Die künstlerische Darstellung illustriert, wie zwei Neutronensterne verschmelzen. Dabei entstehen Gravitationswellen, und es wird elektromagnetische Strahlung frei. (Bild: NSF / LIGO / Sonoma State University / A. Simonnet, vgl. S. 28) 
 

Anhand eines Planetenpendels können Schülerinnen und Schüler untersuchen, wie sich verschiedene Energieformen ineinander umwandeln. (Bild:  Adobe Stock / Павел Сунцов, vgl. S. 24)

Der neue GraviTower Bremen Pro ermöglicht täglich fast tausend Experimente in Schwerelosigkeit. (Bild: ZARM / Universität Bremen, vgl. S. 22) 

Die Muster in Achaten lassen sich auf Phänomene der Selbstorganisation zurückführen. (Bild: Adobe Stock / baldomir, vgl. S. 39) 

In Hamburg wird der Prototyp für das MADMAX-Haloskop zur ­Suche nach leichten Teilchen der Dunklen Materie aufgebaut. (Bild: ­Jens Rüssmann, vgl. S. 40)

Nichtlineare Interferometer für die spukhafte Bildgebung mit nichtdetektiertem Licht gibt es bereits als transportable Systeme. (Bild: Walter Oppel, Fraunhofer IOF, vgl. S. 40)

Sternwinde und UV-Strahlung formen das Material im Carina-Nebel, in dem zahlreiche neue Sterne entstehen. (vgl. S. 28, Bildnachweis: siehe S. 33)

Die heutige Physik stützt sich häufig auf Computersimulationen. Doch welchen Beitrag leistet diese Methode zur physikalischen Forschung und wie sind ihre Ergebnisse zu bewerten? (Bild: Adobe-Stock / vladimircaribb, vgl. S. 35)

In einer atomar dünnen Halb­leiterschicht, die über einen Nanodraht gespannt wird, entsteht ein Kanal für die Bewegung von Exzitonen. (Bild: Jörg Bandmann / ct.qmat, vgl. S. 51)

Drei Satelliten werden das Observatorium LISA aufspannen, das im Weltraum Gravi­tationswellen aufspüren kann, hier am Beispiel einer­ aktiven Galaxie gezeigt. (Bild: Univ. of Florida / ­Simon ­Barke, CC BY 4.0, vgl. S. 29)

Die aktive Galaxie Centaurus A mit ihrem relativistischen Jet (vgl. S. 24, Bild: ESO / WFI; MPIfR / ESO / APEX / A. Weiss et al.; NASA / CXC / CfA / R. Kraft et al.)

Die drei Globen zeigen, wie sich die Temperatur auf der Erde aufgrund erhöhter Kohlendioxid-Konzentration im Vergleich zum Zeitraum von 1995 bis 2014 ent­wickeln könnte. In den nördlichen Polar­regionen steigt sie bis 2090 um mehr als 10 °C (lila). Über dem Nordatlantik bleibt sie zunächst konstant (hellblau) und erhöht sich dann um weniger als 1 °C (hellgelb). (Bild: DKRZ / MPI-M, vgl. S. 26)

Wissenschaftler tragen Kühlboxen zum Transport von Eisproben für Argon-39-Analysen auf den Jam­talferner in Tirol. (Bild: W. Aeschbach / U Heidelberg, vgl. S. 25)

Signalmoleküle (blau) auf Vesikeln weichen lange, starre Fadenproteine (grün) auf, sodass eine entropische Kraft das Vesikel näher an das Organell zieht. (Bild: Mario J. Avellaneda / IST Austria, vgl. S. 24)

Kohlenstoff-Nanoröhren zeichnen sich durch enorme Zugfestigkeit und Stabilität bei niedriger Masse und ungewöhnlichem Längenverhältnis aus. (Bild: Adobe Stock / daniel 700, vgl. S. 47)

Voraussetzung für Klimamodelle sind Simulationen, wie hier des Wärmetransports im Ozean. Bis zur modernen Klimaforschung mit komplexen Modellen war es ein langer Weg. (Bild: Los Alamos National Laboratory, vgl. S. 22)

Der riesige Magnet des Experiments Muon g-2 wurde vom Brookhaven National Laboratory in New York zum Fermilab in ­Illinois transportiert. (Bild:
R. Hahn / Fermilab, vgl. S. 16)

In dieser optischen Atomuhr an der Physikalisch-Technischen ­Bundesanstalt in Braunschweig ist eine Strontium-Atomwolke gefangen. (Bild: PTB, vgl. S. 26)

Ein Mitarbeiter des Exzellenz­clusters PRISMA+ testet das neue MAGIX-Experiment für den künftigen Teilchenbeschleuniger MESA. Ziel ist es, damit u. a. Hinweise auf „Dunkle Photonen“ zu finden. (Bild: Torsten Zimmermann / JGU, vgl. S. 35)

In zweischichtigem Graphen, das unter dem magischen Winkel ­verdreht wurde, zeigt sich ein ­ganzer Zoo neuer Materie­zustände. (Bild: ICFO, vgl. S. 28)

Bei der Arbeit im Homeoffice führen die fehlende Trennung von Beruf und Familie sowie die zusätzliche Belastung durch Homeschooling zu Stress, insbesondere bei Frauen (Bild: Anke Thomass / Adobe Stock, vgl. S. 24).

Martin Schleske verlässt sich beim Bau seiner Instrumente nicht allein auf sein Gehör und seine Erfahrung, sondern optimiert den Klang auch mithilfe physikalischer Experimente. (Bild: Janina Laszlo, vgl. S. 24)

Das Gravity-Instrument der ESO hat die Annahme eines super­massiven Schwarzen Lochs im Zentrum der Milchstraße weiter ­erhärtet. Diese Visualisierung verwendet Daten aus Simulationen der Bahnbewegungen von Gas, das mit etwa 30 Prozent der Lichtgeschwindigkeit um das Schwarze Loch kreist. (Bild: ESO / Gravity Consortium / L. Calçada)

Vor 175 Jahren nahm die Geschichte der Deutschen Physikalischen Gesellschaft im Magnus-Haus Berlin ihren Anfang (Bild: Andreas Böttcher, vgl. S. 26).

