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Von 2009 bis 2011 hat das Netzwerk fobinet der Deutschen Physikalischen Gesellschaft die Fortbildung von Lehrkräften im Bereich Physik unterstützt. Das Nachfolgeprogramm fobi-phi setzt diese Förderung nun fort.
Teilchen
Massimo Altarelli, geschäftsführender Direktor der European XFEL GmbH
Die Entwicklung der Quellen für Röntgenstrahlung zeigt, wie rasant sich die Leuchtstärke seit der Entdeckung der Synchrotronstrahlung an Teilchenbeschleunigern erhöht hat. Die Entwicklung des neuen Röntgenlasers bei DESY setzt diesen Aufwärtstrend…
Universum
Nuklidkarte mit den vollständig stabilen Kernen (schwarze Symbole) und den magischen Nukleonenzahlen. Die schwarze Grenzlinie markiert diejenigen Kerne, deren Existenz experimentell nachgewiesen worden ist. Die Farbskala zeigt, welche Produktionsrate…
Alte Sterne im Halo der Milchstraße zeigen eine Häufigkeitsverteilung der r-Prozess-Elemente zwischen Strontium und Blei, die der solaren Verteilung (grün) weitgehend entspricht. Dies gilt allerdings nicht für die leichteren Elemente. Um diese…
Entscheidende Flecken in der Hintergrundstrahlung: DASI (Degree Angular Scale Interferometer) Beobachtungen zeigen, dass 400.000 Jahre nach dem Urknall Strahlung und Materie nicht völlig gleichmäßig verteilt waren. Aus diesen Unregelmäßigkeiten haben…
Schema eines auf einem Spiegelkäfig basierenden Freie-Elektronen-Lasers zur Erzeugung von Infrarotstrahlung.
Die Elektronen treten in einem Freie-Elektronen-Laser mit der erzeugten Strahlungen in Wechselwirkung und gruppieren sich zu Scheiben ( microbunching ). Die Scheiben haben einen Abstand, der der Wellenlänge der ausgesandten Strahlung entspricht.
In einem Undulator gelangen Elektronen auf einen Slalomkurs und senden dabei Strahlung aus. Ein Undulator besteht aus abwechselnd ausgerichteten Magneten.
Die beiden Freie-Elektronen-Laser am Forschungszentrum Dresden-Rossendorf erzeugen laserlichtartige Infrarotstrahlung.
Der von DESY vorgeschlagene Standort für den XFEL in den Bundesländern Hamburg und Schleswig-Holstein.
Im Vordergrund ist trapezförmig die Experimentierhalle für den Freie-Elektronen-Laser für weiche Röntgenstrahlung FLASH zu sehen. Dahinter schließt sich das DESY-Gelände an.
An der TESLA-Testanlage wurde die supraleitende Beschleunigertechnologie entwickelt und erprobt, auf welcher der Röntgenlaser XFEL und der Internationale Linearcollider ILC für die Teilchenphysik beruhen. In den gelben Röhren stecken die auf minus…
Der selbstverstärkende SASE-Effekt 2: Nach einiger Zeit der Überlappung zwischen Photonen- und Elektronenstrahl im Undulator ist aus der anfangs gleichmäßigen Ladungsdichteverteilung in den Elektronenpaketen eine Aneinanderreihung von einzelnen…
Erde
In die Versuchskammer des Projekts CLOUD werden Gase wie Stickstoff, Sauerstoff, Wasserdampf, Ozon oder Schwefeldioxid eingeleitet. Von der anderen Seite kommen beschleunigte Partikel aus einem Strahl des CERN, die der kosmischen Strahlung ähneln.…
Die Versuchskammer für Experimente des Projekts CLOUD steht am CERN nahe Genf. In die Kammer wird ein aufgeweiteter Strahl beschleunigter Partikel geleitet, um die Bedingungen in der Atmosphäre bei der Wolkenentstehung nachzuahmen.
