April 2017

Der humanoide Roboter Nao basiert auf IBMs künstlicher Intelligenz Watson und arbeitet beispielsweise als Concierge. (Bild: SoftBank Robotics, vgl. S. 24)

Meinung

Beate Brase
04 / 2017 Seite 3
DPG-Mitglieder

Begeisterung durch die Hintertür

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Aktuell

Kerstin Sonnabend
04 / 2017 Seite 6
DPG-Mitglieder

Flaggschiff-Flotte gut aufgestellt

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Maike Pfalz
04 / 2017 Seite 7
DPG-Mitglieder

Exzellente Förderung seit zehn Jahren

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Kerstin Sonnabend / MPG
04 / 2017 Seite 8
DPG-Mitglieder

Turbulentes Zentrum

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Kerstin Sonnabend / BMBF / EFI
04 / 2017 Seite 8
DPG-Mitglieder

Eine Dekade konstruktiver Kritik

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Kerstin Sonnabend / GFZ / DLR
04 / 2017 Seite 10
DPG-Mitglieder

Langlebiges Duo

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Matthias Delbrück
04 / 2017 Seite 11
DPG-Mitglieder

Wird die Fusion gespalten?

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Alexander Pawlak
04 / 2017 Seite 11
DPG-Mitglieder

Observatorien im Vergleich

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DLR / Alexander Pawlak
04 / 2017 Seite 12
DPG-Mitglieder

Doppelt wacht schneller

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Rainer Scharf
04 / 2017 Seite 13
DPG-Mitglieder

USA

Marsch für die Wissenschaft/Erfolgsbilanz für ARPA-E /Förderung für Frauen

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High-Tech

Michael Vogel
04 / 2017 Seite 14
DPG-Mitglieder

Kleines AdleraugeSparsam und umschaltbarEnergieernte am FensterFolie zum Kühlen

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Im Brennpunkt

Christoph Marquardt
04 / 2017 Seite 20
DPG-Mitglieder

Spektrometer der Kompaktklasse

Ein Flüstergalerie-Resonator ermöglicht es, hochauflösende Spektroskopie im Infraroten in einer sehr kompakten Bauform zu betreiben.

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Simon Stellmer
04 / 2017 Seite 16
DPG-Mitglieder

Von der Atomuhr zur Kernuhr

Kürzlich sind die ersten direkten Messungen von Eigenschaften des Isomers von 229Th gelungen.

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Sven Friedemann
04 / 2017 Seite 18
DPG-Mitglieder

Metall oder nicht Metall?

Wasserstoff reflektiert Licht bei einem Druck von 5 Mbar – der eindeutige Nachweis einer metallischen Phase ist das aber noch nicht.

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Bildung - Beruf

Maike Pfalz
04 / 2017 Seite 24
Pro-Physik-Mitglieder

Die Kunst der Intelligenz

Präzise führt der zweiarmige Roboter im Reinraum die Pipet­te in das winzige Reaktions­gefäß und nimmt die Flüssigkeit darin auf. Nach einem genau festgelegten Ablauf schwenkt er seinen anderen Arm zur Seite und greift eine Petrischale, in die er die Flüssig­keit füllt und rührt. Obwohl die Bewegungen ungelenk aussehen, geht nichts kaputt, nichts wird verschüttet, nie greift der Roboter daneben. Mit einer Präzision von einem Zehntel Millimeter führt er zielsicher den einprogrammierten Arbeitsablauf aus. Ob er dabei mit teuren oder giftigen Substanzen hantiert, die z. B. zur Herstellung von Krebsmedikamenten notwendig sind, spielt keine Rolle.

Heutzutage sind Roboter in der Industrie wichtige Helfer – sei es zum Sortieren, Verpacken, Kleben, Schweißen oder als ein Helfer in der Automobilherstellung, der schwere Einzelteile hebt und perfekt positioniert, damit der Mensch diese Lasten nicht mehr stemmen muss. Das japanische Unternehmen Yaskawa ist mit weltweit rund 15 000 Mitarbeitern einer der führenden Hersteller von Antriebstechnologie, Automation und Industrierobotern. Diese sind unter dem Label „Motoman“ bekannt und zählen weltweit zu den besten in puncto Bahn- und Wiederholgenauigkeit. Zudem können mehrere Roboter perfekt synchron arbeiten, indem sie parallel miteinander kommunizieren. Auch in Deutschland ist das Unternehmen tätig mit der Zentrale in Eschborn und einem Standort für Anlagentechnik und Robotik in Allershausen nördlich von München. Leiter dieses Standorts, an dem hochkomplexe Anlagen bis hin zu kompletten Fertigungsstraßen gebaut werden, ist seit dem letzten Jahr der Physiker Otwin Kleinschmidt.