Mit Satellitenobservatorien wie INTEGRAL lässt sich der Zerfall
des radioaktiven Isotops 26Al in der ­gesamten Galaxis nachweisen. (Bilder: ESO / S. Brunier, CC BY 4.0;  S. Plüschke et al., ESA-SP 459, 55 (2001);  ESA, vgl. S. 23)

Die Dichte eines Molekülorbitals lässt sich mit der Rastertunnel­mikroskopie mit abwechselnder Ladung durch einzelne Elektronen bestimmen (vgl. S. 55).

Im Jahr 1895 entdeckte Wilhelm Conrad Röntgen die X-Strahlen, die ihm 1901 den erstmals vergebenen Physik-Nobelpreis bescherten. (Bild: NearEMPTiness, Wikimedia, CC BY-SA 4.0, bit.ly/2UbtfTk / bearbeitet, vgl. S. 26)

Forschung im Exzellenzcluster PhoenixD: Polymer-Lichtwellen­leiter aus dem Tintenstrahldrucker.(Bild: Tim Wolfer / LUH, vgl. S. 26)

Eine Eisschicht umhüllt den Saturnmond Enceladus vollständig.(Bilder: Enceladus: NASA / JPL / Space Science Institute; Cassini: NASA, vgl. S. 28/29)

Vom maschinellen Lernen bis zum intelligenten Roboter − der Begriff „Künstliche Intelligenz“ eröffnet ein großes Spannungsfeld zwischen realistischen Anwendungen und überzogenen Erwartungen. (Bild: Adobe Stock / sdecoret)

Das klare Süßwasser im Silfra ­Canyon sorgt für ein subtiles, ­faszinierendes Farbenspiel. ­(Bild: Alexander Mustard, www.amustard.com, vgl. S. 38)

Vorteil durch Unordnung: Die lokale Ladungsträger-Ansammlung in hybriden Perowskit-Materialien führt zu effizienter Licht-Emission. (Bild: Idee: Sascha Feldmann, University of Cambridge; Künst­lerische Umsetzung: Ella Maru Studio, vgl. S. 18).

Die DPG ist aus der  „Physikalischen Gesellschaft zu Berlin“ hervorgegangen, die am 14. Januar 1845 gegründet wurde. (Bilder: Offer & Offer, DPG/Arscholl 2019, DPG/Peithner 2019, DPG-Archiv, DPG/Ruffer, DPG, vgl. S. 3 und S. 6)

Die Lichter von Städten zeigen in der Nacht deutlich, wo sich urbanes Leben abspielt. (Bild: Visible Earth / NASA, vgl. S. 54)

Visualisierung einer „n-body dark matter“-Simulation im kosmischen Maßstab: Hellere Farben zeigen Regionen mit höherer Dichte von Dunkler Materie. (Bild: Oliver Hahn, Tom Abel, Ralf Kaehler (KIPAC/SLAC), vgl. ab S. 32)

Zweidimensionale Materialien besitzen einzigartige Eigen­schaften und ermöglichen eine neu­artige Elektronik. (Bild: S. Staacks, vgl. S. 29)

Im Zuge des derzeitigen Shutdowns wird auch das Inner Tracking System von Alice entfernt und erneuert. (Bild: M. Brice / J. Ordan / CERN, vgl. S. 32)

Vor 50 Jahren landete Apollo 11 auf dem Mond. Heute zieht es die Mondforscher zur erdabgewandten Seite, hier als topographische Karte des Lunar Reconnaissance Orbiter  (Bild: NASA's Goddard Space Flight Center / DLR / ASU und Revell GmbH, vgl. S. 26).

Das Heidelberger Ionenstrahl-­Therapiezentrum ist weltweit die erste Anlage mit einer um 360° drehbaren Bestrahlungsquelle. (Bild: Universitätsklinikum Heidelberg, vgl. S. 35)

Mikrocontroller wie der Arduino erlauben es, Messwerte verschiedenster Sensoren zu erfassen und weiterzuverarbeiten. (Bild: Fotolia / maciek905, vgl. S. 26)

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)

Illustration von Atomen im optischen Gitter, von denen sich einige in hochangeregten Rydberg-Zuständen befinden. (Bild: Chris­toph Hohmann / LMU München, vgl. S. 40)

Die Suche nach sterilen Neutrinos verläuft entlang einer „Energy Frontier” und einer „Intensity Frontier”. (Bild: Christian Hambrock, vgl. S. 28)

In der Meeresbrandung am Strand werden Steine über die Jahre nahezu perfekt elliptisch abgeschliffen, vgl. S. 30. (Bild: Yuriy Kulik/Shutterstock)

Über fünfzig Radioteleskope gehören zum Atacama Large Millimeter Array, das seit 2013 in Betrieb ist. (Bild: P. Horálek / ESO, vgl. S. 46)

Smart experimentieren lässt sich mit dem Mobiltelefon nicht nur in Vorlesungen zur Experimentalphysik, sondern auch im Science Center phaeno. (Bild: Science Center phaeno / Janina Snatzke; vgl. S. 35)

Am LHCb-Experiment des CERN lassen sich seltene Zerfälle von B-Mesonen hochpräzise messen. (vgl. S. 35, Quelle: CERN)

Die Stacheln eines eingerollten Igels zeigen in die gleiche Richtung wie die lokale Magnetisierung eines Skyrmions. (vgl. S. 49, Quelle: Fotolia / pandpstock)

Der 3D-Druck des Wall Street-Bullen ist knapp vier Millimeter lang und steht auf einer 1 Cent-Münze. (vgl. S. 26, Quelle: STL Author: Dreyfus­duke / CC BY-SA 3.0)

Richard Feynman war nicht nur ein genialer Physiker, sondern auch ein engagierter und mitreißender Vortragender. (Foto: Tamiko Thiel, vgl. S. 57)

Das Herzstück einer Apparatur zur kollinearen Laserspektroskopie ist die Nachweiskammer für die Fluoreszenzphotonen (vgl. S. 33).

