Februar 2018

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

Meinung

Christoph Buchal
02 / 2018 Seite 3

Ungläubiges Staunen über die Klimaschelte

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Aktuell

Maike Pfalz
02 / 2018 Seite 6
DPG-Mitglieder

Energie, aber wie?

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Alexander Pawlak
02 / 2018 Seite 7
DPG-Mitglieder

Europas Weg zum High-Performer

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Anja Hauck
02 / 2018 Seite 8
DPG-Mitglieder

Zufrieden, aber nicht wunschlos glücklich

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Jugend forscht
02 / 2018 Seite 8
DPG-Mitglieder

WEH-Stiftung fördert Jugend forscht

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Rainer Scharf
02 / 2018 Seite 10
DPG-Mitglieder

USA

Laser-Wettlauf / Votum für ITER / Neue Struktur für das DOE / Und die Finalisten sind…

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Kerstin Sonnabend
02 / 2018 Seite 10
DPG-Mitglieder

Volles Programm bei halber Energie

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Matthias Delbrück
02 / 2018 Seite 13
DPG-Mitglieder

Geldrausch dank Dolby

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Leserbriefe

Marthe Zeja
02 / 2018 Seite 13
DPG-Mitglieder

Weder Raum noch Zeit

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High-Tech

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Im Brennpunkt

Andreas Osterwalder
02 / 2018 Seite 16
DPG-Mitglieder

Moleküle mit Charakter 

In einem ultrakalten Gas aus Rubidium-Atomen gelang es, den Molekülzustand nach einer Dreikörper-Rekombination detailliert zu bestimmen.

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Christian Groß
02 / 2018 Seite 18
Pro-Physik-Mitglieder

Präzise simulierte Magnete

Aktuelle Experimente mit Rydberg-Atomen und -Ionen machen synthetische Quantenmagnete in einem Bereich zugänglich, der numerisch nicht mehr zu simulieren ist.

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Forum

Maike Pfalz
02 / 2018 Seite 20
Pro-Physik-Mitglieder

Beratung auf hoher Ebene 

Im November 2015 hat die Europäische Kommission unter Präsident Jean-Claude Juncker mit dem Scientific Advice Mechanism eine neue Beratungsstruktur für ihre Forschungspolitik installiert. An der Spitze steht eine „High Level Group“ aus bis zu sieben renommierten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern, darunter DPG-Präsident Rolf-Dieter Heuer, der dem Gremium derzeit vorsteht.

Wie wurden die Mitglieder der Gruppe ausgewählt?
Fachgesellschaften, Forschungs­organisationen und Wissenschafts­akademien waren aufgerufen, Kandidaten zu nominieren. Eine Gruppe von drei Personen, darunter der ehemalige britische Wissen­schaftsberater Sir David King, hat aus allen Vorschlägen eine kurze Liste von Personen erstellt, die zu einem Interview eingeladen wurden. Nach den Gesprächen wurden die zunächst sieben Mitglieder der High Level Group ausgesucht und eine Reserveliste erstellt.


Wieso wurde eine solche Gruppe überhaupt eingerichtet?
José Manuel Barroso hat sich zu seiner Zeit als Präsident der Europäischen Kommission durch Anne Glover wissenschaftlich beraten lassen. Dieses Amt hat Jean-Claude Juncker abgeschafft, woraufhin die Europäische Kommission zur Beratung den Scientific Advice Mechanism eingerichtet hat. Dieses Gremium hat einen viel größeren Mitarbeiterstab als vorher und beruht auf einer Basis von 15 bis 20 Personen, die bei der Euro­päischen Kommission angestellt sind. Darunter auch Wissenschaftler. Auf dieser Basis stehen zwei Säulen...

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Überblick

Sebastian Krinner, Jean-Philippe Brantut und Tilman Esslinger
02 / 2018 Seite 23
DPG-Mitglieder

Transport ohne Ladung 

Transport von Materie, Ladung und Energie ist einerseits Schlüssel zum Verständnis von fast allen zentralen Vorgängen in der Natur und andererseits Grund­lage für viele Technologien. Daher überrascht es nicht, dass Materialien in der Physik oft nach ihren Transporteigenschaften eingeteilt sind, beispielsweise in Leiter, Halbleiter und Isolatoren. Erst seit kurzem ist es möglich, Transportmessungen mit genau kontrollierbaren Quantensimulatoren durchzuführen. Dabei traten überraschende Vielteilcheneffekte auf.

