April 2019

Diese Bildmontage zeigt den Blick auf die untere Hemisphäre der Targetkammer (blau) der National Ignition Facility mit den Strahl­führungen der Hochleistungslaser im Vordergrund (Bild: Damien Jemison / NIF, vgl. S. 29)

Meinung

Gerd Leuchs
04 / 2019 Seite 3

Lebendige Publikationen

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Aktuell

Maike Pfalz
04 / 2019 Seite 6
DPG-Mitglieder

„Plan S gefährdet die Freiheit der Wissenschaft.“

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Anja Hauck
04 / 2019 Seite 7
DPG-Mitglieder

HALO: Über den Wolken

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Kerstin Sonnabend
04 / 2019 Seite 8
DPG-Mitglieder

KI und Blockchain als Herausforderung

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Kerstin Sonnabend
04 / 2019 Seite 8
DPG-Mitglieder

Mathe für den Studienstart

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Kerstin Sonnabend
04 / 2019 Seite 10
DPG-Mitglieder

Von Russland bis ins Mittelmeer

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Kerstin Sonnabend
04 / 2019 Seite 12
DPG-Mitglieder

Energiespeicher neu denken

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Kerstin Sonnabend
04 / 2019 Seite 12
DPG-Mitglieder

Ein Fonds für Technologietransfer

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Maike Pfalz
04 / 2019 Seite 13
DPG-Mitglieder

Empfehlungen für die Energiewende

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Alexander Pawlak
04 / 2019 Seite 14
DPG-Mitglieder

Mars-Maulwurf mit Hammer

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Alexander Pawlak
04 / 2019 Seite 15
DPG-Mitglieder

Umfrage zur Weltraumforschung

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Matthias Delbrück
04 / 2019 Seite 15
DPG-Mitglieder

Mehr Zeit für die Forschung

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Matthias Delbrück
04 / 2019 Seite 16
DPG-Mitglieder

USA

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High-Tech

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Brennpunkt

Friedrich König
04 / 2019 Seite 20
DPG-Mitglieder

Wie Schwarze Löcher leuchten

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Peter van Loock
04 / 2019 Seite 22
DPG-Mitglieder

Optische Katzen auf Knopfdruck

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Bildung und Beruf

Maike Pfalz
04 / 2019 Seite 24
DPG-Mitglieder

„Wir verschieben die Grenzen des technisch Machbaren.“

Bei der Robert Bosch GmbH hat Dr. Volkmar Denner (62) eine Bilderbuchkarriere hingelegt: Vom Fachreferent stieg der Physiker bis zum Vorsitzenden der Geschäftsführung auf.

Wie kamen Sie damals zu Bosch?


Nach meiner Promotion wäre ich gerne Professor für theo­retische Physik geworden. Aber zu der Zeit gab es an der Universität nur befristete Stellen. Da ich eine Familie gründen wollte, schien mir das keine solide Basis zu sein. Bosch bot mir die Möglichkeit, in der Halbleitertechnologie an vorderster Front der Technik zu arbeiten, und so habe ich den Wechsel in die Industrie gewagt.


Das war ein ziemlicher Sprung von der theo­retischen Physik in die Halbleiterentwicklung…


Ich hatte im Studium Halbleitertechnik als Wahlfach und somit Berührung zu dem Thema. Meine ersten Arbeiten bei Bosch waren zudem Simulationen von Halbleiterprozessen. Das war ähnlich zu dem, was ich an der Universität gemacht hatte.


Was waren Ihre wichtigsten beruflichen Stationen?


Ich habe als Fachreferent in der Mikroelektronik begonnen. Anschließend habe ich den Geschäftsbereich gewechselt und mich mit Motorsteuerungen für Benzinmotoren beschäftigt. Später habe ich den Bereich Automotive Electronics geleitet, bis ich 2006 in die Geschäftsführung berufen wurde. Seit 2012 bin ich deren Vorsitzender. Ich habe bei Bosch sämtliche Führungsstufen durchlaufen – mit der Mikroelektronik als rotem Faden. (...)

 

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Streifzug

Michael Eckert
04 / 2019 Seite 26
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Verstreute Beugungszentren

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Überblick

Michael C. F. Wiescher und Dieter H. G. Schneider
04 / 2019 Seite 29
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Ein stellares Plasma auf Erden

Durch Fusions­reaktionen in Sternen entstehen neue Elemente. Um die Mechanismen dahinter zu verstehen, müssen die Reaktionsraten genau bekannt sein. Allerdings erweist es sich als äußerst aufwändig, die Bedingungen eines stellaren Plasmas im Labor zu reproduzieren. Darüber hinaus stellt die Analyse der messbaren Daten eine enorme Herausforderung dar.