Spezielle Antennenkonfigurationen erlauben es bei der thermischen MRT, Energie in ein lokales Zielgebiet zu fokussieren. (vgl. S. 27)

Die dreidimensionale Supernova-Simu­lation visua­lisiert unter anderem die Aktivität im Neutrinoheizgebiet um den Neutronen­stern. (vgl. S. 47)

Elastische Spektrinfasern sind im Inne­ren einer roten Blutzelle mit der Zellmembran verbunden. (vgl. S. 29; Bild: Copyright © 2016 IlluScientia)

Weltraumschrott in unterschiedlichsten Größen befindet sich auf Bahnen in bis zu 2000 Kilometer Höhe. (Bild: DLR, vgl. S. 31)

Wenn Seifenblasen schnell genug abkühlen, können sie kristallisieren. (vgl. S. 45, Foto: Ch. Lakebrink, neunzehn85.fotografie)

2014 absolvierte Alexander Gerst seine erste Mission auf der Internationalen Raumstation. Aus der Cupola genoss er den unvergleichlichen Blick auf die Erde. (Bild: NASA, vgl. S. 28)

Wasser fasziniert durch zahlreiche Ano­malien, die nicht allein durch die Bildung von Wasserstoffbrückenbindungen zu verstehen sind. (Bild: Robert_S / Shutterstock, vgl. S. 41)

Aus der Science-Fiction-Serie „Star Trek“ lassen sich spannende physikalische Lehren ziehen, wie Metin Tolan in seinem Beitrag „Physik mit Warp-10“ zeigt. (Bild: Luca Oleastri / Fotolia, vgl. S. 63)

Die Forschungsstation Alomar befindet sich auf der norwegischen Insel Andøya. Dort wird die Atmosphäre u. a. mithilfe von Lasern und Radar erforscht. (vgl. S. 24, Foto: Sven Jaax)

Der Krebsnebel ist der Überrest einer Supernova. In seinem Zentrum befindet sich ein Neutronenstern. (vgl. S. 35) (Bild: NASA, ESA, G. Dubner (IAFE, CONICET-Univ. of Buenos Aires) et al.; A. Loll et al.; T. Temim et al.; F. Seward et al.; VLA/NRAO/AUI/NSF; Chandra/CXC; Spitzer/JPL-Caltech; XMM-Newton/ESA; and Hubble/STScI)

Wellenleiter können dank topologischer Prinzipien Photonen verlustfrei übertragen. (vgl. S. 29)

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

Ein wichtiges Ergebnis der Planck-Mission sind Himmelskarten der Intensität sowie der Stokes-Parameter der linearen Polarisation (Bild: ESA and the Planck Coll., vgl. S. 35)

Beim Verdampfen durchläuft ein Ouzotropfen verschiedene Stadien und verändert mehrfach seine Form. (Bild: Huanshu Tan, Twente, vgl. S. 29)

Mit dem BASE-Experiment am Antiproton Decelerator des CERN lassen sich Eigenschaften wie die Ladungs-zu-Masse-Verhältnisse von Antiprotonen und Protonen hochpräzise bestimmen. (S. Sellner / BASE, vgl. S. 31)

In einem Tropfen flüssigen Heliums, der nur einen Nanometer klein ist, treten Quanten-Vortizes auf (Bild: SLAC Nat. Acc. Lab, vgl. S. 24).

Etwa zweimal pro Woche durfte Christiane Heinicke während der Marssimulation auf Hawaii im Raumanzug das Habitat verlassen. (Bild: C. Johnston, vgl. S. 26)

Ziel der Gaia-Mission ist die umfassende Vermessung der Milchstraße. Mitte September wurde der erste Sternkatalog veröffentlicht. (Bild: ESA/ATG medialab und ESO/S. Brunier, vgl. S. 6)

Eins der vier kleinen Cherenkov-Teleskope von H.E.S.S. in Namibia (Bild: M. Pfalz, vgl. S. 34)

Die Polarstern ist an 310 Tagen pro Jahr auf See und bereist sowohl Arktis als auch Antarktis (Bild: Mario Hoppmann, vgl. S. 26)

Spuren in einer Blasenkammer zeigen, dass wir es mit Teilchen zu tun haben – aber ist das wirklich so? (Bild: CERN, vgl. S. 29)

Elektronische Mikrosysteme ­ver­bessern Diagnose und Rehabili­tation in der Augenheilkunde. (Bild: Fotolia / ra2_studio, vgl. S. 33)

Simulationen liefern ein Bild der Gravitationswellen, die entstehen, wenn zwei schwarze Löcher verschmelzen. (Bild: Num.-rel. Simulation: S. Ossokine, A. Buonanno (MPI für Gravitationsphysik), Wiss. Visualisierung: W. Benger (Airborne Hydro Mapping GmbH), vgl. S. 16)

Rund um das Gelände des Kernkraftwerks Fukushima Daiichi laufen immer noch die Aufräumarbeiten (Bild: K. Shozugawa / U Tokio, vgl. S. 39)

Kinder sind häufig hoch motiviert beim Spiel mit Technik. Wie sich dieses Interesse fördern lässt, beantwortet die DPG in einer Studie (Bild: Chris­­tian Schwier/ Fotolia, vgl. S. 6)

Beim nichtlinearen Compton-Effekt deuten sich neuartige Energietransfer-Mechanismen an. (Bild: Joel Brehm, University of Nebraska-Lincoln 2015, Board of ­Regents, vgl. S. 18)

Ein Forscherteam reinigt im Super-Kamiokande-Detektor die rund 11 000 Photomultiplier (vgl. S. 24, Bild: ICRR Universität Tokio).

