Dezember 2012

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)

Meinung

Matthias Bartelmann
12 / 2012 Seite 3

Gelungener Umbau

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Aktuell

Maike Pfalz
12 / 2012 Seite 6

Exzellenzinitiative: Exzellenter Neustart

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Alexander Pawlak
12 / 2012 Seite 7

Notenspektrum mit Schieflage

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Alexander Pawlak
12 / 2012 Seite 8

Petition für EU-Forschung

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Stefan Jorda
12 / 2012 Seite 11

Koloss gegen Krebs

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(BMBF / MPG)
12 / 2012 Seite 12

Freiheit für die Wissenschaft

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(U Bern/AP)
12 / 2012 Seite 12

Europa sucht die Supererde

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12 / 2012 Seite 13

DFG: Neue Graduiertenkollegs

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12 / 2012 Seite 13

Ehrung für Heinrich Blasius

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(BMBF)
12 / 2012 Seite 13

Rohstoffe für die Zukunft

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Maike Pfalz
12 / 2012 Seite 14

Kolumbien: Spielerisch forschen

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Rainer Scharf
12 / 2012 Seite 15

USA


Optik- und Photonikstudie
Neues Klimazentrum
Mobile Doktoren

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Im Brennpunkt

Stephan Schiller
12 / 2012 Seite 18

Die (fast) perfekte Welle

Ein kalter Siliziumkristall liefert die monochromatischste Strahlung, die je erzeugt wurde.

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Wolfgang Harneit
12 / 2012 Seite 20

Kernspinbad unter Kontrolle

Drei Arbeitsgruppen ist es gelungen, Kernspins in einer Entfernung von mehreren Nanometern vom NV-Zentrum in Diamant zu koppeln.

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Markus Sauer
12 / 2012 Seite 22

Fokussieren mit Gold

Plasmonische Nanostrukturen verstärken die Fluoreszenz einzelner Farbstoffmoleküle.

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Nobelpreise

Ferdinand Schmidt-Kaler und Dietrich Leibfried
12 / 2012 Seite 24

Zauberer im Quantenreich

It is fair to state that we are not experimenting with single particles, any more than we can raise Ich­thyosauria in the zoo – diese Worte von Erwin Schrödinger stammen aus dem Jahr 1952. Sechzig Jahre später erhalten David Wineland vom National Institute of Standards and Technology (NIST) in Boulder, Colorado, USA, und Serge Haroche von der École Normal Supérieure (ENS) in Paris den Nobelpreis für ihre bahnbrechenden Experimente mit einzelnen Quantenteilchen. Eine theoretische Beschreibung dieser Experimente ist nicht schwer: Es genügt, Zwei-­Niveau-Systeme, harmonische Oszillatoren und ihre Kopplung aneinander zu verstehen, also ausschließlich Bestandteile ­einer Anfängervorlesung in Quantenmechanik (Infokasten). Diese trügerisch simplen Elemente in einem Labor sauber herauszudestillieren und ihre Botschaften auf leicht ablesbaren Geräten anzuzeigen, erfordert dagegen einen Grad von Experimentierkunst, den Schrödinger schlicht für unmöglich gehalten hat. Aber genau das ist gelungen. Dave Wineland und Serge Haroche haben dazu entscheidend beigetragen.

Unweit des wunderschönen Jardin du Luxembourg und des Pantheon liegt in Paris ein Zentrum der französischen Physik, das Laboratoire Kastler-Brossel der ENS. Hier hat in der Tradition der Nobelpreisträger Alfred Kastler (1966) und Claude Cohen-Tannoudji (1997) auch Serge Haroche seine Experimente durchgeführt. Im Zentrum der bahnbrechenden Arbeiten aller dieser Forscher steht die Wechselwirkung von Licht mit Atomen. Aber erst Haroche ist es gelungen, die „experimentellen Methoden so weit zu entwickeln, um Quantensysteme zu manipulieren“, wie es in der Laudatio des Nobel­komitees heißt.

Serge Haroche wurde 1944 in Casablanca geboren und studierte in Paris an der ENS, die – ganz anders als die direkte Übersetzung ins Deutsche vermuten lässt – nach einem streng auf Leistung ausgelegten hochselektiven Auswahlverfahren nur die allerbesten Studierenden aufnimmt. Dort finden sie dann hervorragende Studienbedingungen vor. Haroche wurde 1971 in Paris promoviert, der Betreuer der Doktorarbeit war Claude Cohen-Tannoudji. ...

