Physik in unserer Zeit

Aktuelle Ausgabe - Volume 49 Issue 2 (March 2018)

Titelbild

Zellmechanik

Zellen können sich fortbewegen, ihre Umgebung durch „Riechen” und „Erfühlen” erkennen sowie Beute fangen. Eine wichtige Rolle spielen dabei die Mechanik des Zellskeletts und biologische Steuer‐ und Regelsysteme, die erstaunliche Analogien zu technischen Systemen aufweisen.

Editorial

Auf dem Weg zum neuromorphen Rechnen

  • Rainer Waser
  • Seite 55-55

Inhalt

Treffpunkt Forschung

Neuartiger Röntgenblick auf Kristallversetzungen

Versetzungen spielen eine zentrale Rolle für die Materialeigenschaften von Kristallen. Durch die Kombination zweier Röntgenmethoden mit einer Form der Lichtmikroskopie ist es gelungen, neuartige dreidimensionale Bilder von Netzwerken dieser linienförmigen Gitterdefekte zu erstellen und deren Auswirkung auf die Kristalloberfläche abzubilden.

  • Daniel Hänschke, Elias Hamann, Tilo Baumbach
  • Seite 58-59

Spin‐Strom erzeugt Terahertz‐Wellen

  • Seite 59-59

Drei auf einen Streich – kombinierte Röntgenanalyse mit höchster Auflösung

Funktionale Halbleiterbauteile beruhen unter anderem auf der kontrollierten Trennung von Ladungsträgern durch innere elektrische Felder, intrinsische Spannungen und/oder chemische Potentiale. Unsere internationale Gruppe mit Beteiligung der Universitäten Jena, Wien und Madrid sowie der European Synchrotron Radiation Facility, ESRF, hat eine neue Röntgenanalysemethode entwickelt, mit der sich gleichzeitig die chemische Zusammensetzung, die...

  • Andreas Johannes, Carsten Ronning
  • Seite 60-61

GRACE Follow‐On vor dem Start

  • Seite 61-61

Langlebiger Qubitspeicher für Einzelphotonen

Langlebige Speicher für photonische Qubits sind eine Schlüsseltechnologie für zukünftige, weltumspannende Quantennetzwerke, in denen Information abhörsicher zwischen Netzwerkknoten ausgetauscht wird. Jüngste Entwicklungen am Max‐Planck‐Institut für Quantenoptik (MPQ) durchbrechen die minimalen Anforderungen für die direkte Teleportation von Qubits auf globaler Skala.

  • Matthias Körber, Gerhard Rempe
  • Seite 61-62

Konvektion im Riesenstern

In jüngster Vergangenheit ist es in wenigen Fällen gelungen, mit optischen Interferometern die Oberflächen von Sternen abzubilden. Jüngstes Beispiel ist der Rote Riesenstern π1 Gruis im Sternbild Kranich. Die Oberflächenaufnahme (Abbildung 1) gelang mit einem neuen Instrument namens Pionier am Very Large Telescope der Europäischen Südsternwarte ESO in Chile. Es zeigt Konvektionszellen, die Aufschluss über die Strömungen im Innern des...

  • Seite 63-63

Sieben Gesteinsplaneten

  • Seite 63-63

Physics News

  • Seite 63-63

Artikel

Die Zelle – erstaunlich physikalisch

Zusammenfassung Eukaryotische Zellen sind mit Nanomaschinen ausgestattet. Diese spielen eine wichtige Rolle in der Mechanik des Zellkeletts (Zytoskelett) sowie biologischen Steuer‐ und Regelsystemen der Zellen. Sie weisen erstaunliche Analogien zu technischen Systemen auf. Im Zytoskelett verspannen Mikrotubuli die durch Aktinfilamente versteifte Zellschale. Damit können die Zellen reversibel extrem deformiert werden. Sie erforschen...

  • Doris Heinrich, Maria Götz, Erich Sackmann
  • Seite 64-70

Stimmgabeln – einfach und verästelt

Zusammenfassung Das Schwingen von Stimmgabeln lässt sich grundsätzlich durch eine Balkenschwingung beschreiben. Ein schwingender Zinken entspricht einem Dipolstrahler. Beide Zinken zusammen ergeben einen Quadrupolstrahler. Die Zinken sind in der Regel schmal im Vergleich zur abgestrahlten Wellenlänge. Das sorgt für einen akustischen Kurzschluss, der erklärt, warum Stimmgabeln so leise sind. Im Fundus der Universität Graz befinden...

  • Leopold Mathelitsch, Petra Granitzer, Klemens Rumpf, Ivo Verovnik
  • Seite 71-73

Helmholtz auf dem Prüfstand

Zusammenfassung Hermann von Helmholtz entwickelte die Theorie der Hohlraumresonatoren. Diese spielen in der Akustik noch heute eine wichtige Rolle. Mit modernen, leicht zugänglichen elektronischen Geräten lässt sich seine Theorie leicht überprüfen. Hierbei wurden unterschiedliche Anregungsarten verwendet und der Vergleich mit dem Resonanzspektrum einer Bierflasche durchgeführt.