Trotz tiefer Temperaturen und niedrigem Druck scheint es dank Salzverbindungen flüssiges Wasser auf dem Mars zu geben. (Bild: NASA/JPL-Caltech/U of Arizona, vgl. S. 19)

Moderne Prothesen ermöglichen den Anwendern ein fast normales Leben. Hobbys wie Wandern oder Schwimmen sind damit kein Problem. (Bild: Ottobock, vgl. S. 25)

Bilden ein stark angeregtes Rydberg-Atom und ein nicht angeregtes Atom ein Molekül, dann erinnert dessen Ladungsverteilung an ein urzeitliches Tierchen, einen Trilobiten. (vgl. S. 47)

Blick durch ein „Fischauge“ auf das ­SOFIA-Teleskop bei geschlossenem Tor. Im Primärspiegel (links) spiegelt sich die Bordwand. (Bild: NASA/SOFIA/­USRA/Greg Perryman, vgl. S. 24)

Der Galaxienhaufen Abell 2218 wirkt als besonders starke Gravitationslinse, ein Effekt der Allgemeinen Relativitätstheorie, die hundert Jahre alt wird. (vgl. ab S. 27, Bild: NASA, ESA und Johan Rischard, Caltech, USA)

Freie-Elektronen-Laser wie die Linac Coherent Light Source (LCLS) in Stanford eröffnen vielfältige Experimentiermöglichkeiten (vgl. S. 31, Bild: LCLS).

Ein Forscher des Schweizer Instituts für Schnee- und Lawinenforschung untersucht die Stabilität der Schneedecke. (Bild: SLF, Mallaun Photography, vgl. S. 28)

Die Exponate des Gießener Mathematikums machen Mathematik auf unterhaltsame Weise erlebbar. (Bild: Mathematikum / Rolf K. Wegst, vgl. S. 26)

Ein Tropfen Wasser sammelt auf einer flüssigkeits­abweisenden Ober­fläche an­­ge­färb­ten Staub auf und rollt damit nach unten. (vgl. S. 25, ­Foto: Frank Schellenberger)

Spatelförmige Plättchen an ihren Pfoten erlauben es Geckos, an der Decke zu laufen (vgl. S. 37, Foto: Kellar ­Autumn ©2010).

Der diesjährige Physik-Nobelpreis würdigt die Arbeiten zur Entwicklung der blauen LEDs. Erst damit ist auch weißes LED-Licht möglich (vgl. S. 28, Bild: Wikipedia, CC BY-SA 2.5).

Aufwändige Simulationen zeigen, dass die „gewöhnliche“ Materie nicht ausreicht, um die Entstehung der Strukturen im Universum zu erklären. (vgl. S. 35, Bild: Illustris Collaboration / ­Illustris Simulation)

Pumpspeicherkraftwerke wie dieses (Limberg II, Österreich) eignen sich für die zentrale Energiespeicherung auf System­ebene und sind sehr effizient (vgl. S. 31, Bild: Voith Hydro)

Der IceCube-Detektor am Südpol hat erstmals hochenergetische extraterrestrische Neutrinos nachgewiesen (vgl. S. 41, Bild: IceCube/NSF).

Im Ersten Weltkrieg trug die Wissenschaft nicht nur dazu bei, Krieg zu führen, sie verlängerte und verschlimmerte ihn sogar beispielsweise durch die Entwicklung von Giftgas. (vgl. ab S. 43, Bild: Ullstein Bild)

Eine der mittlerweile über 3600 Argo-Sonden wird im Meer ausgesetzt, um dort autonom Messungen durchzu­führen. (Bild: CSIRO, vgl. S. 35 )

Nach dem Ausbruch des Vulkans Eyjafjallajökull im April 2010 wurde die Aschewolke auch mit Lidar-Metho­den untersucht. (vgl. S. 25, Bild: Árni Friðriksson)

Bei der National Ignition Facility komprimieren und erhitzen 192 Laserstrahlen eine winzige Kapsel aus Deuterium und Tritium im Zentrum dieser sphärischen Kammer. (vgl. S. 18, Bild: NIF)

Vor der Kulisse der Anden bilden über 1600 Bodendetektoren das zentrale Element des Pierre-Auger-Observatoriums in der argentinischen Pampa. (vgl. S. 29, Bild: Pierre-Auger-Observatorium)

Innerhalb weniger Jahre wurde die Photovoltaik massiv ausgebaut. (vgl. S. 21, Bild: Simon Kraus / fotolia.com)

Die große Rock-Pose mit Physikbezug: Der polnische Teilchenphysiker Piotr Traczyk spielt seine eigens konstruierte „CMS-Gitarre“. (vgl. S. 23, Bild: Julia Hoffmann)

Der Anteil erneuerbarer Energien an der Stromproduktion steigt, doch kann auf regel­bare Kraftwerke noch nicht verzichtet werden. (vgl. S. 33, Bild: ­Stefan Ouwenbroek / fotolia.com)

Aus Schnittbildern rekonstruiertes Bild eines Leberläppchens mit der ­Vene im Zentrum. (Bild: Stefan Höhme, vgl. S. 29)

Aus der geöffneten Kuppel des LIDAR-­Experiments auf dem Schneefernerhaus schießt ein Laserstrahl in den Nachthimmel. Zur Illustration wurde dieses Foto mit einem grünen Laser aufgenommen und nachbearbeitet. (vgl. S. 23, Bild: Christoph­malin.com)

Die Aufnahme einer IR-Kamera zeigt, wie sich durch Reibung beim Bremsen sowohl Asphalt als auch Motorrad­reifen erwärmen. (vgl. S. 47, Bild: ­Michael Vollmer)

Die Bewegungen von Sonne, Erde und Mond lassen sich mit einfachen Basteleien auch in der Grundschule vermitteln. (vgl. S. 26, Bild: Science on Stage)

In der Experimentierhalle der Synchro­tron-Lichtquelle Schweiz (SLS) am Paul-Scherrer-Institut (PSI) macht Synchrotronstrahlung verborgene ­Details von Nanomagneten sichtbar. (vgl. S. 27, Bild: PSI)

Der Satellit Planck hat die um wenige hundert Mikrokelvin schwankende Temperatur der kosmischen Mikrowellenstrahlung vermessen (vgl. S. 18, Bild: ESA / Planck Collaboration).

Diese ägyptische Wandmalerei enthält künstliche Farben, deren Herstellungsprozess sich erst mit modernen physikalischen Methoden entschlüsseln ließ. (vgl. S. 31, Bild: ­Ph. Martinez /LAMS )

Die Suche nach den Überlebenden der ersten Sterngeneration in Himmelsdurchmusterungen gehört zu den großen Herausforderungen der Astronomie (vgl. S. 29, Bild: NASA/ESA).

