anteil an der Gesamtdichte von Materie und Energie im Universum macht ein Energiefeld aus, das den Kosmos beschleunigt auseinander treibt – die Dunkle Energie.
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?
Exoplaneten
Noch ist unser blauer Planet etwas Besonderes. Doch immer mehr Planeten bei anderen Sternen werden entdeckt, die erdähnlich und lebensfreundlich sein könnten.
Wissenschaftsjahre
Seit 2000 wird in Deutschland alljährlich ein neues „Jahr der Wissenschaften“ ausgerufen. Öffentlichkeit und Wissenschaft sollen dabei miteinander ins Gespräch kommen.
Das Universum soll zu fast 27 Prozent aus Dunkler Materie bestehen, doch was sich dahinter verbirgt, ist bislang noch völlig unklar.
Dieser Forschungsbereich umfasst unter anderem Analysen der Struktur und Dynamik von Festkörpern sowie den Aufbau und das Verhalten von Makromolekülen.
Mit Teilchenbeschleunigern gehen Wissenschaftler der Frage nach, was die fundamentalen Bausteine der Materie sind und welche grundlegenden Kräfte zwischen diesen wirken.
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.
Worüber ließe sich besser reden als über das Wetter? Doch selbst die Fachleute, die Meteorologen, wissen noch längst nicht alles über Wind und Wolken.
Forschung – gefördert vom BMBF
Das Bundesministerium für Bildung und Forschung fördert zahlreiche Projekte der physikalischen Grundlagenforschung. Wir stellen einige davon vor.
Neutrinos sind neben Photonen die häufigsten Teilchen im Universum und zugleich äußerst unscheinbar und rätselhaft.
Die Gravitation eines Schwarzen Lochs ist derart stark, dass selbst Licht nicht mehr entweichen kann.
Berufe in der Physik
Die meisten Physiker würden es nach dem Abi wieder tun: Physik studieren. Was steckt dahinter, und was kann man werden?
Elektrischer Strom wird durch Umwandlung aus anderen Energieformen gewonnen und zum Speichern meist wieder umgewandelt.
Erneuerbare Energien
Um Sonnenlicht in elektrischen Strom umzuwandeln, gibt es im Wesentlichen zwei verschiedene Wege: Photovoltaik und Solarthermie.
Materie
Graphen besteht aus einer einzigen Lage wabenförmig angeordneter Kohlenstoffatome, ist aber zugfester als Stahl, fast durchsichtig, elektrisch leitend und vielfältig nutzbar.
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.
Elementarteilchen
Als präziseste Waage der Welt soll das Experiment KATRIN die genaue Masse der häufigsten Elementarteilchen im Universum bestimmen.
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.
Stauseen, Gezeitenströmungen und Flussläufe sind die effizientesten Möglichkeiten um Strom aus Wasserkraft zu erzeugen.
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.
Wissenschaftsjahre werden national oder international zu einem Thema ausgerufen und von den beteiligten Instituten mit vielen Veranstaltungen und Aktionen unterstützt.
Eine der großen Fragen der Teilchenphysik ist, woher die Elementarteilchen ihre Masse bekommen. Unter Verdacht steht das Higgs-Teilchen.
Mit neuen Technologien wollen Wissenschaftler dies zunehmende Mobilität auch in Zukunft möglichst günstig und zugleich klimafreundlich gewährleisten.
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.
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.
Ob die Kernfusion eine langfristige Energieversorgung der Menschheit garantieren kann, ist noch Gegenstand der Forschung.
Teleskope auf entlegenen Bergen, Forschungssatelliten im Weltraum: Nacht für Nacht, Tag für Tag versuchen Astronomen, die Geheimnisse des Universums zu entdecken.
Sterne gibt es unzählig im Universum. Sie sind die Elementfabriken im Kosmos. Je nach ihrer Masse kann die Entwicklung und Lebensdauer ganz unterschiedlich sein.
Vom Erdkern bis zum äußersten Rand der Atmosphäre, von den Tropen bis zu den Polen – die Physik unseres Planeten entfaltet sich in vielgestaltigen Phänomenen.
Milliarden von Sternen bilden die Galaxien, die sich wiederum zu Galaxienhaufen zusammenschließen. Manchmal kommt es dabei auch zu gigantischen Kollisionen.