Transportmessungen haben immer wieder zur Entdeckung unerwarteter Materieeigenschaften beigetragen, z. B. der Supraleitung oder des (fraktionierten) Quanten-Hall-Effekts, und dabei Einblicke in die Quantenphysik von Vielteilchensystemen geliefert. Bei diesen Experimenten entsteht das Signal – im einfachsten Fall der Netto­strom zwischen zwei Teilchenreservoiren – durch leicht unterschiedliche Besetzung der Energiezustände in den Reservoiren. Zudem werden bei fermionischen Systemen genau diejenigen Zustände, die zum Transport beitragen, am stärksten durch Wechselwirkungen beeinflusst.

Schon seit geraumer Zeit dienen kalte Atome dazu, idealisierte Modelle der Festkörperphysik experimentell zu realisieren und deren Eigenschaften auf den Grund zu gehen. Dazu werden sie in einer Atomfalle gefangen und in das quantenentartete Regime gekühlt. Die Rolle der Elektronen übernehmen solche Atom­isotope, die der fermionischen Quanten­statistik folgen. Die kurzreichweitige Stoßwechselwirkung zwischen den Atomen spielt die Rolle der Coulomb-Wechselwirkung, die in vielen Modellen ebenfalls nur kurzreichweitig eingeht, um Abschirmeffekten Rechnung zu tragen. Mittlerweile lassen sich mit kalten Atomen viele Materiezustände erzeugen und mit Einzelatom-Auflösung untersuchen [1]...

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Timo Betz
02 / 2018 Seite 29
DPG-Mitglieder

Gut geschüttelt, nicht gerührt

In unserem Körper bewegen sich rote Blutzellen durch feinste Adern, deren Durchmesser wesentlich kleiner sind als die Zellen. Dazu müssen die Zellen ihre Form aktiv anpassen, was ihnen eine sehr weiche, elastische Zellmembran erlaubt. Diese unterliegt kontinuierlichen Fluktuationen, die sowohl durch rein thermische als auch aktiv metabolische Anregung entstehen. Wenn es gelingt, beide Anteile experimentell zu trennen und die aktive Bewegung im Detail zu verstehen, lässt sich damit vielleicht die Physik aktiver biologischer Motoren verstehen und so der Weg zu mikroskopisch kleinen Antrieben ebnen.

Spontane, zufällig erscheinende Fluktuationen spielen im Alltag nur bei Börse, Wetter oder Lotto eine Rolle. In der mikroskopischen Welt dagegen dominieren Fluktuationen. Mikroskopische Teilchen führen spontane Tänze auf, die Robert Brown schon vor etwa 200 Jahren beschrieben hat [1]. Überträgt man dieses Verhalten auf den Alltag, würde ein Cocktailschirmchen spontan im Martiniglas herumspringen. Erst Einsteins Arbeit zur Brownschen Molekular­bewegung führte die spontanen Fluktuationen mikroskopischer Teilchen mit der thermischen Anregung zusammen und verknüpfte Diffusion, thermische Energie und Mobilität bzw. Dissipation miteinander [2]. Diese Einsteinsche Relation erklärt, warum sich das Cocktailschirmchen üblicherweise nicht spontan bewegt, ein Mikroschirm in einem Mikroglas aber durchaus. Um ein Mikroschirmchen zu bewegen, ist eine Energie in der Größenordnung der thermischen Energie kBT erforderlich. Beim makroskopischen Schirm ist sie etwa 15 Größenordnungen höher. Das erklärt auch, warum ein klassischer Verbrennungs- oder Elektromotor nicht als Nanomaschine möglich ist und nicht bei Raumtemperatur laufen kann. Die Natur betreibt aber sehr robust Maschinen auf molekularer Skala. Unzählige molekulare Motoren in unserem Körper lassen unser Herz schlagen und ermöglichen es den Augen, diesem Text zu folgen [3].

Molekulare Motoren sind spezielle Proteine, welche die chemische Energie der Hydrolyse eines ATP-Moleküls nutzen, um ihre Form so zu ändern, dass sie sich zyklisch und in nanometerkleinen Schritten fortbewegen. Sie funktionieren sehr verlässlich, obgleich auch sie durch thermisch bedingte Fluktuationen kontinuierlich durchgeschüttelt werden. Biologische Zellen nutzen die molekularen Motoren nicht nur, um gegen thermische Fluktuationen anzukämpfen, sondern auch, um beispielsweise den Transport von Körperflüssigkeiten gegen die Diffusion zu ermög­lichen und Zugkräfte in Muskeln zu koordinieren. Die Motoren selber erzeugen aktiv zufällige Fluktuationen, welche die spontane Bewegung von intrazellulären Teilchen zusätzlich zu ihren thermischen Fluktuatio­nen beeinflusst. Diese aktiven Fluktuationen sind die logische Konsequenz der großen Anzahl unkorrelierter Kraftstöße im Zellinneren, welche die ständig arbeitenden molekularen Motoren erzeugen. Aus ihnen resultieren völlig zufällige Bewegungen, genau wie bei thermischen Fluktuationen. Daher wurde die aktive Komponente lange Zeit übersehen, und die spontanen Bewegungen intrazellulärer Teilchen wurden allein thermischen Fluktuationen zugeschrieben. Allein die Gleichgewichts-Thermodynamik diente dazu, die Mechanik zellulärer Prozesse zu beschreiben. Durch das Vernachlässigen der aktiven Komponente der Bewegungen kam es zu einer großen Anzahl fundamental falscher Schlussfolgerungen, wie neuere Forschungen zeigen...

