Januar 2017

Mit dem BASE-Experiment am Antiproton Decelerator des CERN lassen sich Eigenschaften wie die Ladungs-zu-Masse-Verhältnisse von Antiprotonen und Protonen hochpräzise bestimmen. (S. Sellner / BASE, vgl. S. 31)

Grußwort

Rolf-Dieter Heuer
01 / 2017 Seite 3
Pro-Physik-Mitglieder

Physik überwindet Grenzen

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Aktuell

Maike Pfalz
01 / 2017 Seite 6

Tiefenbohrung in ein Riesengebirge

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Alexander Pawlak
01 / 2017 Seite 7

SwissFEL: Röntgenblitze im Wald

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Kerstin Sonnabend
01 / 2017 Seite 8

Helmholtz-Gemeinschaft: Vernetzt in die Zukunft

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Alexander Pawlak
01 / 2017 Seite 8

Sag mir, wie die Sterne heißen

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01 / 2017 Seite 10

Neue SFBs

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Kerstin Sonnabend
01 / 2017 Seite 10

KIT: Materialforschung im Duett

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Alexander Pawlak
01 / 2017 Seite 11

Bescherung für Europas Weltraumpläne

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Maike Pfalz
01 / 2017 Seite 12
Pro-Physik-Mitglieder

Damit es CLIC macht

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Matthias Delbrück
01 / 2017 Seite 13

Exotische Kerne in Calvados

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Kerstin Sonnabend
01 / 2017 Seite 13

ITER: Fusion im Zeitplan

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Matthias Delbrück
01 / 2017 Seite 14

Brexit: Austritt mit ungewissen Folgen

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Rainer Scharf
01 / 2017 Seite 15

USA

Wissenschaft unter Trump?/Umstrittene Kernenergie/Abgereichertes anreichern

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Anja Hauck
01 / 2017 Seite 15

Advanced LIGO: Nach den Wellen ist vor den Wellen

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Leserbriefe

Martin Hundhausen; Klaus Stierstadt
01 / 2017 Seite 17

Sind alternative Energie­formen eine Alternative?

Zu: Leserbrief von Konrad Kleinknecht, November 2016, S. 17, mit Erwiderung von Konrad Kleinknecht

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Im Brennpunkt

Stephan Fritzsche und Randolf Beerwerth
01 / 2017 Seite 20

Selten schwerer Nachweis

Resonante Laserspektroskopie ermöglichte es, erstmals einen atomaren Übergang im superschweren Element Nobelium zu messen.

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Simon Trebst
01 / 2017 Seite 22

Spirale Spinflüssigkeiten

Streuexperimente mit Neutronen erlauben es, eine theoretisch vorhergesagte Spinflüssigkeit in geometrisch frustrierten Spinell-Materialien nachzuweisen.

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Marcus Scheck
01 / 2017 Seite 24

Vom Fußball zum Rugbyball

Zirkoniumisotope verändern ihre Gestalt durch Anregung und mit wachsender Neutronenzahl.

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Bildung - Beruf

Lilith C. Paul, Julia Syurik und Kathrin Valerius
01 / 2017 Seite 26
Pro-Physik-Mitglieder

Auf Dauer befristet

Die Meldungen aus Bundes- und Landesministerien stimmen posi­tiv: Nie gab es mehr Jobs in Forschung und Entwicklung. Mit der Exzellenzstrategie werden tausend neu eingerichtete Tenure-Track-Professuren kommen. Und im Professorinnenprogramm wurde die 500. Frau berufen. Dürfen sich Nachwuchswissenschaft­lerinnen und Nachwuchswissenschaftler in Deutschland somit auf eine rosige Zukunft freuen?