Als Energiequelle von Sternen spielen kernphysikalische Reaktionen und Zerfälle instabiler Isotope eine wichtige Rolle. Sie sind der Motor der Sternentwicklung. Kernreaktionen setzten die Energie frei, um den Stern gegen die Gravitationskräfte zu stabilisieren, die aus seiner gewaltigen Masse resultieren und sonst seinen Kollaps zur Folge hätten. Je schwerer ein Stern ist, desto mehr Energie muss er produzieren: In seinem Inneren herrschen höhere Temperaturen, bei denen die Fusionsprozesse schneller ablaufen können. Deswegen haben schwere Sterne eine kürzere Lebensdauer als leichtere. Die Sternentwicklung läuft in mehreren Phasen ab, die durch unterschiedliche Fusionsbrennstoffe geprägt sind. Während der ersten Phase des Wasserstoffbrennens wandelt sich Wasserstoff über verschiedene Reaktionssequenzen zu Helium um – in dieser Phase befindet sich unsere Sonne gerade.


Ist der Wasserstoff verbraucht, kontrahiert der Stern, Temperatur und Dichte im Inneren steigen an, bis Fusions- und Kernreaktionen mit Helium möglich sind. Die dann freigesetzte Energie stabilisiert den Stern erneut. Allerdings bläht sich dabei die Sternhülle auf, sodass ein Roter Riese entsteht. Ein bekanntes Beispiel ist Betelgeuse (α Orionis). Auf das Heliumbrennen folgt das Kohlenstoffbrennen und um den stellaren Kern bilden sich Hüllen, in denen das dort vorhandene Helium und weiter außen der Wasserstoff fusionieren. Diese Entwicklung setzt sich fort bis zum Aufbau von Eisen im Sterninneren. Hier ist die Bindungsenergie der Kerne am größten, sodass weitere Kernreaktionen Ener­gie benötigen anstatt diese freizusetzen. Deshalb wird der Stern instabil und bricht in sich zusammen, woraus sich eine Supernova entwickelt. (...)

 

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Josef Jochum und Peter Grabmayr
04 / 2019 Seite 35
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Ohne Neutrinos zerfallen?

Falls sich Neutrino und Antineutrino unterscheiden, wären sie Dirac-Teilchen. Sind sie jedoch identisch, weisen sie Eigenschaften eines Majorana-Teilchens auf. Der Majorana-Charakter bietet die Möglichkeit, die ungewöhnlich kleine Masse der Neutrinos theoretisch zu verstehen und die Entstehung der Asymmetrie zwischen Materie und Antimaterie im frühen Universum zu erklären. Viele Teilchenphysiker glauben daher, dass das Neutrino Majorana-Charakter haben muss. Doch der Nachweis fehlt. Diesen sollen verschiedene Experimente erbringen, indem sie den extrem seltenen neutrinolosen doppelten Betazerfall beobachten.

Der doppelte Betazerfall eines Atomkerns bedeutet die gleichzeitige Umwandlung von zwei Neutronen zu Protonen durch die schwache Wechselwirkung. 1935 berechnete Maria Goeppert-Mayer diese Zerfallsart zum ersten Mal [1]. Normalerweise gehen Atomkerne mit einem Überschuss an Neutronen durch einfache Betazerfälle sukzessive in stabilere Kerne über. Kerne mit gerader Neutronen- und gerader Protonenzahl wechseln dabei stets zwischen gerade-gerade und ungerade-ungerade Kernen. Aufgrund der Paarwechselwirkung zwischen Nukleonen kann der einfache Betazerfall aber energetisch verboten sein, während der doppelte Betazerfall zu einem stabileren Kern führt (Abb. 1). Prominente Beispiele sind die Isotope 76Ge, 130Te und 136Xe.


Normalerweise findet der doppelte Betazerfall unter Aussendung von zwei Elektronen und zwei Anti-Elektronneutrinos statt, also einem Paar von Leptonen und einem Paar von Antileptonen (2νββ-Zerfall). Die Leptonenzahl (für Leptonen + 1, für Antileptonen –1) bleibt dabei erhalten (ΔL  =  0) und die Symmetrie zwischen Materie und Antimaterie gewahrt. Da zwei Prozesse der schwachen Wechselwirkung gleichzeitig stattfinden, ist der Zerfall extrem selten. Dennoch ist er mittlerweile in einer Reihe von Isotopen nachgewiesen. Die Lebensdauern bewegen sich zwischen 1018 und 1021 Jahren. Bei dem Zerfall ergibt sich für die Elektronen ein kontinuierliches Spektrum der Summenenergie (Abb. 2), das sich von Null bis zum Q-Wert Qββ des Zerfalls erstreckt, der im Wesentlichen der Massendifferenz von Anfangs- und Endkern entspricht. Die kinetische Energie der Antineutrinos ist nicht nachweisbar. (...)