Aus den Tiefen des Kosmos kommt nicht nur Licht – also elektromagnetische Strahlung – zu uns: Die Erde ist einem ständigen Bombardement von Teilchen ausgesetzt.
Ob Staubkörner, Asteroiden, Kometen oder Zwergplaneten: Unser Sonnensystem ist von unzähligen kleinerer Objekte bevölkert. Manche kollidieren mit anderen Himmelskörpern, andere werden von Raumsonden besucht.
Der alltägliche Sprachgebrauch von „astronomischen Zahlen“ meint Werte, die mit normalem Verstand nicht fassbar sind. Wie misst man „astronomischen Entfernungen“?
Welt der Physik
Am Ende eines Jahres blicken wir noch einmal auf die physikalischen Highlights der vergangenen zwölf Monate zurück.
Es gibt überzeugende Hinweise, dass das Standardmodell der Teilchenphysik eines Tages überholt werden muss. Die Physiker haben bereits Konzepte für die Zukunft parat.
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.
Obwohl die Erfindung des Lasers im Jahr 1960 auf den Ergebnissen reiner Grundlagenforschung beruht, hat er längst seinen festen Platz in unserem Alltag.
Quantenmechanische Effekte von Atomen spielen bei vielen Phänomenen eine Rolle, etwa bei der Suprafluidität oder bei Einstein-Bose-Kondensaten.
Fliegen geladene Teilchen in einem Magnetfeld um die Kurve, so geben sie Strahlung ab. Diese Strahlung wird heute zu Forschungszwecken genutzt.
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.
Einige Materialien zeigen keinen elektrischen Widerstand mehr, wenn man sie unterhalb einer bestimmten Temperatur abkühlt. Aus vielen Bereichen der Forschung ist diese sogenannte Supraleitung nicht mehr wegzudenken.
Das Licht, das wir sehen können, ist nur ein kleiner Teil des sogenannten elektromagnetischen Spektrums.
Metamaterialien sind künstlich hergestellte Werkstoffe mit optischen, elektrischen oder magnetischen Eigenschaften, die in der Natur nicht vorkommen.
Ingenieure und Industriedesigner fordern immer mehr von Werkstoffen. Die Materialforschung liefert dabei die Zutaten für die Produkte der Zukunft.
Immer wieder haben sich Physik und Biologie in der Vergangenheit getroffen, aber auch wieder voneinander entfernt. Zuletzt kamen sie sich zunehmend näher.
Die Natur besitzt mächtige Selbstheilungskräfte, bei manchen Lebewesen können sogar ganze Gliedmaßen nachwachsen. Doch Säugetiere wie der Mensch brauchen auch Hilfsmittel.
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.
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.
Erhitzt man Materie immer mehr, so entsteht irgendwann ein Plasma. Dieser vierte Materiezustand ist auch für technische Anwendungen von Interesse.
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.
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.
Seit 2006 verfügt unser Sonnensystem nur noch über acht Planeten: Merkur, Venus, Erde, Mars, Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun.
Inzwischen gibt es zahlreiche Orte, an denen sich Physik anfassen, ausprobieren und verstehen lässt.
Die von Albert Einstein postulierten Verzerrungen der Raumzeit erlauben einen völlig neuen Zugang zum Universum.
Wetter
Wie entstehen Gewitter und warum geht die Vorhersage oft schief? Und wie entstehen Kugelblitze? Antworten auf diese und weitere Fragen rund ums Thema finden Sie hier.
Physik hinter den Dingen Physik hinter den Dingen Der Alltag steckt voller spannender Physik. Wie eine Mikrowelle das...
Veranstaltungen
Vielen Dank für Ihren Veranstaltungsvorschlag, den wir gerne prüfen werden. Es kann einige Tage dauern, bis die Veranstaltung in unserem Kalender erscheint. Für eventuelle Rückfragen wenden Sie sich bitte an veranstaltungen(at)weltderphysik.de ...
Quantenpunkte bestehen typischerweise aus tausend bis zehntausend Atomen eines Halbleiters und besitzen erstaunliche physikalische Eigenschaften.
Den Löwenanteil an der globalen Stromerzeugung halten nach wie vor fossil befeuerte Kraftwerke. Wegen der günstigen Brennstoffe zählt dieser Weg zur Stromgewinnung noch zu den wirtschaftlichsten.