Seit 2012 arbeitet er bei Yaskawa. Gestartet ist er dort als Leiter des Projektmanagements – eine Aufgabe, die nach dem Physikstudium nicht unbedingt nahe lag. „Nach dem Abschluss habe ich mich bewusst für den Wechsel in die Industrie entschieden. Alles weitere hat sich dann sukzessive entwickelt“, erinnert sich Otwin Kleinschmidt. Bei verschiedenen Arbeitgebern – zunächst in der Oberflächenanalytik, später in der Halbleiterfertigung – hat er im Marketing, Vertrieb und im Projektmanagement gearbeitet. „In all diesen Feldern hatte ich mit der Technologie zwar nicht direkt zu tun, aber ohne technisches Verständnis hätte ich keine komplexen Anlagen verkaufen können“, stellt er fest.

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Überblick

Arno Rauschenbeutel, Philipp Schneeweiss und Jürgen Volz
04 / 2017 Seite 31
Pro-Physik-Mitglieder

Einseitige Bereicherung

Viele Anwendungen basieren darauf, Licht mittels stark fokussierender Optik oder photonischer Nano­strukturen auf der Skala seiner Wellenlänge zu kontrollieren und zu manipulieren. Durch diese starke räumliche Eingrenzung koppelt aber im Allgemeinen die lokale Polarisation an die Ausbreitungsrichtung des Lichts. Dadurch kann die Emission, Streuung und Absorption von Photonen von deren Propagationsrichtung abhängen. Die Quantenoptik hat eine solche richtungsabhängige Licht-Materie-Wechselwirkung bislang nicht berücksichtigt. So ist erst vor Kurzem das Forschungs­gebiet der chiralen Quantenoptik entstanden.

Die Quantenoptik beschäftigt sich mit der Wechselwirkung von Licht und Materie auf der mikro­skopischen Ebene. Licht wird dabei in Form von Photonen durch einzelne Quanten­emitter wie Atome, Moleküle, Farbzentren oder Quantenpunkte emittiert und absorbiert. Diese elementaren Wechselwirkungsprozesse sind die Basis vieler Phäno­mene und Anwendungen wie der Photosynthese, visuellen Wahrnehmung, Photovoltaik, digitalen Bildsensorik sowie optischen (Quanten-)Kommunikation und Informa­tionsverarbeitung.

Neben der grundlegenden Beschreibung der Prozesse ist es ein wichtiges Ziel der Quantenoptik, die Dynamik und Effizienz der Photonenemission und -absorption zu kontrollieren bzw. zu maximieren. Als vielseitiges experimentelles Werkzeug sind hierbei in jüngster Zeit nanophotonische Strukturen ins Zentrum der Aufmerksamkeit gerückt. Dabei handelt es sich um nanostrukturierte dielektrische Wellenleiter und Resonatoren, die es ermöglichen, das Licht sehr effizient an Quantenemitter zu koppeln. Entscheidend ist hierbei, dass die Querschnittsfläche der geführten Lichtmode vergleichbar wird mit dem Absorptionsquerschnitt des Emitters, wobei letzterer etwa dem Quadrat der Lichtwellenlänge entspricht. Solche räumlich stark eingegrenzten Lichtmoden verhalten sich jedoch grundsätzlich anders, als man es von paraxialen Lichtfeldern gewohnt ist, die zum Beispiel bei kollimierten Laserstrahlen vorliegen. Insbesondere schwingt das elektromagnetische Feld im räumlich eingegrenzten Fall nicht nur transversal zu seiner Ausbreitungsrichtung, sondern besitzt auch eine longitudinale Polarisationskomponente...

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Jürgen Schnack
04 / 2017 Seite 37
DPG-Mitglieder

Magnetismus im Molekülmaßstab

Ob kleinste Datenspeicher, Qubits, Kühlmittel oder medizinische Kontrastmittel – magnetische Moleküle versprechen vielfältige Anwendungen. Dies und die zugrundeliegenden quantenmechanischen Mechanismen machen den molekularen Magnetismus zu einem hochaktuellen Forschungsgebiet über die Fächergrenzen hinweg. So ist hier eine Zusammen­arbeit zwischen Chemie und Physik unverzichtbar, denn je besser man die magneto-strukturellen Zusammenhänge versteht, desto zielgerichteter lassen sich neue Moleküle synthetisieren. Aber auch aus rein physikalischer Sicht bietet die Forschung an magnetischen Molekülen spannende Fragestellungen.