 

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Lehre

Philipp Möhrke und Bernd-Uwe Runge
04 / 2019 Seite 42
DPG-Mitglieder

Standardmäßig unsicher

Die Messunsicherheitsanalyse ist ein zu Unrecht unbeliebter Teil der Physikausbildung, den die Studierenden meist nicht ausreichend beherrschen. Der international anerkannte „Leitfaden zur Angabe der Unsicherheit beim Messen“ sowie moderne Lehrformate bieten jedoch einen guten Zugang zu diesem Thema.

Müssen wir wirklich noch eine Fehlerrechnung machen? Dies fragen die Studierenden in nahezu jedem physikalischen Praktikum. Die Fehlerrechnung oder nach aktueller Sprechweise die Mess­unsicherheitsanalyse ist nicht nur sprachlich sperrig, sondern auch unbeliebt. Die Messung gilt als interessant und verspricht neue Erkenntnisse. Die Messunsicherheits­analyse hingegen scheint langweilig, wenig spektakulär und letztendlich überflüssig. Die entscheidende Information, um die es ging, ist scheinbar bereits durch die Auswertung der Daten herausgekommen. Die angehängte Betrachtung der Genauigkeit des Ergebnisses empfinden die Studierenden eher als Entwertung der eigenen Arbeit.


 Dass bei der Berechnung eines Ergebnisses auch Überlegungen zu dessen Unsicherheit dazugehören, ist sicher allen Studierenden klar. Den zentralen Informationsgehalt und Nutzen dieser Angabe sehen aber nur wenige. So lassen sich Ergebnisse erst quantitativ vergleichen, wenn die Unsicherheit berücksichtigt wird. Denn ob zwei Ergebnisse gleich oder verschieden sind – oder wie wahrscheinlich es ist, dass zwei Ergebnisse übereinstimmen –, ist aus den Zahlenwerten allein nicht abzulesen. Aber gerade der Vergleich mit bekannten Ergebnissen oder den Vorhersagen von Modellen macht die Arbeit in der Physik aus. Hier entstehen neue Erkenntnisse. (...)

 

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Physik im Alltag

Bernd Müller
04 / 2019 Seite 46
DPG-Mitglieder

Der richtige Dreh

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Menschen

04 / 2019 Seite 48
DPG-Mitglieder

Personalien

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Maike Pfalz, Alexander Pawlak und Kerstin Sonnabend im Namen der jetzigen und früheren Mitarbeiter beim Physik Journal; Bernhard Nunner für die DPG-Geschäftsstelle
04 / 2019 Seite 52
DPG-Mitglieder

Nachruf auf Rainer Scharf

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Alexander Pawlak
04 / 2019 Seite 53
Pro-Physik-Mitglieder

„Unser Praktikum ist tiefgreifender angelegt.“

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Rezensionen

Gerhard Samulat
04 / 2019 Seite 53
DPG-Mitglieder

B. Mackowiak, A. Schughart: Raumfahrt

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Martin Schultze
04 / 2019 Seite 54
DPG-Mitglieder

Theodore H. Maiman: The Laser Inventor.

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Maike Pfalz
04 / 2019 Seite 55
DPG-Mitglieder

Guillaume Duprat: Wie laut war eigentlich der Urknall?

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DPG

David Ohse
04 / 2019 Seite 56
DPG-Mitglieder

Mentoring wie in der Familie

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Stefan Grisard und Enrico Stein
04 / 2019 Seite 57
DPG-Mitglieder

Berufsvorbereitung in Dortmund

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04 / 2019 Seite 57
DPG-Mitglieder

Änderungen im Vorstand der PGzB

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Tagungen

Alicia Fattorini und Maximilian Meier
04 / 2019 Seite 58
DPG-Mitglieder

Bad Honnef Physics School on Plasma-Astroparticle Physics 2019

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04 / 2019 Seite 58
DPG-Mitglieder

Tagungskalender

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Weitere Rubriken

04 / 2019 Seite 59
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Notizen

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4 Methoden, um Niederdruck-Gasströmungen zu modellieren

Vakuum- und Niederdrucksysteme werden für unterschiedliche Zwecke, wie Elektronenmikroskope oder in der Halbleiterherstellung, eingesetzt. Forscher und Entwickler, die mit Vakuumsystemen arbeiten, nutzen verstärkt Simulation für eine effizientere Entwicklung und zur Reduktion kostspieliger Prototypen.

 

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