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Überblick

Markus Nimmrich, Philipp Rahe, Markus Kittelmann und Angelika Kühnle
12 / 2012 Seite 29

Organisch geordnet

Nanostrukturen, die aus einzelnen Molekülen aufgebaut sind und maßgeschneiderte Eigen­schaften sowie wohldefinierte Funktionen aufweisen, versprechen atemberaubende Möglichkeiten für die Elektronik. Besonders vielversprechend dafür ist die Selbstorganisation organischer Moleküle auf nichtleitenden Oberflächen, die aber auch mit besonderen Herausforderungen einhergeht.

In seiner legendären Rede „There’s plenty of room at the bottom“ erläuterte Richard Feynman 1959, dass die gezielte, schrittweise Erschaffung von Objekten aus einzelnen Atomen keine physikalischen Gesetzmäßigkeiten verletzt und somit grundsätzlich möglich sein sollte. So wie ein Haus nach dem Plan eines Architekten aus einzelnen Ziegeln errichtet wird, müssten sich auch Nanostrukturen Schritt für Schritt aus einzelnen Atomen oder Molekülen aufbauen lassen.

Die Möglichkeiten, die eine solche Nanoarchitektur bereit hält, sind atemberaubend: Eine komplett neue Elektronik mit Bauteilen aus einzelnen Molekülen ist ebenso denkbar wie neue Materialien, welche die unterschiedlichsten Vorteile (Härte, Leichtigkeit, Festigkeit, Hitzebeständigkeit etc.) in sich vereinen. Ebenso weitreichend sind aber auch die experimentellen Hürden, die es zu überwinden gilt. Selbst wenn das gelingt, eignet sich der Aufbau Atom für Atom kaum dazu, Systeme in großtechnischem Maßstab herzustellen. Es bietet sich daher an, die Moleküle für sich arbeiten zu lassen. Hierbei hilft das selbstorganisierende Verhalten von Molekülen auf Oberflächen.

Einzelne Moleküle können sich auf einer Oberfläche zu komplexen Netzwerken anordnen. Die Strukturvielfalt lässt sich hierbei durch die Wechselwirkungen steuern, die einerseits zwischen individuellen Molekülen und andererseits zwischen den Molekülen und dem Substrat auftreten. Durch die geschickte Wahl von Molekülgruppen und Oberflächencharakteristika sind Strukturen mit maßgeschneiderten Eigenschaften möglich. Die molekulare Selbstorganisation erscheint daher vielversprechend, um funktionale Strukturen gezielt zu erschaffen. Die potenziellen Anwendungen für diese Strukturen reichen von der einfachen Oberflächenbeschichtung über die Entwicklung neuer Sensoren für optoelektronische Bauteile bis hin zu komplexen elektronischen Schaltkreisen auf molekularer Skala. Dieser Artikel soll einen Überblick über die Bandbreite selbstorganisierter Strukturen auf nichtleitenden Oberflächen geben. Die vorgestellten Beispiele weisen die Machbarkeit nach und unterstreichen die vielfältigen Gestaltungsmöglichkeiten, die dieser Zweig der Oberflächenforschung mittlerweile eröffnet. ...

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Jan Jolie, Peter Reiter und Nigel Warr
12 / 2012 Seite 37

Einblick durch Gammaquanten

Nur zehn Prozent der bekannten Atomkerne sind so stabil, dass sie in der Natur vorkommen. Vom großen Rest der instabilen Kernen kennen wir dagegen viele ­Eigenschaften überhaupt nicht. Da die Nukleosynthese der heute vorzufindenden Kerne, die vermutlich unter anderem in Supernovae stattfindet, gerade über sehr neutronenreiche instabile Nuklide verläuft, gilt es, deren Eigenschaften zu verstehen. Dabei stellt sich auch die grundlegende Frage, ob das Ordnungsschema der Kerne mit „magischen“ Zahlen in diesem Gebiet der Nuklidkarte gilt.

