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Der Bereich umfasst unter anderem Analysen der Struktur und Dynamik von Festkörpern oder zum Aufbau und 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.
Exoplaneten
Noch ist unser blauer Planet etwas Besonderes. Doch immer mehr Planeten bei anderen Sternen werden entdeckt, die erdähnlich und lebensfreundlich sein könnten.
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.
Erde
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.
Wissenschaftsjahre
Seit 2000 wird in Deutschland alljährlich ein neues „Jahr der Wissenschaften“ ausgerufen. Öffentlichkeit und Wissenschaft sollen dabei miteinander ins Gespräch kommen.
Wissenschaftsfestival
Beim alljährlichen Festival „Highlights der Physik“ präsentieren Wissenschaftler der Öffentlichkeit anhand von Ausstellung, Vorträgen und Experimenten ihre Forschung.
Elementarteilchen
Als präziseste Waage der Welt soll das Experiment KATRIN die genaue Masse der häufigsten Elementarteilchen im Universum bestimmen.
Forschung – gefördert vom BMBF
Das Bundesministerium für Bildung und Forschung fördert zahlreiche Projekte der physikalischen Grundlagenforschung. Wir stellen einige davon vor.
Technik
Es gibt zwei grundlegende Arten Strom aus Sonnenenergie zu gewinnen: Solarzellen gewinnen direkt elektrischen Strom aus dem Sonnenlicht und mithilfe von Solarthermie verdampfen Flüssigkeiten, um Turbinen anzutreiben.
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...
In den letzten Jahrzehnten gelangen Ingenieuren große Fortschritte beim Bau von Windkraftanlagen, sodass Windräder an Land bereits Leistungen von sechs Megawatt liefern.
Stauseen, Gezeitenströmungen und Flussläufe sind die effizientesten Möglichkeiten um Strom aus Wasserkraft zu erzeugen.
Wer Energie verbraucht, belastet die Umwelt. Welt der Physik dokumentiert das Maß der Umweltbelastung bei der Nutzung der verschiedenen Ressourcen und die Möglichkeiten des Umwelt– und Klimaschutzes.
Elektrischer Strom wird durch Umwandlung aus anderen Energieformen gewonnen und zum Speichern meist wieder umgewandelt.
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.
Wer gewonnene Energie nicht verschwenden will, muss sie speichern lernen. Das heißt, Strom, Wärme oder Brennstoffe ineinander umzuwandeln und die Verluste möglichst klein zu halten.
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.
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.
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.
Wissenschaftsjahre werden national oder international zu einem Thema ausgerufen und von den beteiligten Instituten mit vielen Veranstaltungen und Aktionen unterstützt.
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.
Welt der Physik
Am Ende eines Jahres blicken wir noch einmal auf die physikalischen Highlights der vergangenen zwölf Monate zurück.
Die Gravitation eines Schwarzen Lochs ist derart stark, dass selbst Licht nicht mehr entweichen kann.
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.
Materie
Graphen besteht aus einer einzigen Lage wabenförmig angeordneter Kohlenstoffatome, ist aber zugfester als Stahl, fast durchsichtig, elektrisch leitend und vielfältig nutzbar.
Sie kommen unzählig aus der Sonne und dem All: Neutrinos sind die häufigsten Teilchen im Universum und zugleich äußerst unscheinbar und rätselhaft.
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.
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.
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.
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.
Metamaterialien sind künstlich hergestellte Werkstoffe mit optischen, elektrischen oder magnetischen Eigenschaften, die in der Natur nicht vorkommen.
Leben
Immer wieder haben sich Physik und Biologie in der Vergangenheit getroffen, aber auch wieder voneinander entfernt. Zuletzt kamen sie sich zunehmend näher.
Es gibt überzeugende Hinweise, dass das Standardmodell der Teilchenphysik eines Tages überholt werden muss. Die Physiker haben bereits Konzepte für die Zukunft parat.
Das Licht, das wir sehen können, ist nur ein kleiner Teil des sogenannten elektromagnetischen Spektrums.
Die Natur besitzt mächtige Selbstheilungskräfte, bei manchen Lebewesen können sogar ganze Gliedmaßen nachwachsen. Doch Säugetiere wie der Mensch brauchen auch Hilfsmittel.
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.
Ingenieure und Industriedesigner fordern immer mehr von Werkstoffen. Die Materialforschung liefert dabei die Zutaten für die Produkte der Zukunft.
Ob die Kernfusion eine langfristige Energieversorgung der Menschheit garantieren kann, ist noch Gegenstand der Forschung.
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.
Berufe in der Physik
Die meisten Physiker würden es nach dem Abi wieder tun: Physik studieren. Was steckt dahinter, und was kann man werden?
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 dem „Standard-Modell“ haben die Physiker ein mächtiges Werkzeug zur Hand, mit dem sich die Welt der Elementarteilchen erklären lässt. Trotzdem sind Fragen offen.
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.
Nobelpreis für Physik
Alljährlich verleiht die Königlich Schwedische Akademie der Wissenschaften in Stockholm den Nobelpreis. Hier stellen wir die Preisträger aus der Kategorie Physik vor.
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.
Teleskope auf entlegenen Bergen, Forschungssatelliten im Weltraum: Nacht für Nacht, Tag für Tag versuchen Astronomen, die Geheimnisse des Universums zu entdecken.