Jasper Kirkby in Schutzkleidung in der Versuchskammer des Projekts CLOUD, das er am CERN leitet.
Regionale „Ozon-Hot-Spots“ in der nördlichen Hemisphäre als Ergebnis von Modellrechnungen. Diese Modelle wurden während der MINOS-Kampagne getestet und zeigen, dass der geltende EULuftverschmutzungs- standard von 110 Mikrogramm Ozon pro Kubikmeter…
Messungen zum Tagesgang von Ozon in SAPHIR (rechts) zeigen, dass die in freier Natur vorkommenden Transportprozesse (links) ausgeschaltet sind. In der Kammer können die photochemischen Bildungsprozesse von Ozon störungsfrei untersucht werden.
Spurenstoffkreislauf in der Atmosphäre. Die meisten Luft verschmutzenden Spurengase werden durch Hydroxyl-Radikale abgebaut.
Im Leben eines Baumes gibt es gute und schlechte Zeiten. Dies drückt sich in breiten oder außerordentlich schmalen Ringen aus. In manchen Jahren können sogar Ringe fehlen.
Ein Wacholderbaum kann bis zu einem Meter Durchmesser erreichen. Diese Scheibe stammt von einem Baum, der im hohen Alter von etwa 1200 Jahren starb.
Wetterextreme können durch die Klimaerwärmung künftig häufiger werden. Darunter fällt auch Starkregen mit verheerenden Überflutungen.
Die Galaxienverteilung im Weltall ist ungleichmäßig. Es gibt Bänder, Wände und riesige Löcher, die keine Galaxien enthalten. Jeder Punkt im Bild ist eine Galaxie. Unsere eigene Galaxie befindet sich im Zentrum des Bildes.
Die Draco-Zwerggalaxie im Sternbild Drache. Beobachtungen lassen vermuten, dass die 280.000 Lichtjahre entfernte Galaxie fast ausschließlich aus Dunkler Materie besteht.
Die gesichert geglaubte Erkenntnis über die Teilchenwelt ist im sogenannten Standard-Modell zusammengetragen. Danach gibt es zum einen Materieteilchen wie Elektronen und Quarks, aus denen Atomkerne, Atome, Moleküle und auch wir Menschen bestehen.…
Im Delta des sibirischen Flusses Lena sind sehr eisreiche Permafrostsedimente zu finden (dunkelgrau, direkt unter der Oberfläche). Sie stammen aus dem Spätpleistozän. Das ist die Zeit vor 10.000 bis 50.000 Jahren.
Diese polygonalen Seen befinden sich auf der Insel Samoilow mitten im Lenadelta. Das Wasser wird in den Polygonen gestaut wie in einer Badewanne. Darunter ist Permafrost. Die Polygone sind 10 bis 15 m breit. Es handelt sich dabei um biologische…
Im Frühling und Sommer schmilzt in Teilen des Arktischen Ozeans das Meereis. Darunter wird das dunklere Meerwasser sichtbar, welches mehr Sonnenstrahlung aufnimmt als Eis. Das Wasser erwärmt sich und beschleunigt so die Eisschmelze.
Aus einem Flugzeug der National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) der USA fotografiert, erkennt man hier ein ausgedehntes Areal mit kleinen Cumuluswolken. Der Rückkopplungseffekt von Cumuluswolken bereitet Klimaforschern besonders große…
Das intensive Laserlicht des Freie-Elektronen-Röntgenlasers wird nach einem neuartigen Prinzip erzeugt: Elektronen werden in einem supraleitenden Teilchenbeschleuniger auf hohe Energien gebracht, fliegen anschließend im Slalomkurs durch eine…
Mit dem Röntgenlaser können Plasmen erzeugt werden, die so heiß wie das Innere riesiger Sterne sein können. Gleichzeitig bietet sich die Möglichkeit, mit einem Teil des Röntgenlaserstrahls die erzeugten Plasmen zeitlich aufgelöst zu untersuchen und…
Cluster sind winzige Klümpchen aus Atomen oder Molekülen. Das Bild zeigt die Modellrechnung eines 17.000 Atome großen Kupfer-Teilchens – ein Cluster, der bei katalytischen Prozessen eine Rolle spielt.