Seit den Arbeiten zum Wasserstoffatom vor rund hundert Jahren liefert die Spektroskopie von angeregten Zuständen grundlegende Einsichten in den Aufbau atomarer und subatomarer Materie. Dies gilt bis hin zu den schwersten Quarksystemen, die sich in der Kern- und Hadronenphysik spektroskopisch untersuchen lassen. Während bei der Atomspektroskopie die Energie der Photonen, die beim Zerfall der angeregten Zustände emittiert werden, im Bereich von eV liegen, erstreckt sich die Energieskala in der Kern- und Hadronenphysik bis hin zu GeV, also in den Bereich der Gammastrahlung und darüber hinaus. Bei niedrigen Anregungs­energien ermöglicht es der Nachweis der γ-Strahlung, die vielen Facetten der mesoskopischen Atomkerne zu beleuchten, die in stabilen und einer deutlich größeren Zahl von instabilen Nukliden existieren. Die möglichen Anregungen spiegeln zum einen den Aufbau der Kerne aus einzelnen Nukleonen wider, zum anderen sind sie auf kollektives Verhalten des gesamten Kerns zurückzuführen. Aktuelle Forschungsziele bestehen darin, diese unterschiedlichen Aspekte im Rahmen einer quanten­mechanischen Vielkörpertheorie konsis­tent zu beschreiben und die verschiedenen Kern­modelle zu vereinheitlichen. 
 
Heute sind rund 3000 Nuklide bekannt, von denen nur rund zehn Prozent stabil oder langlebig sind und somit in der Natur vorkommen. Bei einer Vielzahl der bekannten instabilen Kerne wissen wir wenig über die Eigenschaften. Somit ist der Vergleich mit theoretischen Modellen als Funktion des Neutronen- bzw. Protonenüberschusses nicht möglich. Darüber hinaus sagt die Theorie viele weitere, noch unentdeckte Nuk­lide vorher. Ähnlich wie bei der Elektronenhülle der Atome gruppieren sich auch in Kernen die Orbitale, welche die Nukleonen besetzen können, in Schalen. Wenn eine Schale gefüllt ist, ist besonders viel Energie nötig, um ein Nukleon über den Schalenabschluss hinaus zur nächsten Schale anzuheben und somit den Kern anzuregen. Die Protonen- bzw. Neutronenzahlen, die vollen Schalen entsprechen, werden „magisch“ genannt. Ob dieses Ordnungsschema auch für die noch unentdeckten Nuklide gilt oder ob andere Schalenabschlüsse auftreten, ist unbekannt. Daher sind Extrapolationen entlang der bekannten magischen Zahlen wichtig.  ...

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Bildung - Beruf

Achim Hofmann
12 / 2012 Seite 45

Arbeitsmarkt für Physikerinnen und Physiker

Der Arbeitsmarkt für Physiker und Physikerinnen hat sich im Jahr 2012 weiterhin sehr gut entwickelt. Die Anzahl der Stellenmeldungen bei der Bundesagentur für Arbeit ist gegenüber dem Vorjahr erneut leicht gestiegen, und die Zahl der gemeldeten Arbeits­suchenden ist weiterhin auf niedrigem Niveau. Der schon in den letzten Jahren beo­bachtete Anstieg bei jungen Stellensuchenden hat sich weiter fortgesetzt.

Der Arbeitsmarkt für Physiker­innen und Physiker entspannt sich weiter aufgrund der immer noch sehr guten wirtschaftlichen Situa­tion in Deutschland. Die Daten der Zentralstelle für Arbeitsvermittlung der Bundesagentur für Arbeit (BA) zeigen für den Zeitraum zwischen Oktober 2011 und September 2012 erneut einen Anstieg der offenen gemeldeten Stellen, und zwar um etwa 2,5 Prozent. Dies ist aber nach über 20 Prozent Anstieg im letzten Jahr eine deutliche Verlangsamung und könnte zu einer Sättigung knapp unterhalb der Werte vor der Finanzkrise führen.

Die Zahlen sind hier nur relativ zu den Werten im Jahr 2006 angegeben. Dies liegt daran, dass nur ein sehr kleiner Teil der zu besetzenden Stellen, nämlich weniger als 10 Prozent, der BA überhaupt gemeldet wird und damit die Zahl der Stellen für Physiker in Wirklichkeit um ein Vielfaches höher ist als die Statistik ausweist. Die meisten Stellen werden über andere Rekrutierungskanäle besetzt und erscheinen daher nicht in der Statis­tik. Diese niedrige Meldequote bedeutet, dass es wohl einen ausgewogenen Markt für Physikerinnen und Physiker gibt und die Rekrutierung über Stellenanzeigen, Jobbörsen, Praktika oder Direktbewerbungen funktioniert. Erst wenn die Not der Unternehmen, Physiker zu finden, deutlich wächst, steigt die Meldequote an. Trotz aller statistischen Mängel folgt die Zahl der offenen Stellen der wirtschaftlichen Entwicklung und eignet sich daher als guter Indikator. ...