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.
Seit 2006 verfügt unser Sonnensystem nur noch über acht Planeten: Merkur, Venus, Erde, Mars, Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun.
Aus den Tiefen des Kosmos kommt nicht nur Licht – also elektromagnetische Strahlung – zu uns: Die Erde ist einem ständigen Bombardement von Teilchen ausgesetzt.
Der alltägliche Sprachgebrauch von „astronomischen Zahlen“ meint Werte, die mit normalem Verstand nicht fassbar sind. Wie misst man „astronomischen Entfernungen“?
Die Erforschung des Erdtrabanten findet auch nach der bemannten Mondfahrt mit zahlreichen Weltraummissionen statt.
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.
Ob Staubkörner, Asteroiden, Kometen oder Zwergplaneten: Unser Sonnensystem ist von unzähligen kleinerer Objekte bevölkert. Manche kollidieren mit anderen Himmelskörpern, andere werden von Raumsonden besucht.
Inzwischen gibt es zahlreiche Orte, an denen sich Physik anfassen, ausprobieren und verstehen lässt.
Das Universum soll zu fast 27 Prozent aus Dunkler Materie bestehen, doch was sich dahinter verbirgt, ist bislang noch völlig unklar.
Die von Albert Einstein postulierten Verzerrungen der Raumzeit erlauben einen völlig neuen Zugang zum Universum.
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?
Ob metallischer Glanz, Rost oder Reibung – die obersten Atomschichten einer Substanz bestimmen wesentlich, wie sie aussieht, wie sie reagiert und wozu sie alles nützlich sein kann.
Der Magnetismus bildet unter anderem die Grundlage von Festplattenspeichern in der Computertechnik und macht Untersuchungen mit Kernspintomografie möglich.
Da sich sowohl die anorganische als auch die organische Materie aus den gleichen Bausteinen zusammensetzt, treffen in der Nanowelt die Fachbereiche Physik, Biologie und Chemie aufeinander.
Neutronen werden verwendet, um Struktur und Eigenschaften von Materialien aufzuklären.
2010
2009
2008
2007
2006
2005
Impressum
Impressum Angaben gemäß § 5 TMG: Deutsche Physikalische Gesellschaft e.V. Hauptstraße 5 53604 Bad Honnef Telefon: (0 22 24) 92 32-0 Fax: (0 22 24) 92 32-50 E-Mail: Deutsche Physikalische...
Rastersondenmikroskope gewähren uns einen Einblick in die Welt der Atome und Moleküle. Sie können dort zwar auch nicht „sehen“, aber sie tasten sich durch den Nanokosmos.
Mit FAIR entsteht in Darmstadt ein Zentrum für die Forschung mit Ionen und Antiprotonen, das einzigartige Einblicke in die Struktur der Materie ermöglichen wird.
Archiv
Mit dem letzten Start der Raumfähre Atlantis, am 8. Juli 2011 beendete die NASA nach 30 Jahren ihr Space-Shuttle-Programm.
Im Jahr 1912 entdeckte der Physiker Max von Laue gemeinsam mit Walter Friedrich und Paul Knipping die Röntgenbeugung an Kristallen. Heute werden sowohl Synchrotronstrahlung als auch Neutronen zur Analyse von Kristallen, Werkstoffen oder Biomolekülen...
Bei der Röntgenfluoreszenzanalyse verwenden Forscher Synchrotronstrahlung, um die Elemente in einer Probe zu bestimmen.
Die Milchstraße besteht aus mehr als hundert Milliarden Sternen – einer davon ist unsere Sonne. Trotz ihrer relativen Nähe gibt sie bis heute zahlreiche Rätsel auf.
2011
Ein nicht unerheblicher Teil der von uns genutzten Energie geht in Form von Wärme verloren. Thermoelektrische Materialien könnten diese Verlustwärme in Strom umwandeln und dadurch wieder nutzbare Energie erzeugen.
Teilchen Teilchen ...
Auf dem 2600 Meter hohen Cerro Paranal in der chilenischen Atacamawüste thront ein riesiges Observatorium: das Very Large Telescope.
In der Spintronik zeigen Elektronen, dass sie für weit mehr verwendet werden können als nur für Elektronik, nämlich wenn ihr Spin genutzt wird.
15 Jahre lang prallten im Teilchenbeschleuniger HERA bei DESY in Hamburg Elektronen und Protonen aufeinander. Im Sommer 2007 endete die Datennahme.
Worüber ließe sich besser reden als über das Wetter? Doch selbst die Fachleute, die Meteorologen, wissen noch längst nicht alles über Wind und Wolken.
Mit dem HASYLAB zählt das Forschungszentrum DESY zu den weltweit wichtigsten Adressen für die Forschung mit Synchrotronstrahlung.
Bis heute wurde das Elektronenmikroskop stetig weiter entwickelt und ist ein wertvolles Instrument zur Untersuchung der Materie.
Eis, wohin das Auge schaut, beißende Kälte und heftige Stürme – die Polargebiete gehören zu den unwirtlichsten Regionen der Erde. Um sie zu erforschen, bedarf es spezieller Hilfsmittel.
Preise, Politik und Institutionen
Quelle: https://www.weltderphysik.de/service/suche/