Die Physikanten lösen mit flüssigem Stickstoff eine Explosion aus. (vgl. S. 20, Bild: Mark Wohlrab)

Nach 100 bis 150 Kilometern muss ein Elektroauto seine Batterie wieder aufladen (vgl. S. 21, Quelle: GM Company).

Dieser Detektor für Gammastrahlung, der AGATA-Demonstrator, besteht aus 15 Germanium-Kristallen (Mitte) und wird seit diesem Jahr bei der GSI eingesetzt. (vgl. S. 37)

Infrarote Laserpulse erzeugen in einem nichtlinearen Kristall neue Frequenzen, indem die Frequenzen verdoppelt und summiert werden (vgl. ab S. 31, Quelle: Fabian Sibbers)

Im Film „The Perfect Storm“ zeigt ­Hollywood eine fiktive Monsterwelle. (vgl. S. 25; Bild: Bureau L. A. Collection / Sygma / Corbis)

Dieses vom ATLAS-­Detektor am LHC aufgezeichnete Ereignis ist ein Kandidat für den Zerfall eines Higgs-Bosons in vier Leptonen. (vgl. S. 18, Bild: ­ATLAS Experiment © 2012 CERN)

Das Spektrum des Sterns Arktur im Sternbild Bärenhüter lässt sich wie die Zeilen eines Textes lesen. (vgl. S. 45; Bild: N. A. Sharp, NOAO/NSO/Kitt Peak FTS/AURA/NSF)

Die Netzhaut des Auges besitzt außergewöhnliche optische Eigenschaften. (vgl. S. 39; Bild: Netfalls /­ fotolia.com)

Schema und Brechzahlprofil (Falschfarbenskala) einer dreidimensionalen Teppich-Tarnkappe. (vgl. S. 31, Bild: Tolga Ergin)

Am Large Hadron Collider läuft u. a. die fieberhafte Suche nach dem Higgs-­Boson. (vgl. ab S. 28, Quelle: Tunnel: CERN; Kontrollraum: Peter Ginter / Edition Lammerhuber)

Der Spielfilm „Schilf“ (Kinostart am 8. März) verknüpft Spekulationen der Physik mit einer unkonventionellen Krimihandlung. (vgl. S. 24, Quelle: X Verleih AG)

Der Exoplanet Kepler-20e ist kleiner als die Erde. Doch er ist zu nah an seiner Sonne, um Leben tragen zu können. (vgl. S. 25; Grafik: NASA/Ames/JPL-Caltech)

Blick in das Attosekundenlabor am Max-Planck-Institut für Quantenoptik in Garching (vgl. S. 25, Quelle: ­Thors­ten Naeser).

Das pentagonale Penrose-Muster, eine quasiperiodische Belegung der Ebene mit Fünfecken, spielt eine wichtige Rolle bei Quasikristallen (vgl. S. 32, Bild: A. Hauck).

Der warme Golfstrom gibt im Nord­atlantik viel Wärme an die Atmosphäre ab und sorgt damit in Westeuropa für ein vergleichsweise mildes Klima (vgl. S. 23, Quelle: NASA/MODIS).

Der Planck-Satellit liefert zwei Jahre nach seinem Start erste Messergebnisse auf dem Weg zu einem noch genaueren Bild des kosmischen Mikrowellenhintergrundes. (Bild: ESA/LFI & HFI Consortia, vgl. S. 20)

Ein Goldatom und ein Goldanion ­zeigen sich im Rastertunnelmikroskop als kleine Erhebungen auf einem ultradünnen NaCl-Film (vgl. S. 45).

Mit dem Spektrometer KATRIN versuchen Wissenschaftler, dem Geheimnis der Neutrinos auf die Spur zu kommen. (vgl. S. 31, Foto: Michael Zacher (bearb.))

Vor 100 Jahren entdeckte Heike Kamerlingh Onnes die Supraleitung. Seither hat sich dieses Forschungsgebiet enorm weiterentwickelt (vgl. ab S. 20, Bild: Hao Wang).

Ein globales Netzwerk von mehreren hundert Rechenzentren bildet das Rückgrat für die Datenauswertung der Experimente am CERN. (Bild: CERN, vgl. S. 25)

Dieses Beugungsbild eines Nano­kristalls des Proteins Photosystem I entstand aus über 15 000 Röntgen-Schnappschüssen. (vgl. S. 16, Bild: T. White, DESY)

Der Neutrino-Detektor Borexino ist eines der Experimente im italienischen Untergrundlabor Gran Sasso (vgl. S. 23, Foto: V. Steiger, LNGS).  

Aus dem Staub, den vergangene Supernovae mit Metallen angereichert haben, ­entstehen neue, metallreichere Sterne. (vgl. S. 27, Bild: NASA / ESA)

Bei der Kollision von Blei-Ionen entstehen im ­ALICE-Detektor des Large Hadron Colliders unzählige Teilchen, deren Spuren mit Höchstleistungsrechnern rekonstruiert werden. (vgl. S. 23, Bild: ALICE)

Graphen gilt als Wundermaterial der Nanotechnologie. In verspannter Form zeigt es z. B. besondere magnetische Eigenschaften (vgl. S. 22; Bild: University of Manchester).

Antisymmetrische magnetische ­Wechselwirkungen in Festkörpern führen zu einer Fülle neuer Phänomene und Anwendungen (vgl. S. 25).

Mit dem Röntgenobservatorium XMM-Newton lassen sich heiße Gaswolken, wie hier im Orion-Nebel, sichtbar machen. (vgl. S. 29; Bild: AAAS/­Science; XMM-Newton, ESA und ­Spitzer Space Telescope, NASA)

Mit der differentiellen optischen Absorptionsspektroskopie (DOAS) ließ sich z. B. der Schwefelausstoß des 60 km von Mexico City entfernten Vulkans Popocatépetl messen (vgl. S. 47, Foto: Jakub Hejt­mánek).

Auch 50 Jahre nach seiner Erfindung sind die Möglichkeiten des Lasers noch längst nicht ausgeschöpft (vgl. ab S. 22, Foto: LOBO Laser- und Multimediasysteme, Aalen).