Verschiedene Modelle für die Stick-Slip-Reibung, die durch abwechselndes Schmelzen (hervorgerufen durch Scherkräfte) und Gefrieren des Gleitfilms erzeugt wird. Ein genaueres Verständnis der Gleitphase (c) und das Verhindern des Einfrierens (d) kann…
Biomoleküle werden durch intensive Röntgenstrahlung zerstört, sie "explodieren". Das Bild zeigt eine Simulation dieses Vorgangs. Um ein brauchbares Bild von dem Biomolekül zu bekommen, muss man es extrem schnell aufnehmen, bevor die Probe zerstört…
Mit ultraschnellen Lasern lassen sich chemische Reaktionen „filmen“.
Röntgenstrahlen wurden früh in der medizinischen Diagnostik eingestzt. Das Bild ist eine historische Darstellung einer Röntgenuntersuchung.
Mit Röntgenstrahlung lassen sich Aufnahmen vom Inneren des Körpers machen. Hier ist ein modernes Röntgenbild von Brustkorb und Lunge zu sehen.
Am ersten Versuchsstand der Beamline 23 an der ESRF wird Proteinkristallografie betrieben.
Mitgliedsländer der ESRF. In dunkelgrün Staaten mit Stimmrecht, in hellgrün Staaten, die aufgrund ihres kleinen finanziellen Anteils kein Stimmrecht ausüben.
Im Vordergrund das Hauptgebäude der ESRF, im Hintergrund das ringförmige Gebäude mit dem Speicherring und den Experimentierhallen.
Bernhard Steinberger untersucht Vulkane mithilfe von Modellen und tomografischen Daten.
Viele Forscherteams versuchten, den Temperaturverlauf der vergangenen 2000 Jahre zu rekonstruieren. Dabei verwendeten sie die unterschiedlichsten Quellen, etwa Baumringe, Analysen von Bohrkernen, aber auch historische Aufzeichnungen. Das Zeitalter…
Die Konzentration der beiden wichtigsten Treibhausgase mit einem durch die Menschheit verursachten Anteil (Kohlendioxid und Methan) steigt seit dem Jahr 1750 immer mehr an. Die Abkürzung ppm bedeutet Teile pro Million, ppb Teile pro Milliarde…
Wenn die neuen Teilchen jenseits des Standardmodells eine Paritätsquantenzahl haben, die nicht verloren gehen kann, ist das leichteste der neuen Teilchen stabil. Egal, welche exotischen Teilchen man erzeugt, nachdem sie zerfallen sind, bleibt neben…
Dies ist der Energiehaushalt der Erdatmosphäre im langjährigen Jahresmittel. Wegen der Kugelgestalt der Erde beziehen sich die Werte nur auf ein Viertel der jährlichen Einstrahlung der Sonne. Für diese hat man den Begriff Solarkonstante geprägt. Ihr…
Die Sonneneinstrahlung am Oberrand der Atmosphäre (gelb, Grafik links) entspricht der Strahlung eines Schwarzkörpers mit der Temperatur von 6000 Kelvin (dicke schwarze Linie). Ein großer Teil der Sonnenstrahlung wird durch Gasmoleküle, Aerosole und…
Die Kugeloberfläche ist ein einfaches Beispiel für einen unbegrenzten, aber nicht unendlich großen Raum. Wandert man auf der Oberfläche, stößt man nie an eine Grenze, und doch ist die Fläche nicht unendlich groß. Außerdem ist der Raum gekrümmt: Auf…
Sonnencremes filtern insbesondere die gefährliche UV-B-Strahlung heraus, die Hautschäden und Sonnenbrand verursacht.
Albert Einstein blickt durch das 2,5-Meter-Teleskop auf dem Mount Wilson, an dem Edwin Hubble (im Hintergrund mit Pfeife) im Jahr 1931 die Flucht der Galaxien entdeckte.
