Februar 2017

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

Meinung

Johanna Wanka
02 / 2017 Seite 3

Europa – ein Raum für die Forschung

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Aktuell

Alexander Pawlak
02 / 2017 Seite 6

Galileo ist auf Sendung

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Maike Pfalz
02 / 2017 Seite 7

Kein Deal

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Anja Hauck
02 / 2017 Seite 8

Der frühe Forscher fängt das Teilchen

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02 / 2017 Seite 10

LHC als Forschungsobjekt

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Kerstin Sonnabend / BMBF
02 / 2017 Seite 10

Investition in Innovation

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Kerstin Sonnabend
02 / 2017 Seite 11

Auf der Jagd nach neuen Teilchen

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Maike Pfalz / CERN
02 / 2017 Seite 11

Meilenstein bei SESAME

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Matthias Delbrück
02 / 2017 Seite 12

Die Schweiz lenkt ein

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Maike Pfalz
02 / 2017 Seite 12

Groß denken für große Forschung

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Rainer Scharf
02 / 2017 Seite 13

USA

Trump stellt Weichen / APS entlässt Cheflobbyisten / Überraschende Einigung

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High-Tech

Im Brennpunkt

Randolf Pohl
02 / 2017 Seite 16

Die Vermessung der Antiwelt

Die erstmalige Laseranregung von Antiwasserstoff bestätigt mit hoher Präzision, dass sich Wasserstoff und Antiwasserstoff gleich verhalten.

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Jonas N. Becker und Christoph Becher
02 / 2017 Seite 18

Ein Netzwerk aus Diamanten

Silizium-Fehlstellen-Farbzentren in Diamant-Mikrostrukturen ermöglichen integrierte Quantennetzwerke.

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Felix Ahn und Ilya Eremin
02 / 2017 Seite 20
Pro-Physik-Mitglieder

Supraleitung auf Diät

Der Nachweis von Supraleitung in Wismut stellt die Theorie vor neue Herausforderungen.

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Falk Wächtler und Luis Santos
02 / 2017 Seite 22

Schwebende Quantentröpfchen

Bei extrem verdünnten Quantentröpfchen beruht die Oberflächenspannung auf rein quantenphysikalischen Prozessen.

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Forum

Stefan Jorda
02 / 2017 Seite 24
Pro-Physik-Mitglieder

Im Rauschen lauschen

Wenige Kilometer von Pisa entfernt verlasse ich die Auto­bahn bei der Kleinstadt Cascina. Die Gegend wird landwirtschaftlich genutzt, ein Bauer fährt mit einem Traktor über ein trockenes Feld. In der Ferne scheint eine Pipeline die Felder zu queren. Aus der Nähe entpuppt sich die vermeintliche Leitung als niedriges langes Bauwerk mit weißen Seitenwänden und blauem Wellblechdach. Ich nähere mich dem Gravitationswellendetektor VIRGO. Unter den Blechdächern verbergen sich zwei jeweils drei Kilometer lange Arme eines Laserinterferometers, das vor allem Physiker aus Italien und Frankreich gebaut haben.

Am Schnittpunkt der beiden L-förmig angeordneten Arme und neben der nach Charles Fabry und Alfred Pérot benannten Piazza steht ein mehrstöckiges Gebäude. Darin befinden sich der Laser, zwei Endspiegel der Interferometerarme und zahlreiche weitere Komponenten. Nach einer Schleuse, in der ich in Überschuhe schlüpfe, betrete ich das Innere und erklimme eine Plattform. Von hier schaue ich auf mehrere eingerüstete „Stahltonnen“, zehn Meter hoch und mit zwei Meter Durchmesser. In jeweils einer Tonne hängen – mechanisch durch „Superdämpfer“ von seismischer Aktivität oder Vibrationen durch Traktoren etc. entkoppelt – der Strahlteiler, zwei der über 40 Kilo schweren Endspiegel aus speziellem Quarzglas und Hilfsspiegel. Davon ist aber nichts zu sehen, denn die Stahlgefäße sind ebenso geschlossen und evakuiert wie die 1,2 Meter dicken Stahlrohre, die sich draußen fortsetzen. Seit 2011 wurde VIRGO zu Advanced VIRGO (AdV) umgebaut, um die Nachweisempfindlichkeit zu erhöhen. Derzeit befindet sich der Detektor in der Inbetriebnahme. Ab März 2017 soll er Daten aufzeichnen – gleichzeitig mit Advanced LIGO (aLIGO) in Hanford bzw. Livingston (USA).