Die aktive Galaxie Centaurus A ist eine mögliche Quelle für Kosmische Strahlung, wie sie u. a. vom Pierre-Auger-Observatorium beobachtet wird. (Bild: ESO, vgl. S. 31).

Zugvögel besitzen zwei unterschiedliche Rezeptoren, um sich am Magnetfeld der Erde zu orientieren (vgl. S. 23, Foto: picture alliance / empics, bearb.).

Die Luft- und Raumfahrtindustrie  bietet Physikern vielfältige ­Berufsmöglichkeiten (vgl. S. 26, Foto: Airbus).

Der Satellit GOCE bestimmt das Schwerefeld der Erde genau und ­lückenlos (vgl. ab S. 35, Bild: ESA).  

Guter Physikunterricht steht und fällt mit der Ausbildung der Lehrerinnen und Lehrer (s. S. 22, Foto: dpa/picture alliance).

Leuchtdioden gelten als „Licht der ­Zukunft“ und können energiesparend ganze Hauswände in Farbe tauchen (vgl. ab S. 22, Foto: Osram).

Blitze faszinieren die Menschheit seit Jahrtausenden, aber wie sie sich genau entwickeln, ist noch ungeklärt.(vgl. S. 39, Bild: PhotoDisc, Inc.)

Diesen Monat jährt sich der Mauerfall zum 20. Mal. (vgl. S. 24, Foto: dpa/picture-alliance)  

Einzeller erlauben neue Einsichten in die Prozesse der Evolution (vgl. S. 27).

Der Stellarator Wendelstein 7-X in Greifswald ist ein Projekt auf dem weiten Weg zum Fusionskraftwerk. (Foto: IPP, Wolfgang Filser; vgl. S. 35)

Schäume sind nicht nur zum Baden da, sondern auch ein faszinierendes Forschungsobjekt (vgl. S. 29, Bild: Wiebke Drenckhan).

In vielen Kinofilmen steckt auch eine ganze Menge Physik (vgl. S. 22, Foto: MPTV/ dfd movies).

Die derzeitige Erforschung unseres Planetensystems belegt eindrucksvoll, wie sehr die Entwicklung der Beobachtungsmethoden die Astrophysik revolutioniert hat. (vgl. ab S. 26, Quelle: NASA/JPL, A. Hauck)

Flüssigkristalle ermöglichen nicht nur zahlreiche Anwendungen, sie bilden auch ästhetisch reizvolle Strukturen (vgl. S. 27).

Computersimulationen zeigen die Entstehung besonders massereicher Sterne. Die Farbskala verdeutlicht die Dichteverteilung einer Akkretionsscheibe (vgl. S. 22, Quelle: M. Krumholz).

Stalagmiten in Kalkhöhlen geben Aufschluss über Klimaveränderungen (vgl. S. 25, Foto: R. Boch).

Roter Teppich für die Maus - die „Sendung mit der Maus“ hat die DPG-­Medaille für wissenschaftliche Publizistik erhalten (vgl. S. 18, Quelle: WDR).

Mikrowellen-Resonatoren mit integrierten supraleitenden Qubits bilden vielversprechende Quanten-Bauelemente (vgl. S. 39).

Experimente und Simulationen geben Aufschluss über das Innere der Erde (vgl. S. 27, Quelle: NASA, eig. Grafik).

Blick in den Tunnel des Large Hadron Colliders am CERN, der am 10. September in Betrieb gegangen ist (vgl. ab S. 20, Quelle: CERN).

Hans Schlegel bei seinem Außen­einsatz auf der ISS. (vgl. S. 26, Quelle: ESA/NASA)

Bei den Olympischen Spielen in ­Peking kommen moderne Mess­methoden zum Einsatz. (vgl. S. 46, Foto: picture-alliance/dpa)

So genannte Calabi-Yau-Mannigfaltigkeiten spielen eine besondere Rolle für die Stringtheorie (vgl. S. 29, Bild: Wikipedia).

Elektrisch leitfähige oder halbleitende Polymere sind wichtige Grundstoffe für die organische Elektronik und versprechen neuartige Anwendungen (vgl. ab S. 29, Foto: PolyIC).

Diese „Schweizerkäse-Struktur“ zeigt Sterne umgeben von Regionen ionisierten Gases (blau), die als Löcher im großräumig noch neutralen intergalaktischen Medium (gelb) erscheinen (vgl. S. 29).

Am 23. April 2008 jährt sich der Geburtstag von Max Planck zum 150. Mal (vgl. ab S. 26, Foto: Max Planck um 1913, ullstein bild, nachkoloriert).

Die Energiebranche bietet für Physiker vielfältige Berufsperspektiven (vgl. S. 27, Foto: Siemens Power Generation)

Peter Grünberg und Gerhard Ertl bei der Nobelpreisverleihung in Stockholm (vgl. S. 22, Quelle: dpa).

Fluoreszenzfarbstoffe ermöglichen neue Einblicke in die molekularen Dimensionen des Lebens. (vgl. ab S. 35, Quelle: T. Ohrt, TU Dresden; S. Doose und M. Sauer, U Bielefeld)

Bücher und Bibliotheken sind die unentbehrlichen Forschungsinstrumente der Geisteswissenschaften. (vgl. S. 25, Foto: Deutsche Nationalbibliothek)

Mikrobrennstoffzellen könnten einmal mobile Geräte mit Energie versorgen. (vgl. S. 33, Foto: C. Hebling, Fraunhofer ISE)

Schreib- und Leseköpfe für Festplatten, die auf dem Riesenmagnetowiderstand beruhen, sind heute millionenfach in PCs zu finden. (vgl. S. 33, Foto: IBM)

Das Energiespektrum von Graphen zeichnet sich durch sechs Berührungspunkte von Leitungs- und Valenzband aus (Bild: J. Meyer, U Manchester und B. Trauzettel, vgl. S. 39).

Wenn der Lachs schmeckt, hat auch die Physik der weichen Materie ihren Beitrag dazu geleistet (vgl. S. 27, Foto: PhotoDisc/Getty Images).

