Aus dem Staub, den vergangene Supernovae mit Metallen angereichert haben, entstehen neue, metallreichere Sterne. (vgl. S. 27, Bild: NASA / ESA)
Physik Journal 2 / 2011
Meinung
Inhaltsverzeichnis
Aktuell
High-Tech
Im Brennpunkt
• 2/2011 • Seite 16Die Pseudolücke gestreift
Neue Experimente an Kuprat-Supraleitern zeigen ungewöhnliche Ordnungsphänomene im Regime der so genannten Pseudolücke. Über Ursache und Wirkung wird debattiert.
Überblick
• 2/2011 • Seite 21Rosige Aussichten für grünes Licht
Semipolare Gruppe-III-Nitride versprechen hocheffiziente grüne LEDs und Laserdioden.
Derzeit erleben wir eine Revolution im Beleuchtungsmarkt: Weiße Leuchtdioden, die auf der Konversion von blauem Licht beruhen, erobern zahlreiche Anwendungen im Sturm. Projektoren benötigen aber Lichtquellen für alle drei Grundfarben. Während intensive und hocheffiziente Laserdioden für blau und rot schon länger existieren, ist dies im grünen Spektralbereich bislang nicht der Fall.
In den vergangenen fünfzig Jahren haben Leuchtdioden (LEDs) und Laserdioden (LDs) eine stürmische Entwicklung genommen. Grundlage dafür waren und sind weiterhin Verbindungshalbleiter von Elementen der dritten und fünften Hauptgruppe unseres Periodensystems – die III-V-Halbleiter. In den ersten Jahrzehnten ermöglichten die Gruppe-III-Arsenide und -Phosphide wie AlGaAs oder AlGaInP große Fortschritte im gelb-roten bis infraroten Spektralbereich. Aber erst als es in den 1990er-Jahren gelang, Gruppe-III-Nitride wie GaN, AlN, InN und deren Mischverbindungen in hoher Qualität herzustellen, erschloss dies auch den kürzerwelligen sichtbaren und nahen ultravioletten Spektralbereich [1]. Diese Nitride haben inzwischen Galliumarsenid als technologisch wichtigsten Halbleiter neben Silizium abgelöst, vor allem deshalb, weil sich damit hocheffiziente Leuchtdioden für den sichtbaren Spektralbereich herstellen lassen. ...
• 2/2011 • Seite 27In Sternen geboren
Der Reichtum an chemischen Elementen geht auf Jahrmilliarden der Nukleosynthese zurück.
Die Fragen, woher wir kommen und woraus wir bestehen, haben die Menschheit seit Urzeiten beschäftigt. Da wir über die Elemente und ihre Bausteine schon recht viel wissen, sollte die Frage nun eher lauten: Woher kommt, woraus wir bestehen? Der menschliche Körper besteht zu 56 Prozent aus Sauerstoff und zu 28 Prozent aus Kohlenstoff – doch welche kosmischen Prozesse produzierten diese Elemente? Und das Silizium, welches letztlich das Schreiben dieses Artikels auf einem Computer ermöglicht?
Den Ursprung der chemischen Elemente zu ergründen ist ein modernes Forschungsgebiet. Ausgefeilte Theorien, leistungsfähige Teleskope und komplexe Supercomputersimulationen zeichnen die gesamte Geschichte des Universums nach, seiner Bausteine – etwa die Sterne – und deren Wechselwirkungen, seit den Anfängen vor 13,7 Milliarden Jahren bis heute. Doch nicht nur das „woher?“, sondern auch das „wie viel?“ ist von zentraler Bedeutung. Denn nur wenn wir die dahinter liegende Physik verstehen, können all diese Untersuchungen nicht nur qualitativ, sondern auch quantitativ den heutigen Kosmos mit all seinem Reichtum an exotischen Stoffen wiedergeben.
Die leichten chemischen Elemente entstanden unter extremen Bedingungen bereits innerhalb der ersten halben Stunde nach dem Urknall. In seiner ursprünglichsten Form bestand das Universum zu drei Vierteln aus Wasserstoff (1H und 2D) und einem Viertel aus Helium (hauptsächlich 4He und geringe Anteile an 3He). „Schwere“ Elemente wie Lithium und Beryllium existierten nur in vernachlässigbarem Maße. Dennoch ist unser heutiger Kosmos von massereichen Kernen durchzogen. Die Astronomen fassen alle Elemente schwerer als Helium salopp als „Metalle“ zusammen, ob es nun Kohlenstoff, Sauerstoff oder Eisen ist. Die heutigen Anteile an Wasserstoff, Helium und Metallen in der Umgebung der Sonne betragen 73,8, 24,9 und 1,3 Prozent. ...
Geschichte
• 2/2011 • Seite 34Von der Radiumforschung zur Kernphysik
Die Frühzeit der Radioaktivitätsforschung am Beispiel des Wiener Radiuminstituts
Die Erforschung der Radioaktivität gilt als Paradebeispiel einer sich stark wandelnden Disziplin. Angesiedelt an der Schnittstelle zwischen Chemie und Physik, galt ihr Interesse anfangs der natürlichen Radioaktivität und den neu entdeckten radioaktiven Elementen. Das Wiener Radiuminstitut etablierte sich ab 1910 dank reicher Radiumvorräte neben Paris, Berlin und Manchester als frühes Zentrum der Radiumforschung.
Die moderne Kernphysik und Kernchemie gehen historisch zurück auf die Radiumforschung, die mit bedeutenden Namen wie Henri Becquerel, dem Ehepaar Curie und Ernest Rutherford verbunden ist. Über das am Ende des 19. Jahrhunderts neu entdeckte Phänomen der Radioaktivität war es möglich, die Vorgänge im Inneren des Atoms näher zu untersuchen, das bis dahin als unteilbar galt. So entdeckte Rutherford Ende 1910 mithilfe der Streuung von α-Strahlen, die beim radioaktiven Zerfall entstehen, den Atomkern. ...
Physik im Alltag
Menschen
Bücher/Software
DPG
• 2/2011 • Seite 50
Kreativität im Tagesgeschäft
Die Arbeitstagung „Forschung – Entwicklung – Innovation“ des AIW begeisterte die Teilnehmer mit interessanten Fallbeispielen und praktischen Herausforderungen.