Ein Blick in die deutsche Hochschulstatistik zeigt ein differenziertes Bild zur Personalstruktur: Tatsächlich erreichte die Zahl der im akademischen Bereich Beschäftigten 2014 einen neuen Höchststand.1) Mit 64 Prozent den deutlichsten Anstieg gab es im vorangegangenen Jahrzehnt bei den wissenschaftlichen und künstlerischen Mitarbeitern mit zeitlich befristeten Verträgen. Sie machten 2014 mit knapp 75 000 Personen über die Hälfte des wissen­schaftlichen Personals an Hochschulen aus. Bei ihnen handelt es sich überwiegend um Doktoranden und Postdoktoranden (Post-Docs), also um Mitarbeiter, die noch nicht auf der höchsten Sprosse ihrer Karriere­leiter angekommen sind. Diese Gruppe wächst überproportional, wodurch die Chancen auf eine Professur sinken. Trotz der rund 700 Professorenstellen, die jährlich neu eingerichtet werden, wechseln immer mehr hochgebildete Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler von einer befristeten Stelle zur nächsten und finden sich nach Jahren der Unsicherheit auf einem Arbeitsmarkt wieder, für den sie oft überqualifiziert oder mit 35 bis 45 Jahren schlicht zu alt sind.

Indes steigt der Bedarf der Wirt­schaft an Forschern im Vergleich zum Hochschul- oder Staatssektor langsamer [1]. Der Bundesbericht „Wissenschaftlicher Nachwuchs 2013“ zeigte zudem, dass in der Wirtschaft acht von zehn Forschern im verarbeitenden Gewerbe beschäftigt sind, darunter häufig in den Bereichen Kraftfahrzeuge, Elektronik, Optik oder Maschinenbau [2]. Doch was wird aus den Übrigen? Was bringt ihnen der Doktortitel? Verglichen mit nicht-promovierten Hochschulabsolventen ihrer Altersgruppe sinkt die Chance auf eine unbefristete Stelle ebenso wie auf eine Leitungsfunk­tion in der Privatwirtschaft [2]. ...

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Überblick

Klaus Blaum, Sven Sturm und Stefan Ulmer
01 / 2017 Seite 31

In die Falle gegangen

Experimente mit Penning-Fallen ermöglichen es, die Eigenschaften einzelner Teilchen mit höchster Präzi­sion zu bestimmen. So tragen sie wesentlich zu unserem Verständnis fundamentaler physikalischer Prozesse bei. Mit Penning-Fallen lassen sich die Eigenschaften von Protonen und Antiprotonen vergleichen, die Massen stabiler und instabiler Isotope messen und der Wert von Fundamentalkonstanten bestimmen.

Zwei grundsätzlich unterschiedliche Ansätze erlauben es, die Vorhersagen des Standardmodells der Teilchenphysik zu überprüfen und mögliche Abweichungen zu entdecken: Experimente bei hohen Energien und hoher Luminosität und – im Gegensatz dazu – Experimente bei niedrigsten Energien und höchster Präzision. Beide Ansätze basieren auf der Struktur relativistischer Quantenfeldtheorien: Jede fundamentale Wechselwirkung, ob bereits im Standardmodell enthalten oder nicht, entsteht durch den Austausch von Wechselwirkungsquanten, die mit effektiven Konstanten an die Interaktionspartner koppeln. Der Hochenergieansatz nutzt die direkte Produktion und den Nachweis dieser Austauschquanten. Die Philosophie des Niedrig­energieansatzes besteht darin, innerhalb des Standardmodells extrem genau verstandene Systeme mit höchster Präzision zu vermessen. Abweichungen der experimentellen Resultate von den Vorhersagen des Standardmodells ließen sich bisher nicht direkt entdeckten Quantenfeldern und ihren Austauschquanten zuschreiben, wobei die Stärke der Kopplung zu bestimmen ist. Während der Hoch­energieansatz klare Fakten liefert, arbeitet der Niedrig­energieansatz indirekt. Aber je nach Kopplung ist er potenziell empfindlicher auf Austauschquanten mit Ruhemassen, die weit oberhalb der Energieskalen liegen, die heutige Beschleuniger erreichen, sodass beide Ansätze komplementär sind. 