Am Beispiel des Bakteriums Escherichia Coli lässt sich die Zellteilung mithilfe physikalischer Modelle untersuchen. (Foto: J. Berger, MPI für Entwicklungsbiologie, vgl. S. 27)

Das Themenspektrum des DLR umfasst neben Luft- und Raumfahrt auch Verkehr und Energie. (Foto: DLR-Institut für Technische Thermodynamik, vgl. S. 6)

Die Sonne und die Heliosphäre bergen noch immer viele Rätsel. (vgl. ab S. 31, Quelle: NASA)

Gasentladungen erzeugen nicht einfach nur schöne Lichtmuster, sondern zeigen vielfältige selbstorganisierte Strukturen. (vgl. S. 21, Foto: Luc Viatour)

Im Rahmen eines interdisziplinären Projekts beschäftigen sich Straßenkinder in Kolumbien mit Physik. (vgl. S. 6, Foto: M. Welzel)

Der Physik-Nobelpreis wird in diesem Jahr für Messungen zur Kosmischen Mikrowellen-Hintergrundstrahlung mit dem NASA-Satelliten COBE verliehen. (vgl. S. 24, Quelle: COBE/NASA)

Welche Physik steckt hinter Hurrikanen und Tornados? (vgl. S. 31, Foto: PhotoDisc/Getty Images)

Hochintensitätslaser bieten extrem hohe Intensitäten bei kompakter Bauweise. (vgl. S. 25)

Neuartige magnetische Metamaterialien öffnen den Weg zu "perfekten" Linsen. (vgl. S. 51)

Mikrosensoren eignen sich als universell einsetzbare, hochempfindliche ''Spürnasen''. (Foto: Siemens, vgl. S. 25)

Auch beim Fußball spielen physikalische Prinzipien eine wichtige Rolle (vgl. S. 35; Foto: Getty Images)

Der H1-Detektor ist eines der beiden großen Experimente zur Untersuchung der starken Kraft am HERA-Beschleuniger. (Foto: SPL/Agentur Focus)

Ein Warnschild markiert den Beginn der 30 km großen Sperrzone um den Reaktor von Tschernobyl. (vgl. ab S. 29, Fotos: dpa; ZSR, Universität Hannover)

Kinder-Unis, wie hier in Frankfurt, erfreuen sich wachsender Beliebtheit. (vgl. S. 25; Foto: Uwe Dettmer)

Rund 100 Meter unter der Erde wird derzeit der 7000 Tonnen schwere ATLAS-Detektor, eines der zentralen Experimente des Large Hadron Colliders am CERN, zusammengebaut (vgl. S. 29. Quelle: CERN).

Die so genannte Pioneer-Anomalie gibt Physikern bis heute ein Rätsel auf. (Vgl. S. 25, Quelle: NASA)

Mit Hilfe der Archäometrie lässt sich die Echtheit archäologischer Funde wie der Himmelsscheibe von Nebra feststellen. (Foto: © Landesmuseum für Vorgeschichte, Halle, 2004)

Ein funktionierender Quantencomputer ist zwar noch Zukunftsmusik, doch im Labor existieren bereits die ersten Bestandteile dafür (Fotos: J. Schmiedmayer, Uni Heidelberg; SPEC, CEA-Saclay; G. Birkl) (vgl. ab S. 25).

Die fortschreitende Miniaturisierung in der Mikroelektronik wird mehr und mehr zur Materialfrage. (vgl. S. 35, Fotos: IBM)

Die Transportvorgänge der Sandkörner liefern den Schlüssel zum physikalischen Verständnis der Dünen (vgl. S. 57, Foto: Digital Vision).

Die sog. CARS-Mikroskopie nutzt nichtlineare optische Effekte für kontrastreichere Aufnahmen. (vgl. S. 31. Fotos: R. Bausinger; O. Burkacky)

Zentrales Element von Faserlasern sind Glasfasern mit einem dotierten, aktiven Kern und einem mikrostrukturierten Mantel. (vgl. S. 29)

Nanostrukturen, die auf Zinkoxid basieren, besitzen eine enorme Formenvielfalt. (vgl. S. 29, Quelle: H. J. Fan, M. Zacharias)

In einem elektrostatischen Levitator lässt sich die Struktur unterkühlter Metallschmelzen besonders vorteilhaft untersuchen. (vgl. S. 37, Foto: Jan Rogers, MSCF/NASA)

Albert Einstein hat wie kaum ein anderer das physikalische Weltbild geprägt. (Foto: Deutsches Museum München; Gestaltung: A. Raggan)

Die Elektronentomographie ermöglicht detaillierte Bilder von Poren und der Membran des Zellkerns einer Amöbe. (Vgl. S. 29)

Grenzflächen und Rissausbreitung (Inset) in Werkstoffen lassen sich im Computer ''ab initio'' simulieren. (Vgl. S. 23, Quellen: T. Classen und C. Elsässer / Inset: Fraunhofer Institut für Werkstoffmechanik, Freiburg)

Feynman-Diagramme einmal anders, nämlich als Bildelemente in den Fenstern der St.-Nicolai-Kirche in Kalkar. (vgl. S. 36, Quelle: K.-M. Hartmann)

Schülerlabore sind eine sinnvolle Ergänzung zum normalen Physik-Unterricht in der Schule. (vgl. S. 45; Fotos: Uni Kiel (4); S. Polter)

Das CERN feiert 50. Geburtstag: Teilchenspuren in der Big European Bubble Chamber und der DELPHI-Detektor markieren Höhepunkte einer Erfolgsgeschichte. (vgl. S. 47, Fotos: CERN).

