Februar 2020

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).

 

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Zur Ausgabe

Meinung

Egbert Figgemeier, Jens Leker und Mark Wentker
02 / 2020 Seite 3

Elektromobilität erfordert Kompromisse

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Aktuell

Maike Pfalz
02 / 2020 Seite 6

175 Jahre DPG: Eine offene Gesellschaft feiern

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Kerstin Sonnabend
02 / 2020 Seite 7
DPG-Mitglieder

Gefälle aller Orten

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Alexander Pawlak
02 / 2020 Seite 8
DPG-Mitglieder

NameExoWorlds: Eine Giraffe für Deutschland

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Zuse-Gemeinschaft / Anja Hauck
02 / 2020 Seite 10
Pro-Physik-Mitglieder

Umfrage: Institutionen und Wettbewerbskraft fördern

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Alexander Pawlak
02 / 2020 Seite 10
DPG-Mitglieder

ESA: Die vier Säulen des Weltraums

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Kerstin Sonnabend
02 / 2020 Seite 12
DPG-Mitglieder

Ausreichend Neutronen für alle?

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Matthias Delbrück
02 / 2020 Seite 13
DPG-Mitglieder

Jenseits von Super

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Matthias Delbrück
02 / 2020 Seite 14
DPG-Mitglieder

Quantengrüße aus Moskau

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Matthias Delbrück
02 / 2020 Seite 14
DPG-Mitglieder

USA

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High-Tech

Michael Vogel
02 / 2020 Seite 16
Pro-Physik-Mitglieder

Oberflächen klinisch rein, Berührungslose Bildgebung; Kurzwellig und effizient

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Brennpunkt

David A. Egger
02 / 2020 Seite 18
DPG-Mitglieder

Vorteilhafte Unordnung

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Forum

Maike Pfalz
02 / 2020 Seite 20
DPG-Mitglieder

Quanten im Zentrum

Längst haben Quantentechnologien unseren Alltag erobert: Computer, Smartphones, der Laser oder Methoden der medizinischen Diagnostik beruhen auf Erkenntnissen der Quantenmechanik. Auch die Informationswissenschaft hat unsere moderne Welt revolutioniert, indem sie die Basis für die Informationsverarbeitung und die Kommunikation im digitalen Zeitalter geliefert hat. Die nächste Revolution besteht darin, beide Gebiete zu vereinigen. Die Quanteninformationstheorie ist in der Lage, unsere physikalische Welt zu beschreiben. Mit Fragen der Quantenwissenschaften in all ihrer Breite beschäftigt sich der Exzellenzcluster „Munich Center for Quantum Science and Technology“ (MCQST), der im Zuge der Exzellenzstrategie seit Anfang 2019 gefördert wird. 

Der Cluster gliedert sich in sieben Forschungsbereiche: Quanteninformationstheorie, -simulation, -computing, -kommunikation, Quantenmetrologie und -sensorik, Quantenmaterie sowie explorative Themen. „Kein Standort deckt diese ganze Bandbreite in höchster Expertise so ab wie München“, ist Immanuel Bloch, Direktor am Max-Planck-Institut für Quantenoptik und einer der drei Sprecher des Clusters, überzeugt. Eines der Hauptziele des Clusters ist es, München noch sichtbarer zu machen und mit dem MCQST ein weltweit führendes Zentrum der Quantentechnologien aufzubauen, das wichtige wissenschaftliche wie auch technologische Fragen behandelt. (...)

 

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Bildung und Beruf

Anja Hauck
02 / 2020 Seite 24
Pro-Physik-Mitglieder

„Das war der Moment, in dem ich mich entscheiden musste.“

Seinen ersten Roman veröffentlichte Dr. Ulrich Woelk (59) bereits während seiner Promotion in Astrophysik. Seither sind zahlreiche weitere hinzugekommen. Darüber hinaus schreibt er für verschiedene Zeitschriften und für das Fernsehen. Auch Theaterstücke und Hörspiele gehören zu seinem Werk.

Warum sind Sie Schriftsteller geworden?

Das werde ich häufig gefragt, aber eine richtig knackige Antwort habe ich bisher nicht gefunden. Im Grunde habe ich mich zwar schon immer für die Physik und speziell für die Astrophysik und die Sterne interessiert, aber eben auch für Kulturelles und für Literatur. Irgendwann ist bei mir die Idee aufgekommen, selber zu schreiben.

Womit haben Sie angefangen?

Während des Studiums gehörte ich zu einer Kabarett­gruppe, für die ich Texte geschrieben habe. Nach dem Diplom hatte ich die Idee für meinen ersten Roman, der zum Teil biografisch motiviert ist. Die Hauptperson ist ein Physiker, der sich mit seiner Vergangenheit auseinandersetzt. Wenn man sich mit einem solchen Projekt auf den Weg macht, weiß man natürlich nicht, ob das am Ende zu etwas führt.