  • Hans Günter Dosch, Matthias Hauck
  • Seite 74-78

Fontänen und Loopings am laufenden Band

Zusammenfassung Zu Schlaufen verknüpfte Seile können durch einen einfachen Antriebsmechanismus in Rotation versetzt und in Abhängigkeit von der Rotationsgeschwindigkeit zu unterschiedlichen Bewegungsfiguren angeregt werden. Die bei niedrigen Rotationsgeschwindigkeiten auftretende Seilfontäne geht bei höheren Geschwindigkeiten durch einen Symmetriebruch in die „dissipative Struktur“ eines freitragenden Loopings über, dem ein...

  • Wilfried Suhr, Hans Joachim Schlichting
  • Seite 80-85

Hieb‐ und stichfest

Zusammenfassung Ein moderner Fechtkampf dauert nur wenige Minuten, eine einzelne Aktion im Mittel zehn Sekunden. Neben der Taktik entscheiden schnelle Bewegungen wie der Ausfallschritt und kaum sichtbare Bewegungen der Waffe über Sieg und Niederlage. Abgesehen von der Mechanik spielen körperliche Voraussetzungen wie die physiologischen Eigenschaften der Muskulatur eine wichtige Rolle.

  • Sigrid Thaller, Leopold Mathelitsch
  • Seite 86-89

Jenseits des Mooreschen Gesetzes

Zusammenfassung Das Gehirn funktioniert fundamental anders als digitale Computer. Einen Computer mit vergleichbarem Verhältnis von Leistungsfähigkeit, Platzbedarf und Gewicht zu bauen, erfordert einen ganz neuen Ansatz. Ein Schlüssel hierzu könnten thermodynamische Bits sein. Sie bestehen aus zwei in Serie geschalteten Memristoren und lassen sich als künstliche Synapsen mit Befehlssätzen steuern.

  • Tim Molter, M. Alex Nugent
  • Seite 90-95

Magazin

Sonne und Mond digital auf der Spur

Die Android‐App Sun Locator (Lite) zeigt nicht nur per Kameraeinblendung den aktuellen Sonnen‐ und Mondstand an, sondern ermöglicht in der kostenpflichtigen Pro‐Version auch die Simulation ihres Verlaufs innerhalb eines Jahres. Zusätzlich stehen Informationen wie die aktuelle Tageslänge oder die Uhrzeit des Sonnenauf‐ und ‐untergangs zur Verfügung. Sun Locator eignet sich deshalb sowohl für praktische Anwendung wie Fotografie als auch für...

  • Jan‐Philipp Burde, Thomas Wilhelm, Jochen Kuhn
  • Seite 96-97

Das Muster der Rose

Eine Englische Creme, küchensprachlich Crème Anglais, ist eine Universalcreme aus Zucker, Eigelb, Milch und Sahne, die für sich bereits als ausgezeichnetes Dessert schmeckt, aber auch als Basis für Eis, Puddings oder Füllungen für Gebäck dient. Damit die komplexe Flüssigkeit ihre cremige Konsistenz erhält, wird sie „zur Rose abgezogen“. Hinter diesem Begriff verbirgt sich komplizierte Physik.

  • Thomas Vilgis
  • Seite 98-98

Bücher Magazin

Höllenritt durch Raum und Zeit

  • Seite 99-99

Gravitation

  • Seite 99-99

Die Schönheit der Schneeflocke

  • Andreas Loos
  • Seite 100-100

Bücher – neu erschienen Magazin

Historisches Rätsel

Das Märchen von Hasen und Neutrinos

Es war einmal ein Jäger, der wollte Hasen jagen. Er machte sich auf den Weg – mit einer selbst konstruierten Hasenfalle, einem riesigen Tank voll mit Tetrachlorkohlenstoff. Als er auf der Wiese ankam, hatte er das Gefühl, von Dutzenden Hasen umgeben zu sein. Nur entdecken konnte er keinen einzigen. Die Biester versteckten sich einfach zu gut – und die Falle blieb leer. Erst Jahre später wurde dem Jäger klar, dass die Wiese tatsächlich...

  • Andreas Loos
  • Seite 101-101

Magazin

Treffpunkt TV

  • Seite 101-101

Siegfried Lenz – Einstein überquert die Elbe bei Hamburg

Siegfried Lenz inszeniert die Relativität der Gleichzeitigkeit und führt Zeitdilatation und Längenkontraktion erzählerisch vor.

  • Aura Heydenreich
  • Seite 102-102

Vorschau

Vorschau auf Heft 3/2018

  • Seite 103-103

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