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Physik im Alltag

Michael Vogel
12 / 2012 Seite 48

Perfekt vermessen

Die Wellenfrontanalyse hat im vergangenen Jahrzehnt die Diagnose- und Therapiemöglichkeiten in der Augenheilkunde erweitert. Pate für die Technologie stand die Astronomie.

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Menschen

12 / 2012 Seite 51

Personalien

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Stefan Jorda
12 / 2012 Seite 53

„Ich glaube, der liebe Einstein wusste das nicht“

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Gerhard Abstreiter
12 / 2012 Seite 54

Nachruf auf Frederick Koch

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Bücher/Software

Maike Pfalz
12 / 2012 Seite 56

A.-M. Pleitgen und I. Bohnet: Teilchenbeschleunigung

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Peter Dauscher
12 / 2012 Seite 56

Rainer Scharf: Ausgezeichnete Physik

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Maike Pfalz
12 / 2012 Seite 57

L. Novelli: Newton und der Apfel der Erkenntnis

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Alexander Pawlak
12 / 2012 Seite 58

Alfred Schreiber (Hrsg.): Lob des Fünfecks

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DPG

12 / 2012 Seite 61

DPG ehrt Dieter Röß

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Wolfgang Buck
12 / 2012 Seite 61

Schülerpreis der Physikalischen Gesellschaft zu Berlin

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12 / 2012 Seite 62

Einladung zur Mitgliederversammlung 2013

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Tagungen

Harald Fritzsch und Willibald Plessas
12 / 2012 Seite 63

Quantum Chromodynamics: ­History and Prospects

516. WE-Heraeus-Seminar

weiterlesen
Claus Lämmerzahl
12 / 2012 Seite 63

Algebro-geometric methods ­in fundamental physics

515. WE-Heraeus-Seminar

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Jens Elgeti und Benjamin M. Friedrich
12 / 2012 Seite 64

Forces and Flow in Biological ­Systems

DPG-Physikschule

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Lisa Edelhäuser
12 / 2012 Seite 64

Heavy particles at the LHC

DPG-Physikschule

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12 / 2012 Seite 65

Tagungskalender

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Rubriken

12 / 2012 Seite 65

Notizen

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Neue Vakuumpumpe VACUU·PURE® 10

Öl- und abriebfreies Vakuum bis 10⁻³  mbar

VACUUBRAND präsentiert eine trockene und abriebfreie Schraubenpumpe für den Vakuumbereich bis 10⁻³ mbar. Die Pumpe besticht durch ihre wartungsfreie Technologie ohne Verschleißteile und weist ein Saugvermögen von 10 m³/h auf. VACUU·PURE 10 ist die ideale Lösung für Prozesse, bei denen partikel- und kohlenwasserstofffreies Vakuum im Bereich bis 10⁻³ mbar benötigt wird. Mit dieser Eigenschaft deckt die Schraubenpumpe viele Anwendungsgebiete ab – wie beispielsweise Analytik, Vorvakuum für Turbomolekularpumpen oder die Regeneration von Kryopumpen. Sie ermöglicht aber auch Prozesse wie die Vakuumtrocknung, Gefriertrocknung, Wärmebehandlung, Entgasung oder Beschichtung. Da keine Verschleißteile zu tauschen sind und lästige Ölwechsel entfallen, ist ein unterbrechungsfreier Betrieb mit sehr langen Standzeiten möglich.

VACCU PURE 10

Lernen Sie VACUU·PURE 10 kennen.

Erleben Sie unsere neue HiScroll – die ölfreien Vakuumpumpen von Pfeiffer Vacuum

Die HiScroll Serie besteht aus drei ölfreien und hermetisch dichten Scrollpumpen mit einem nominellen Saugvermögen von 6 – 20 m³/h. Die Pumpen zeichnen sich insbesondere durch ihre hohe Leistung beim Evakuieren gegen Atmosphäre aus. Ihre leistungsstarken IPM*-Synchronmotoren erzielen einen bis zu 15% höheren Wirkungsgrad in Vergleich zu konventionellen Antrieben.

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Eventende:
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