Sie haben das Schreiben zunächst nebenher verfolgt?

Nach meinem Diplom 1987 habe ich ein Jahr ausgesetzt, um mich nur dem Romanprojekt zu widmen. Danach war es zwar noch nicht ganz fertig, aber ich habe in Berlin trotzdem angefangen zu promovieren. Das Buch habe ich nebenbei fertig geschrieben und an verschiedene Verlage geschickt. (...)

 

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Überblick

Lothar Oberauer
02 / 2020 Seite 27
DPG-Mitglieder

Das Neutrinobild der Sonne

Wie alle anderen Sterne ist auch unsere Sonne ein großer Fusionsreaktor: In ihrem Inneren wird durch das Verschmelzen von vier Protonen zu Helium Energie freigesetzt. Dabei entstehen auch Neutrinos, die aufgrund ihrer geringen Wechselwirkung die Oberfläche der Sonne erreichen und von dort bis zur Erde gelangen. Seit über zehn Jahren lassen sich diese solaren Neutrinos mit dem Borexino-Detektor im italienischen Untergrundlabor Gran Sasso vermessen – sie zeigen unser Zentralgestirn in einem ganz besonderen Licht.

Die Fusion von Wasserstoff zu Helium findet in Sternen durch zwei Abfolgen nuklearer Fusionsprozesse statt: den pp-Ketten und dem CNO-Zyklus. Borexino ist weltweit das einzige Experiment, das alle relevanten Neutrinos aus den drei thermonuklearen pp-Ketten erfasst. Insgesamt ergeben die Fusionsprozesse immer die Summenreaktion 4p → 4He + 2e+ + 2νe, bei der eine Energie von etwa 26,7 MeV freigesetzt wird. Einen Großteil dieser Energie strahlt die Sonne über Photonen ab; etwa zwei Prozent nehmen Neutrinos mit, wobei die Sonne nur Elektronneutrinos emittiert. Im Standardmodell der Teilchenphysik kennen wir mit den Myonneutrinos νμ und den Tauneutrinos ντ zwei weitere Arten. Alle drei besitzen Antiteilchen νe, νμ und ντ.

Damit Protonen fusionieren, müssen sie eine abstoßende Coulomb-Schwelle überwinden. Daher finden die nuklearen Fusionsprozesse hauptsächlich in den dichten und heißen Zentren stellarer Objekte statt. Je schwerer die fusionierenden Atomkerne sind, desto höher ist die Coulomb-Schwelle. In massiven Sternen, bei denen die Temperaturen im Zentrum und damit die kinetischen Energien der Atomkerne höher sind als in unserer Sonne, dominiert daher der CNO-Zyklus. Dabei wirken die schweren und protonenreichen C-, N- und O-Kerne als Katalysatoren für die Fusion von Wasserstoff zu Helium. In leichten Sternen wie unserer Sonne sind dagegen die thermonuklearen Fusionsprozesse der pp-Ketten maßgeblich für die Freisetzung von Energie verantwortlich. Die wichtigste Reak­tion ist dabei die Fusion zweier Protonen zum Deuteron: p + p → 2H + e+ + νe. Sie tritt mit einer Wahrscheinlichkeit von 99,8 % am häufigsten auf. Die Reaktionsrate bei niedrigen Energien ist sehr gering, weil das Deuteron aufgrund der schwachen Wechselwirkung entsteht. Darauf beruht die lange Lebensdauer der Sonne von ungefähr zehn Milliarden Jahren. Die sogenannten pp-Neutrinos aus dieser Reaktion besitzen ein kontinuierliches Energiespektrum bis zu 0,423 MeV.

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Gero Vogl und Katharina Prochazka
02 / 2020 Seite 35
DPG-Mitglieder

Was treibt den Sprachwechsel?

Die Ausbreitung von Teilchen ist in der Physik als Diffusion bekannt und lässt sich mathematisch beschreiben. In neuerer Zeit kommen zunehmend Anwendungen der Diffusion mit physikalischen Begriffen bzw. mathematischen Formeln in den Lebenswissenschaften, der Archäologie, Ethnologie und Soziologie oder zur Beschreibung der Ausbreitung von Epidemien in den Blick.

Linguisten befassen sich schon lange mit dem Sprachwechsel, also der Diffusion einer Sprache in das Gebiet einer anderen [1]. Aber es waren schließlich Physiker und Mathematiker, die ihre Werkzeuge auf diesem Gebiet eingesetzt haben [2]. Noch vor wenigen Jahren beklagten Protagonisten um Dietrich Stauffer [3], dass  ein Gutachter der physikalischen Behandlung von Sprachproblemen Reduktionismus vorwarf. Man bewege sich „in einem Dickicht voll Unterholz“, so ein Linguist 2001 [4].

