Physik in unserer Zeit

Aktuelle Ausgabe - Volume 49 Issue 1 (January 2018)

Titelbild

Verschränkung

Licht erlaubt es, Quanteneffekte zwischen weit entfernten Systemen mit vielen Einstellmöglichkeiten zu präparieren. Dazu zählen auch „Lichtschrauben“ mit Bahndrehimpulsen hoher Quantenzahl. Diese lassen sich sogar für Quantenverschränkung über große Distanzen nutzen. Wir geben einen Einblick in verblüffende Fortschritte auf diesem faszinierenden Gebiet.

Editorial

Videos aus der Nanowelt

  • Helmut Dosch
  • Seite 3-3

Inhalt

Treffpunkt Forschung

Katalytisch aktive Zentren direkt abgebildet

Katalysatoren sind von großer industrieller Bedeutung, auch in elektrochemischen Anwendungen wie Brennstoffzellen und Elektrolyseuren zur Wasserstofferzeugung. Nicht alle Oberflächenatome eines Katalysators sind jedoch gleichermaßen aktiv; vielmehr gibt es aktive Zentren. Unsere Gruppe an der TU München konnte vor kurzem direkt die erhöhte katalytische Aktivität an solchen Zentren mit elektrochemischer Rastertunnelmikroskopie abbilden...

  • Jonas Pfisterer, Yunchang Liang, Oliver Schneider, Aliaksandr Bandarenka
  • Seite 6-7

Kammer in der Cheops‐Pyramide

  • Seite 7-7

Die Weichheit atomarer Kollisionen

Atomare Stoßprozesse nehmen Einfluss auf viele Merkmale von ultrakalten Quantengasen, wie das Erreichen des thermischen Gleichgewichts oder den zeitlichen Verlauf von Kohärenz. In unserem Experiment am Weizmann‐Institut in Rehovot, Israel, haben wir eine spektroskopische Methode entwickelt, mit der die Weichheit von atomaren Stoßprozessen erstmals direkt bestimmt werden kann.

  • Alexander Mil
  • Seite 8-9

Laser‐Verstärkung in angeregten Dielektrika

Ultrakurze Laserpulse können überraschenderweise in einem laserangeregten Glasstück verstärkt werden. Diese von unserem Team der Universitäten Kassel und Aarhus entdeckte Verstärkung ist, ähnlich wie bei einem klassischen Laser, gerichtet und kohärent. Simulationen des bisher unbekannten dreistufigen Prozesses konnte die experimentellen Ergebnisse reproduzieren und somit das entwickelte theoretische Modell verifizieren. ...

  • Thomas Winkler, Thomas Baumert, Arne Senftleben
  • Seite 9-10

Alles fällt gleich schnell

  • Seite 10-10

LIGOs Fünfte

In dem Datensatz des zweiten Messlaufs der beiden LIGO‐Detektoren haben Forscher ein fünftes Gravitationswellensignal gefunden. Es stammt erneut von zwei verschmelzenden Schwarzen Löchern, die mit 12 und 7 Sonnenmassen leichter waren als die bisher nachgewiesenen. In der letzten Phase strahlte das System etwa 0,8 Sonnenmassen in Form von Gravitationswellen ab.

  • Seite 11-11

Physics News

  • Seite 11-11

Artikel

Mit Lichtschrauben ans Quantenlimit

Zusammenfassung Licht erlaubt es, Quanteneffekte zwischen weit entfernten Systemen mit vielen Einstellmöglichkeiten zu präparieren. Dazu zählen auch „Lichtschrauben“ mit Bahndrehimpulsen hoher Quantenzahl. Mit speziellen Spiegeln wurden bereits Bahndrehimpulse mit Quantenzahlen bis zu 10 000 ħ erzeugt. Dies ist sogar bei einzelnen Photonen möglich. Damit ist eine Form der Quantenverschränkung nutzbar, welche die...

  • Robert Fickler, Mario Krenn, Anton Zeilinger

Ein Whirlpool aus Elektronen

Zusammenfassung Elektronenvortices sind junge Spieler auf dem weiten Gebiet der Teilchen‐ und Festkörperphysik mit enormem Entwicklungspotenzial. Wie optische Vortices tragen sie Bahndrehimpuls. Da sie im Elektronenmikroskop auf atomare Dimensionen fokussiert werden können, ähneln sie frei im Raum propagierenden Atomorbitalen. Im Magnetfeld erlauben sie die Untersuchung von Landau‐Zuständen außerhalb von Materie. Sie sind...