Archiv
In Kernkraftwerken wird durch die Spaltung von Urankernen Energie gewonnen. Dass dieser Prozess nicht unter allen Bedingungen ungefährlich ist, wurde zuletzt in den Folgen des schweren Erdbebens vor Japan am 11.3.2011 deutlich.
„Physik vor Ort“ zeigt Veranstaltungsreihen, Workshops, Wettbewerbe bei denen die Physik allgemein verständlich vorgestellt und manchmal zum Mitmachen eingeladen wird.
Sie bedecken rund siebzig Prozent des Erdballs und reichen an manchen Orten mehr als zehn Kilometer in die Tiefe – die Ozeane.
Zwergplaneten sind runde Himmelskörper, die allerdings ihre Umlaufbahn nicht von anderen Himmelskörpern freigeräumt haben.
Seit Anfang der 60er Jahre ist der Mars regelmäßiges Ziel unbemannter Raummissionen, die trotz vieler Rückschläge bis in die heutige Zeit weiter geführt werden. Aktuell umkreisen drei Orbiter den Roten Planeten und zwei Rover erkunden die Oberfläche...
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.
Biologen vertrauen seit langem auf den Blick durch Lichtmikroskope. Physiker entwickeln immer bessere Methoden, um das Auflösungsvermögen weiter zu erhöhen.
Der LHC ist der derzeit leistungsfähigste Beschleuniger der Welt. Hier bringen Physiker Teilchen bei bisher unerreichten Energien zum Zusammenstoß.
Physik im Spielfilm
Dan Brown beschreibt in seinem Buch „Illuminati“, wie mit gestohlener Antimaterie aus dem Forschungszentrum CERN der Vatikan bedroht wird. Auch in der Verfilmung des Buches wird dieses Thema aufgegriffen. Wir erläutern, was sich physikalisch hinter...
Sie sind ein mächtiges Werkzeug bei der Erkundung der Naturgesetze und beim Blick ins Innere der Materie: die Teilchenbeschleuniger.
Mit Streuversuchen erforschen Physiker die Materie. Die Wahl geeigneter Teilchen und Energien ist dabei ebenso wichtig wie die des richtigen Detektors.
Kometen oder Schweifsterne sind kleine Himmelskörper, die in Sonnennähe einen leuchtenden Schweif entwickeln.
Asteroiden umkreisen die Sonne wie Planeten, sind aber deutlich kleiner. Sie liegen von der Größe zwischen den Meteoroiden und den Zwergplaneten.
Meteoroide sind Gesteinsbrocken im Sonnensystem, die auf die Erdatmosphäre treffen, als Meteor aufleuchten, und schließlich als Meteorit auf der Erde einschlagen können.
Die Raumsonde Dawn erforscht die beiden größten Objekte des Asteroidengürtels: Den Protoplaneten Vesta und den Zwergplaneten Ceres.
Pluto, einstmals einer der neun Planeten, ist seit 2006 als Zwergplanet klassifiziert.
Seit 2006 ist New Horizons auf dem langen Weg zu Pluto. Mitte des Jahres 2015 soll sie sehr nahe an Pluto und seinem Mond Charon vorbeifliegen und danach den Kuipergürtel untersuchen.
Im Frühjahr 2012 häufen sich die Ergebnisse bei der Suche nach erdähnlichen extrasolaren Planeten.
Im Jahr 2011 erzielte der LHC großte Fortschritte bei der Suche nach dem Higgs. Die Ära des Space-Shuttles ging zu Ende.
Mit einem Durchmesser von über fünftausend Kilometern ist Titan der größte Saturnmond.
Seitdem Galileo Galilei das auffällige Ringsystem um Saturn 1610 entdeckte, bietet es Astronomen ein spannendes Forschungsfeld.
Enceladus ist geologisch aktiv: Sogenannte Kryovulkane speien hohe Fontänen aus Wassereispartikeln gen Himmel.
Saturn besitzt neben Titan und Enceladus noch sechzig weitere Monde.
Der Gasriese ist der zweitgrößte Planet im Sonnensystem und zeichnet sich durch seine ausgeprägten Ringe aus.
Ob Vortrag, Science Slam oder Lange Nacht der Wissenschaft – in unserem Veranstaltungskalender finden sich Termine in ganz Deutschland.
In Brennstoffzellen lässt sich umweltfreundlich Energie speichern. Physikerinnen und Physiker helfen dabei, die Technologie zu verfeinern.
Quelle: https://www.weltderphysik.de/service/suche/