Diese Skepsis dürfte sich seither abgeschwächt haben. Mitunter gilt es sogar, die Euphorie der Linguisten zu bremsen, damit sie nicht zu viel von den zweifellos reduktionistischen Methoden der Physik erwarten [5]. Der Reduktionismus ist in den Naturwissenschaften aber sehr erfolgreich. Daher sollte es erlaubt sein, mathematisch-naturwissenschaftliche Verfahren und Denkmuster in anderen Disziplinen zu erproben.

Unser Ziel bestand darin, die Untersuchungen auf reale detaillierte Daten auszudehnen. Dazu haben wir nach möglichen Anwendungen gesucht. Sehr schnell stellte sich heraus, dass es für aktuelle linguistische Diffusionsprobleme wie Änderungen in der Jugendsprache, Eindiffusion von Englisch in unsere Alltagssprache – besonders interessant als die dominierende Sprache in unseren Labors oder auf Tagungen – an Daten über kürzere oder längere Zeiträume und noch dazu mit räumlicher Auflösung fast völlig mangelt. Wir hätten die Daten selbst erheben müssen, was leider unsere Möglichkeiten weit überstieg. (...)

 

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Physik im Alltag

Ulrich Kilian
02 / 2020 Seite 40
DPG-Mitglieder

Müll als Rohstoff

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Menschen

02 / 2020 Seite 42
DPG-Mitglieder

Personalien

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Alexander Altland, Barbara Dietz, Thomas Dittrich, Sven Gnutzmann, Thomas Guhr, Marek Kuś, Maciej Lewenstein, Henning Schomerus, Karol Życzkowski
02 / 2020 Seite 45
DPG-Mitglieder

Nachruf auf Fritz Haake

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Maike Pfalz
02 / 2020 Seite 46
DPG-Mitglieder

„Diese Gratwanderung war uns sehr wichtig.“

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Rezensionen

Johannes-Geert Hagmann
02 / 2020 Seite 47
DPG-Mitglieder

Helmuth Albrecht: Laserforschung in Deutschland 1960 – 1970

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DPG

02 / 2020 Seite 26
DPG-Mitglieder

Fotowettbewerb: DPG-Tagungstaschen „on Tour“

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Alexander Pawlak
02 / 2020 Seite 48
DPG-Mitglieder

Vom Weltraum zum New Space

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02 / 2020 Seite 51
DPG-Mitglieder

Jobbörse

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Timo Eckstein
02 / 2020 Seite 52
DPG-Mitglieder

Experimentieren, präsentieren, diskutieren

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Daria Roters
02 / 2020 Seite 53
DPG-Mitglieder

Begeisterung am Samstagmorgen

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Felix Klein
02 / 2020 Seite 53
DPG-Mitglieder

Ein Wochenende im Zeichen der jungen DPG

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02 / 2020 Seite 55
DPG-Mitglieder

WE-Heraeus-Klausurtagungen

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02 / 2020 Seite 57
DPG-Mitglieder

Bad Honnef Physics School: Physics of the Ocean

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Tagungen

Ulrich Eckern, Andrzej M. Oleś
02 / 2020 Seite 54
DPG-Mitglieder

Coherence in Fermionic Matter: Fermion Pairing in Cold Atoms and Super­conductors

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Siegfried Dietrich, Alberto Giacomello, Gleb Oshanin, Mykola Tasinkevych
02 / 2020 Seite 54
DPG-Mitglieder

Wetting and Capillarity in Complex Systems

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02 / 2020 Seite 56
DPG-Mitglieder

Tagungskalender

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Produkte / Firmen

Andreas Nyman, Henrik Ekström und Ed Fontes
02 / 2020 Seite 59
DPG-Mitglieder

Lithium-Ionen-Akkus modellieren

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Lithium-Ionen-Akkus modellieren

Um neue Materialien und Designs von Akkus zu entwickeln, ist ein tieferes Verständnis erforderlich. Hierbei hilft die mathematische Modellierung, die in dem Whitepaper sowie einem Webinar erklärt werden.

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Korrosion und Korrosionsschutz modellieren

Pro Sekunde werden durch Korrosion weltweit ca. 5 Tonnen Stahl zersetzt, was zu Schäden führt, die jährlich etwa 2 Billionen Euro kosten. Ebenfalls sind zahlreiche Chemieunfälle, Gasexplosionen und Umweltverschmutzungen auf Korrosionsschäden zurückzuführen. Es gibt also gute Gründe, sich intensiv mit effektiven Schutzmaßnahmen zu beschäftigen.

 

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