  • Peter Schattschneider, Thomas Schachinger, Johan Verbeeck
  • Seite 22-28

Kosmischer Steinschlag

Zusammenfassung Ein Asteroideneinschlag hat das Ende der Dinosaurier eingeläutet. Besteht eine ähnliche Gefahr für uns heute? Tatsächlich kollidieren täglich Asteroiden mit der Erde. Dabei handelt es sich häufig nur um kleine Objekte, die Sternschnuppen produzieren. Was passiert aber, wenn die Asteroiden größer sind? Eine neue Studie erläutert, wie häufig solche Ereignisse vorkommen und welche Konsequenzen sie haben. Außerdem...

  • Clemens Rumpf
  • Seite 30-35

Stillstand als Täuschung

Zusammenfassung Der aus der Technik bekannte Stroboskop‐Effekt kann auch im menschlichen Auge auftreten. Er erweckt zum Beispiel den Eindruck, dass die Radspeichen eines vorbeifahrenden Wagens stillstehen oder sich langsam rückwärts drehen. Für seine Ursache gibt es unterschiedliche Erklärungen. Untersuchungen dieses Effektes können insbesondere vom Flackern vieler Leuchtmittel gestört werden, weshalb Messungen bei reinem Tageslicht...

  • Guido Ehrmann, Andrea Ehrmann
  • Seite 36-37

Brillantes Röntgenlicht

Zusammenfassung Anfang September 2017 wurde bei Hamburg der 3,4 km lange Röntgenlaser European XFEL eröffnet. Als eine der größten Forschungsanlagen der Welt setzt der Freie‐Elektronen‐Laser Maßstäbe bei der Erzeugung höchst brillanter Photonenstrahlen. Ihre Wellenlängen liegen im Subnanometer‐Bereich. Die Anlage besitzt den längsten supraleitenden Linearbeschleuniger der Welt. In ihm kommt modernste Beschleunigertechnologie zum...

  • Winfried Decking, Hans Weise, Ilka Flegel
  • Seite 38-45

Magazin

Viana analysiert Bewegungen

Videoanalysen von Bewegungen sind heute weit verbreitet – in der Sportwissenschaft, im Physikunterricht und im Physikstudium. Eine App für iPads ist Viana.

  • Sebastian Becker, Pascal Klein, Jochen Kuhn, Thomas Wilhelm
  • Seite 46-47

Bücher

  • Christoph Strunk
  • Seite 48-48

Bücher

  • Rahel Knöpfel
  • Seite 48-48

Historisches Rätsel

Elektronik statt Lokomotivenbau

Es gab einmal eine Zeit, da gingen auf Kern‐ und Teilchenphysiker fast mehr Nobelpreise hernieder als Sonnenneutrinos. Der Gesuchte selbst wird mit dem Nobelpreis für Physik geehrt, ebenso sechs seiner Assistenten. Zwei weitere Schüler erhalten Chemie‐Nobelpreise. Und dreimal dürfen sie raten, womit der eigene Sohn des Gesuchten (einunddreißig Jahre nach dem Papa) ausgezeichnet wird? Richtig: Mit einem Nobelpreis, für Physik. ...

  • Andreas Loos
  • Seite 49-49

Magazin

Treffpunkt TV

  • Seite 49-49

Dietmar Dath: Dirac

Physik und Literatur sind symbolische Modi der Welterschließung. Gelingt es, sie kurzzuschließen, entspringen aus diesem Kontakt Funken der Kreativität: neue Möglichkeiten des Erzählens.

  • Aura Heydenreich
  • Seite 50-50

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Welches Turbulenzmodell soll ich benutzen?

  • 01. March 2018

Lösungen der seit nun fast 200 Jah­ren be­kann­ten Navier-Stokes-Glei­chung­en be­schrei­ben Strö­mung­en in al­len De­tails. Doch Tur­bu­len­zen sind noch im­mer ein nu­me­ri­scher Alb­traum, selbst mit Su­per­com­pu­tern sind tur­bu­len­te Strö­mung­en in re­a­lis­ti­schen Mo­del­len meist un­be­rech­en­bar.

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