Materie
Graphen besteht aus einer einzigen Lage wabenförmig angeordneter Kohlenstoffatome, ist aber zugfester als Stahl, fast durchsichtig, elektrisch leitend und vielfältig nutzbar.
Physik hinter den Dingen
So entstehen Gewitterblitze
Bei tiefem Sonnenstand wird der Großteil des kurzwelligen blauen Lichts weggestreut, so dass der Rotanteil überwiegt.
Das Himmelsblau kommt durch Streuung des Sonnenlichts an Luftmolekülen zustande.
Testmontage der inneren von insgesamt drei Kupferhüllen des neuen Kryostaten mit einem Fassungsvermögen von hundert Litern für bis zu 110 Bolometer-Detektoren.
Obwohl bislang noch kein WIMP nachgewiesen wurde, lassen sich bereits einige Bereiche der Wirkungsquerschnitte und Massen ausschließen. Offene Kurven beschreiben Bereiche ausgeschlossener Parameter (zu großen Wirkungsquerschnitten hin), der pink…
Detailansicht eines Germanium-Bolometers mit aufgeklebtem Wärmesensor. Deutlich erkennbar die Kupferhalterung des Detektors sowie die Signalkabel.
Das Messprinzip. Bei einem Stoß eines WIMPs mit einem Germaniumkern im Detektor wird die deponierte Energie sowohl als Temperaturerhöhung an einem Wärmesensor wie auch als Ladungssignal an den Elektroden registriert.
Wettbewerbe
Internationale JuniorScienceOlympiade für die Fachrichtungen Chemie, Biologie und Physik
Die CRESST-Detektoren und der zu ihrer Kühlung notwendige Kryostat befinden sich in einem Kupfergefäß. Im Hintergrund ist ein Teil der Abschirmung gegen Umgebungsradioaktivität zu erkennen. Beim Einbau der Detektoren (rechts) darf keinerlei Staub in…
Unterhalb einer kritischen Temperatur verliert der supraleitende Film sehr schnell vollständig seinen elektrischen Widerstand. Wird der Film bei seiner kritischen Temperatur stabilisiert, führen kleine Temperaturschwankungen zu großen und damit…
Ein Tieftemperatur-Kalorimeter des CRESST-Experiments: ein Saphir-Kristall mit aufgebrachtem supraleitendem Film aus Wolfram. Der Kristall hat eine Kantenlänge von vier Zentimetern und wiegt etwa 250 Gramm. Er wird bei etwa 0,01 Kelvin betrieben.
Einer der 1600 Oberflächendetektoren des Auger-Observatoriums mit ultrareinem Wasser. Im Hintergrund ist ein Teleskopgebäude mit Kommunikationsmast und links davon eine Station zur Messung der Lichtabsorption in Luft (LIDAR) zu sehen.
Wettbewerb Jugend forscht für Schüler bis 21 Jahre
Bei „SolarMobil Deutschland“ schicken Schüler selbstgebaute Solarmodellfahrzeuge ins Rennen.
Über Vertiefungen, die bei reflektiertem Laserlicht zu veränderter Interferenz führen, kann ein CD-Player eine CD auslesen.
Bemanntes U-Boot „Nautile“ kurz vor dem Einsatz.
Fertig montierte ANTARES-Stockwerke im Labor.
Bei „freestyle physics“ können Schüler der Jahrgangsstufen 5 bis 13 teilnehmen.
Verbinden eines der Strings mit der „Junction Box“.
Versenken eines ANTARES Strings im Mittelmeer.
Die professionellere Variante des Grillens: mit einem Gasgrill
Die Regulierung der Kochstärke erweist sich bei Holzkohle-Grills bisweilen als schwierig.
Grillen ist in der milden Jahreszeit eine der Hauptaktivitäten im Görlitzer Park in Berlin.
„exciting physics“ ist der Wettbewerb zur Veranstaltungsreihe „Highlights der Physik“.