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Bildung - Beruf

Maike Pfalz
02 / 2018 Seite 36
DPG-Mitglieder

Porträt: „Man schafft etwas von Dauer.“ 

Andreas Philipp, der 1990 sein Physik-Diplom gemacht hat, ist nicht in einem typischen Physikerberuf zuhause. Stattdessen besteigt er regelmäßig Glockentürme und prüft die Glocken, Klöppel und Läuteanlagen auf Klang und ihren allgemeinen Zustand. Seit 20 Jahren sorgt er als Glockensachverständiger in Niedersachsen für wohlklingendes Kirchengeläut.

Wie sind Sie zu den Glocken gekommen?

Ich bin schon als Kind immer gern beim Einläuten des Sonntags dabei gewesen. Als Jugendlicher habe ich angefangen, Daten über die Glocken bei den Pfarrämtern anzufragen – allerdings mit durchwachsener Ausbeute. Viele sind nicht gut über ihre Glocken informiert. Daraufhin bin ich selbst in die Türme gestiegen und habe die Archive durchwühlt. Insofern habe ich mich schon vor dem Physikstudium mit Glocken beschäftigt.

Und wieso dann das Physik­studium?

Das Fach fand ich in der Schule immer spannend. Das Interesse an den Glocken habe ich aber nie verloren. Nach dem Studium habe ich daher eine Ausbildung zum Glockensachverständigen angeschlossen.

Was lernt man dabei?

Alles rund um die Glocke, die Technik von Läuteanlagen und die Stabilität von Glockentürmen. Der wissenschaftliche Teil, die Glockenkunde, umfasst auch die Musik und die Inschriftenkunde. Um das musikalische Rüstzeug zu lernen, hatte ich damals Kurse an der Kirchenmusikhochschule in Heidelberg.

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Physik im Alltag

Bernd Müller
02 / 2018 Seite 38
DPG-Mitglieder

Brücke mit Tücke 

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Menschen

02 / 2018 Seite 40
DPG-Mitglieder

Personalien

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Kerstin Sonnabend
02 / 2018 Seite 43
Pro-Physik-Mitglieder

„Ein tolles Angebot, um MINT-Berufe kennenzulernen!“

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Bücher/Software

Martin Brinkmann
02 / 2018 Seite 44
DPG-Mitglieder

T. Krüger et al.: The Lattice Boltzmann Method

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Alexander Pawlak
02 / 2018 Seite 44
DPG-Mitglieder

S. Anderl: Das Universum und ich

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Dieter Hoffmann
02 / 2018 Seite 45
DPG-Mitglieder

M. Shifman: Standing together in troubled times

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DPG

Bernd Müller
02 / 2018 Seite 46
DPG-Mitglieder

Autonom und digital 

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Tagungen

Kurt Aulenbacher, Harald Merkel und Alfons Khoukaz
02 / 2018 Seite 48
DPG-Mitglieder

Physics of Energy-Recovering Linacs

650. WE-Heraeus-Seminar

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Hans-Peter Steinrück und Florian Maier
02 / 2018 Seite 48
DPG-Mitglieder

Surfaces and Interfaces of Ionic Liquids

655. WE-Heraeus-Seminar

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Sarah Burke, Benjamin Heinrich und Jens Wiebe
02 / 2018 Seite 48
DPG-Mitglieder

Topical Insights into Nanoscience using Scanning Probes

654. WE-Heraeus-Seminar

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Jochen Kuhn und Thomas Wilhelm
02 / 2018 Seite 49
DPG-Mitglieder

Smartphones und Tablets – Experimente und mehr

WE-Heraeus-Arbeitstreffen für Lehramtsstudierende und Studien­referendare

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Gunther Wapler
02 / 2018 Seite 49
DPG-Mitglieder

Thermodynamik

DPG-Lehrerfortbildung

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Weitere Rubriken

02 / 2018 Seite 50
DPG-Mitglieder

Tagungskalender

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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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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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03.11.2020 - 12:00
Eventende:
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