Ursprünglich hätte Advanced VIRGO Ende 2015 in Betrieb gehen sollen. Unerwartete technische Schwierigkeiten haben dies jedoch verhindert. Selbst bei einem pünktlichen Start wäre AdV die erste direkt nachgewiesene Gravitationswelle – das Signal GW150914 – aber durch die Lappen gegangen.1) Um ein Haar wäre es aLIGO an jenem 14. September 2015 genauso ergangen: „Das war der erste Tag, an dem nach fünf Jahren Umbau erstmals beide Detektoren gleichzeitig mit vernünftiger Empfindlichkeit und stabil liefen“, erinnert sich Karsten Danzmann vom Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik in Hannover. An einem „wunderschönen Montagvormittag“, wenige Minuten vor 12 Uhr, ging der Postdoc Marco Drago in Hanno­ver als erster Wissenschaftler einem computergenerierten Hinweis auf ein möglicherweise interessantes Signal nach und erblickte GW150914 auf dem Bildschirm. Danzmann kam kurze Zeit später hinzu und staunte: „Das war einfach zu schön, ein Sig­nal wie aus dem Lehrbuch“. Oder doch nur aus der Retorte? Um die Datenauswertung zu überprüfen, wurden nämlich regelmäßig Test­signale in den Detektor eingespeist. Ein Anruf in den LIGO-Kontrollräumen machte aber klar, dass ein Testsignal nicht infrage kam – dort war es 3 bzw. 5 Uhr morgens, und kein Wissenschaftler war vor Ort...

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Überblick

Detlef Lohse
02 / 2017 Seite 29
Pro-Physik-Mitglieder

Beständige Bläschen

Eigentlich sollten Nanobläschen im Nu verschwinden, und doch ließen sich mittels Rasterkraftmikroskopie stabile Oberflächen-Nanobläschen identifizieren. Wie können sie bestehen? Der Schlüssel zum Verständnis liegt im sog. „Pinning“ der Kontaktlinie. Die Erkenntnisse von Nanobläschen lassen sich analog auf Nanotröpfchen übertragen – beide besitzen hohe technologische Relevanz.

Der Effekt ist aus dem Alltag bekannt: Bleibt ein Wasserglas, das mit kaltem Leitungswasser gefüllt ist, eine Weile in einem warmen Zimmer stehen, bilden sich kleine Luftbläschen an der Glas­innenseite (Abb. 1). Der Grund dafür liegt darin, dass in Deutschland Leitungswasser mit Luft übersättigt ist und sich Gase in kaltem Wasser viel besser lösen als in warmem Wasser. Wärmt sich das Leitungswasser im Glas bei Zimmertemperatur langsam auf, reduziert sich die Gaslöslichkeit, sodass Bläschen am Glasrand nukleieren. Je nach Glasgröße halten sich diese etwa vier Tage –, wenn man das gefüllte Glas vor Partner und Geschirrspüler retten kann...

Vor rund 15 Jahren gelang es erstmals mit Hilfe der Rasterkraftmikroskopie (Atomic Force Microscopy, AFM), auch nanometerkleine Oberflächenblasen wahrzunehmen, und zwar insbesondere an hydro­phoben Oberflächen in Wasser (Abb. 2) [1]. Die Bläschen erwiesen sich als überraschend langlebig. Eigentlich sollten sie sich im Nu auflösen, da der Laplace-Druck pLaplace = 2σ / R für winzige Blasen divergiert. Hierbei sind R der Blasen­radius und σ die Oberflächenspannung. Für eine Luftblase mit einem Radius von 10 nm liegt die Lebenserwartung im Mikrosekundenbereich (Info­kasten). Noch kleinere Blasen sollten sich noch schneller auflösen. Doch tun sie das nicht!

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Gerhard Schäfer
02 / 2017 Seite 35

Der Quelle auf der Spur

Wenn Gravitationswellen direkt gemessen werden sollen, spielen Abstandsmessungen von einem Tausendstel des Protonendurchmessers und sogar darunter eine Rolle. Ein effizienter Algorithmus, der die erwarteten Gravitationswellensignale vom Untergrund der Detektoren trennt, ist für den Nachweis der Wellen unverzichtbar. Die analytische Modellierung von Gravitationswellen hilft dabei, die Parameter des Quellsystems der Welle zu bestimmen.