Stehen Sonne, Mond und Erde in einer Linie, dann verstärken sich die Gezeitenkräfte: Es kommt zu einer Springtide, bei der Flut und Ebbe höher beziehungsweise niedriger ausfallen als sonst.
Schematische Darstellung des geplanten LENA-Detektors.
Der Prototypdetektor CTF, bestehend aus vier Tonnen Szintillator in einem Nylonballon mit zwei Metern Durchmesser, umgeben von hundert Photosensoren, die das Szintillationslicht registrieren.
Blick ins Innere der Stahlkugel, auf der die 2200 Photomultiplier montiert sind.
Bundesweiter Wettbewerb Physik für Schüler ab Klassenstufe 5
Modell des Borexino-Experiments. Der Detektor ist in einem Stahltank mit etwa 18 Metern Durchmesser untergebracht. Der zwiebelartige Aufbau zur Abschirmung gegen externen Untergrund ist deutlich zu erkennen.In dem Gebäude daneben befinden sich die…
Physik zum Anfassen
Im Netzwerk Teilchenwelt kann man Teilchenphysik und Astroteilchenphysik zum Anfassen erleben. Bei Workshops in Schulen, Schülerlaboren oder Museen erleben Jugendliche und Lehrkräfte in ganz Deutschland die Welt von Quarks, Elektronen & Co. hautnah.
Das FORS Deep Field, dessen Feldgröße etwa sieben Prozent der Vollmondfläche entspricht, entstand im Herbst 1999 mit FORS1 und ist das Ergebnis dreier Belichtungen mit unterschiedlichen Filtern (Gesamtbelichtungszeit mehr als zwanzig Stunden). Bis…
Dir Grafik illustriert die Beugung von ebenen Wellen – es könnte sich um Licht-, aber auch um Wasserwellen handeln – an einer Blende. Hinter der Blende entsteht durch die Überlagerung der Wellen ein Interferenzmuster. Bei einer kreisförmigen Blende…
Highlights der Physik
Highlights der Physik 2001 „Physik und Leben“
Egal, wohin wir schauen: Irgendwann müsste unser Sehstrahl auf die Oberfläche eines fernen Sterns treffen, wenn Sterne unendlich lang leuchteten und das Weltall unendlich groß wäre. Die Himmelskugel müsste also an jeder Stelle so hell strahlen, wie…
Ein ferner Galaxienhaufen im All aufgenommen mit dem Hubble-Weltraumteleskop. Selbst die nächsten Galaxien erscheinen auf dieser Aufnahme nur recht klein und ohne viele Details.
Rot leuchtende Strukturen in schwarzem Nichts: die Nahaufnahme zeigt genauer den äußeren Aufbau der Lichtquelle-Linse-Kombination an der Unterseite einer klassischen optischen Maus. Das schwarze "Loch" im Vordergrund ist die Linse, die das Bild auf…
Mitten in der Unterseite einer klassischen optischen Maus wird ihr Herzstück sichtbar: die Lichtquelle, meist eine rote Leuchtdiode, und die einfache Linse, die das rot beleuchtete Bild bündelt und auf den optischen Sensor lenkt.
Das gleiche in grün: Fahrräder sehen immer ungefähr gleich aus. In den letzten hundertfünfzig Jahren hat sich nichts grundsätzliches an der Konstruktion von Fahrrädern geändert. Varriiert werden Radstand, Neigung der Gabel und die Höhe des Rahmens.…
Ab einer Geschwindigkeit von etwa 21 km/h kippen Fahrräder nicht mehr von allein um. Sie fahren auch ohne Fahrer oder Fahrerin auf zwei Rädern.
Himmelskarte der von AMANDA registrierten Neutrinos.
Wettbewerb „Invent a Chip“ des VDE und BMBF
Der Komet Lulin in einer Aufnahme des NASA-Satelliten Swift.
Quelle: https://www.weltderphysik.de/service/suche/
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