Die Entdeckung einer magnetischen Hysterese, die rein molekularen Ursprungs ist, gilt als Geburtsstunde des molekularen Magnetismus [1]. Dies gelang erstmals am Molekül mit der chemischen Formel Mn12O12CH3COO16H2O4 • 2CH3COOH • 4H2O. Der Übersichtlichkeit halber wird diese etwas sperrige Formel oft auf die magnetischen Bestandteile reduziert, in diesem Fall also Mn12. Mit der Hoffnung auf molekulare magnetische Speicherbits ist eine Euphorie verbunden, die dieses neue Forschungsgebiet antreibt. Im Gegensatz zur Physik ausgedehnter Festkörper, die Phasen und ihre Übergänge beschreibt, befasst sich der molekulare Magnetismus mit endlichen Systemen, deren Eigenschaften sich typischerweise aus dem Zusammen­spiel von bis zu etwa 100 Konstituenten ergeben. Auch wenn die magnetischen Eigenschaften unterschiedlicher chemischer Verbindungen stark von den jeweiligen Details abhängen, gibt es trotzdem einige grundlegende Gemeinsamkeiten. Damit lassen sich Klassen von Molekülen charakterisieren und Anknüpfungspunkte zur Physik der ausgedehnten magnetischen Systeme herstellen.p>

Beim molekularen Magnetismus sind die Eigenschaften einzelner magnetischer Moleküle interessant. Doch anders als der Begriff suggeriert, werden die Mole­küle als makroskopische Proben in Form von Kris­tallen, Kristalliten oder Lösungen untersucht. Oft sind die magnetischen Bestandteile der Moleküle durch das umgebende ausgedehnte chemische Gerüst (Liganden) weit genug voneinander entfernt, sodass die magnetischen Momente verschiedener Moleküle praktisch nicht miteinander wechselwirken. Dann geben die Messungen im thermodynamischen Gleich­gewicht tatsächlich die Ensembleeigenschaften einzelner Moleküle wieder. Um auch die kleinsten Wechselwirkungen zwischen Molekülen auszuschließen, ist es weiterhin möglich, makroskopische Proben durch Mischung mit diamagnetischen Analoga zu verdünnen. Die Untersuchung von einzelnen, nicht wechselwirkenden Molekülen wurde inzwischen erfolgreich in Versuchen demonstriert, bei denen die Moleküle auf Substraten deponiert sind...

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Physik im Alltag

Bernd Müller
04 / 2017 Seite 44
Pro-Physik-Mitglieder

Viel Klang ohne Reue

Schaumstoffstöpsel schützen gegen Lärm. Unverfälschten Klang bei weniger Lautstärke bietet dagegen ein maßgeschneiderter Gehörschutz mit speziellem Filter.

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Menschen

04 / 2017 Seite 46
DPG-Mitglieder

Personalien

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04 / 2017 Seite 49
DPG-Mitglieder

Zum Gedenken an Walter Greiner

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04 / 2017 Seite 50
DPG-Mitglieder

Nachruf auf Tobias Brandes

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Kerstin Sonnabend
04 / 2017 Seite 51
DPG-Mitglieder

„Ohne Pragmatismus geht das nicht!“

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DPG

04 / 2017 Seite 22
DPG-Mitglieder

Ausschreibung von Preisen 2018

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04 / 2017 Seite 54
DPG-Mitglieder

Änderungen im Vorstand der PGzB

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04 / 2017 Seite 54
DPG-Mitglieder

57. Wochenendseminar „Physiker/Innen im Beruf

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Bücher/Software

Gernot Münster
04 / 2017 Seite 52
DPG-Mitglieder

T. Padmanabhan: Quantum Field Theory

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Peter Wölfle
04 / 2017 Seite 52
DPG-Mitglieder

P. Chandra et al. (Hrsg.): PWA90 – A Lifetime of Emergence

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Alexander Pawlak
04 / 2017 Seite 53
DPG-Mitglieder

C. Liu: Die drei Sonnen

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Tagungen

Ulrik Andersen und Roman Schnabel
04 / 2017 Seite 55
DPG-Mitglieder

Quantum-Limited Metrology and Sensing

636. WE-Heraeus-Seminar

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Andreas Fuhrer, Stefan Filipp, David DiVincenzo und Frank Wilhelm-Mauch
04 / 2017 Seite 55
DPG-Mitglieder

Scalable Architectures for Quantum Simulation

635. WE-Heraeus-Seminar

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Harald Giessen und Alois Herkommer
04 / 2017 Seite 55
DPG-Mitglieder

Merging Micro- and Nano-Optics: 3D Printing for Advanced and Functional Optics

634. WE-Heraeus-Seminar

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Weitere Rubriken

04 / 2017 Seite 56
DPG-Mitglieder

Tagungskalender

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04 / 2017 Seite 57
DPG-Mitglieder

Notizen

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Neue Produkte

04 / 2017 Seite 63
DPG-Mitglieder

Präzise Lasersysteme für die Forschung

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Neue Vakuumpumpe VACUU·PURE® 10

Öl- und abriebfreies Vakuum bis 10⁻³  mbar

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