Fast genau hundert Jahre nach Einsteins epochaler Theorie der Gravitation und seinen Rechnungen zu Gravitationswellen [1] gelang am 14. September 2015 der erste direkte Nachweis einer Gravitationswelle [2]. Ohne Zweifel ist es damit nun möglich, die Allgemeine Relativitätstheorie (ART) in vollem Umfang physikalisch zu nutzen. Dazu gehört es, Schwarze Löcher detailliert zu erforschen. Diese Objekte sind eine spektakuläre Vorhersage der ART und gleichzeitig die Quelle der bisher beobachteten Gravitationswellen. Diese wurden – analog zu anderen astronomischen Ereignissen wie Supernova-Explosionen – nach dem Datum ihrer Entdeckung GW150914 [3] und GW151226 [4] benannt. Um die winzigen Signale aufzufinden, waren analytische Modelle ausschlaggebend, welche die möglichen Gravitationswellen mathematisch beschreiben. Die Modellierung im Fall zweier verschmelzender Schwarzer Löcher wird im Folgenden erklärt.

Die Newtonsche Theorie beschreibt physikalische Vorgänge in Gravitationsfeldern mit bemerkenswerter Genauigkeit. Erst in ,,exotischen“ Bereichen, beispielsweise bei sehr großen Feldstärken, finden sich Abweichungen von dieser Beschreibung. Als Ausgangspunkt für die explizite analytische Lösung der Feldgleichun­gen der ART liegt es nahe, die Newtonschen Gleichun­gen zu verwenden [5]. Denn die Feldgleichungen der ART verallgemeinern die Newtonschen Potential- und Bewegungsgleichungen und gehen im Grenzfall einer unendlich großen Lichtgeschwindigkeit (c → ∞) in diese über...

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Physik im Alltag

Nina Beier
02 / 2017 Seite 42

Intelligent vernetzt

Regelbare Transformatoren sorgen für eine unterbrechungsfreie Stromversorgung – auch beim verstärkten Einsatz regenerativer Energieformen.

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Menschen

02 / 2017 Seite 44

Personalien

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02 / 2017 Seite 48

Nachruf auf Karl Ludwig Thomas

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02 / 2017 Seite 49

Nachruf auf Horst W. Löb

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02 / 2017 Seite 50

Zum Gedenken an Helmut Rechenberg

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Alexander Pawlak
02 / 2017 Seite 51

„Meine Kollegen dachten, das sei ein Witz.“

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Bücher/Software

Holger Cartarius
02 / 2017 Seite 52

A. Zee: Group Theory in a Nut­shell for Physicists

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Cord Friebe
02 / 2017 Seite 52

J. Bricmont: Making Sense of Quantum Mechanics

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Alexander Pawlak
02 / 2017 Seite 53

S. Hawking: Haben Schwarze Löcher keine Haare?

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DPG

02 / 2017 Seite 28

Einstein-Slam

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Bernd Müller
02 / 2017 Seite 54

Gegen den Hype

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Ruzin Aanolu
02 / 2017 Seite 56

„Jeder kann gründen!“

weiterlesen
02 / 2017 Seite 57

Ausschreibung WE-Heraeus-Klausurtagungen

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Tagungen

Bernd Büchner, Christian Heß, Frank Göhmann und Andreas Klümper
02 / 2017 Seite 58

Low-dimensional Quantum Systems: Models and Materials

627. WE-Heraeus-Seminar

weiterlesen
Sambaran Banerjee, Wolfgang Brandner, Roberto Capuzzo-Dolcetta, Stefan Gillessen und Susanne Pfalzner
02 / 2017 Seite 58

Stellar aggregates over mass and spatial scales

631. WE-Heraeus-Seminar

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Wolfgang Belzig, Elke Scheer und Christoph Strunk
02 / 2017 Seite 58

Trends in Mesoscopic Super-conductivity

628. WE-Heraeus-Seminar

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Weitere Rubriken

02 / 2017 Seite 59

Tagungskalender

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02 / 2017 Seite 60

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.

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

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