Experimente für den Physikunterricht lassen sich mit alltäglichen Gegenständen selbst bauen. (vgl. S. 89)

Einzelne Stufen monoatomarer Höhe auf Kristalloberflächen zeigen interessante dynamische und thermische Eigenschaften. (vgl. S. 33, Bild: J. W. M. Frenken, Amsterdam)

Mit hochintensiver Synchrotronstrahlung lässt sich das Innere von Halbleiter-Nanostrukturen untersuchen. (vgl. S. 33)

Ob Supernova oder Molekulardynamik (Inset), Computersimulationen liefern auf allen Zeit- und Größenskalen neue Einblicke für die Physik. (vgl. S. 25 ff, Bilder: E. Müller; Inset: D. Marx)

Proteine sind enorm komplexe Makromoleküle, die auf der untersten Ebene der biologischen Selbstorganisation stehen; die Physik ihrer Faltung und Funktion ist noch nicht verstanden. (vgl. S. 37)

Durch Laser-Anregung von Übergängen zwischen Atom- und Molekülzuständen lässt sich aus einem atomaren Bose-Einstein-Kondensat ein molekulares erzeugen. (vgl. S. 33)

Zellen, wie hier rote und weiße Blutzellen, besitzen erstaunliche mechanische und elastische Eigenschaften. (vgl. S. 35, Foto: Dennis Kunkel Mi­croscopy, Inc.)

Auf dem Weg zum Quantencomputer - mit der abgebildeten Elektroden­anordnung lassen sich einzelne Ionen separieren und gezielt verschieben. (vgl. S. 23, Quelle: NIST)

Die Kontroverse um die Neutronen­dosen in Hiroshima wurde mit der Massenspektrometrie entschieden. (vgl. S. 37, Foto: F. Schmidt, LMU München; Inset: AP)

Noch immer gibt es viel zu wenig Frauen in der Physik. (vgl. S. 31, Quellen von links nach rechts: Dietmar Gust; Uni Heidelberg; Uni Paderborn)

Neue Technologien werden die heute üblichen Speichersysteme ablösen und Terabit-Speicher ermöglichen. (vgl. S. 25, Quelle: IBM)

In der Welt der Kriminaltechnik tauchen viele Methoden und Werkzeuge der Physik auf. (vgl. S. 35, Quelle: ap)

Auch im Zentrum der nächstgelegenen aktiven Galaxie, Centaurus A, vermuten Astronomen ein gigantisches Schwarzes Loch. (Quelle: E. J. Schreier (STScI)/NASA)

Die Verteilung von Galaxien in filamentartigen Strukturen lässt sich heute im Rahmen von Modellen zu ihrer Entstehung verstehen (Foto: NASA)

Die Physik sozio-ökonomischer Systeme behandelt gesellschaftliche und wirtschaftliche Phänomene mit physikalischen Methoden. (Vgl. S. 33, Bilder: dpa (3), DaimlerChrysler)

Die Welt am Draht: Mit photonischen Techniken und Bauelementen könnten sich flexiblere und leistungsfähigere Kommunikationsnetze aufbauen lassen. (Bild: Arcor)

Mit Hilfe der Holographie lassen sich Bruchstücke einer über 4000 Jahre alten sumerischen Keilschrifttafel zusammensetzen. (vgl. S. 37, Quelle: Uni Bonn; Inset: Hilprecht-Sammlung Jena / Labor für Biophysik der Uni Münster)

Kostengünstige Plastikchips auf Polymerbasis versprechen zahlreiche Anwendungen, etwa als intelligenter Ersatz für die Barcodes auf Verpackungen. (vgl. S. 31; Quelle: Siemens)

Die Kunst des Chip-Designs besteht in dem intelligenten Vernetzen elektronischer Komponenten auf einem Mikrochip

Mit den Experimenten in der Homestake- (links) bzw. der Kamioka-Mine (rechts) ist es erstmals gelungen, Neutrinos von der Sonne bzw. einer Supernova zu detektieren. Das Inset zeigt die Röntgenemission der Sonne, aufgenommen 1973 vom Skylab aus.

Die Mikrosystemtechnik hat eine Revolution unter der Motorhaube moderner Autos ermöglicht. (vgl. S. 39; Fotos: Bosch, Daimler-Chrysler)

Der innere Aufbau der Erde ist noch keine hundert Jahre bekannt. Physikalische Gesetze haben den Einblick ermöglicht und liefern den Schlüssel zum Verständnis der Erddynamik.

Mit Oberflächenstrukturen, die kleiner als die Wellenlänge des Lichts sind, lassen sich z. B. Autoarmaturen entspiegeln. Vorgemacht hat es die Natur mit dem Mottenauge (Inset).

Mit modernen Rechnern lassen sich relativistische Effekte anschaulich visualisieren, zum Beispiel der Flug durch ein Kristallgitter mit 99 Prozent der Lichtgeschwindigkeit.

Der Krebsnebel ist der Überrest der Supernova SN1054. Astrophysiker, die Supernovaexplosionen simulieren (Inset), sind darauf angewiesen, dass Kernphysiker die Eigenschaften von kurzlebigen Kernisotopen besser verstehen.

Knochen sind hierarchisch aufgebaut. Ihr schaumförmiges Innere Spongiosa) besteht aus einem Netzwerk von sog. Trabekeln, die unter dem Rasterelektronenmikroskop als Säulen erscheinen. (Foto: Agentur Focus)

Reine Molekülkristalle (hier: a-Sexithiopen) sind eigentlich hoch-isolierend, doch durch Feldeffekt-Injektion von Ladungsträgern können sie sogar supraleitend werden.

Einzelne Ytterbium-Ionen, die in dieser Falle gespeichert sind, könnten als Taktgeber von hochpräzisen Ein-Atom-Uhren dienen. Die Ringelektrode in der Bildmitte hat einen Durchmesser von 1,3 mm. Rechts erkennt man den Yb-Ofen und darüber die Elektronenquelle zur Ionisierung (vgl. S. 47).

Mit Flüssigkristallen, die je nach Temperatur eine andere Farbe zeigen, lässt sich die Wärmekonvektion in einer Rayleigh-Bénard-Zelle direkt visualisieren. (Foto: P. Tong)

Über die supraleitende Modelleisenbahn hinaus gibt es zahlreiche Anwendungen für Hochtemperatur-Supraleiter. Die Theorie ist noch weitgehend unverstanden.

Die umfangreiche Festschrift aus dem Jahr 1995 bietet einen ausführlichen und immer noch lesenswerten Einblick in die ersten 150 Jahre der DPG-Geschichte, in der sich die Entwicklung der Physik und die Zeitumstände spiegeln.