In den letzten Jahren stellten sich Experimente an einzelnen gespeicherten geladenen Teilchen als besonders attraktiv heraus, um den Niedrigenergieansatz zu verfolgen: Fundamentalkonstanten wie die Elektronenmasse me und die Feinstrukturkonstante αem werden ermittelt, und die CPT-Invarianz lässt sich durch den Vergleich der Eigenschaften von Teilchen und Anti­teilchen testen. Wie exakt dafür die Massen der Teilchen zu bestimmen sind, hängt von den Frage­stellungen aus Kern-, Atom-, Astro-, Neutrino- und Teilchenphysik ab. Die Genauigkeiten reichen von δm/m ≈ 10–7 für Radionuklide und das Überprüfen von Kernmodellen bis hin zu 10–11 und besser zur Bestimmung von Fundamentalkonstanten. ...

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Marc Aßmann
01 / 2017 Seite 37

An der Schwelle zum Laser

In den letzten Jahrzehnten haben Laser solch eine weite Verbreitung gefunden, dass man annehmen sollte, die Unterscheidung von Laserlicht und anderen Lichtquellen sei inzwischen ein triviales Standardproblem. Doch die ultrakurzen Zeitskalen, auf denen sich die Laserprozesse in modernen Halbleiterlasern abspielen, benötigen Detektivarbeit und modernste experimentelle Techniken, um das Lasen erfolgreich nachweisen zu können.

Ob im Laserdrucker, Blu-ray-Player oder als Element in der Glasfaserkommunikation: Halbleiterlichtquellen auf Basis von Heterostrukturen haben längst Einzug in unseren Alltag gehalten. Die weitreichende Bedeutung dieser Bauteile für die moderne Optoelektronik lässt sich auch an den Nobelpreisen ablesen, die es für Entwicklungen in diesem Bereich gab: Zhores Ivanovich Alferov und Herbert Krömer haben ihn für ihre bahnbrechenden Arbeiten zu Halbleiterheterostrukturen erhalten, Isamu Akasaki, Hiroshi Amano und Shuji Nakamura für die Entwicklung blauer Leuchtdioden.

ie Anforderungen an moderne Halbleiterlichtquellen sind vielfältig: Schnell modulierbar sollen sie sein, wenig Energie verbrauchen und möglichst klein sein, ein gutes Strahlprofil und gute Kohärenzeigenschaften aufweisen. Im Idealfall sollten sich viele Bauelemente parallel auf einem Wafer prozessieren und testen lassen, um Geld zu sparen. Speziell so genannte VCSEL (Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser) mit Quantenpunkten als aktivem Medium eignen sich als oberflächenemittierende Laserdioden hervorragend für praktische Anwendungen [1]. In der Tat geht bei solchen Laserdioden geringer Energieverbrauch mit einer miniaturisierten Bauweise einher. Mittlerweile sind hocheffiziente Halbleiterdioden eine Größenordnung dünner als ein menschliches Haar.

Das Design einer optimalen Laserstruktur ist aller­dings ein Balanceakt. Neben offensichtlichen Eigenschaften wie der Laserwellenlänge müssen auch Energieverbrauch, Strahlprofil und Kohärenzeigenschaften zum jeweiligen Verwendungszweck passen. Für ein möglichst effizientes Design wird ein Laser oft knapp über der Laserschwelle betrieben. Die Effizienz lässt sich mit Hilfe einer einfachen Kenngröße, dem so genannten β-Faktor, quantifizieren. Er gibt an, wie groß unterhalb der Laserschwelle die spontane Emission in die Lasermode im Vergleich zur Summe aller Rekombinationsmöglichkeiten ist [2], also welcher Teil der erzeugten Anregungen tatsächlich zum Start des Laservorgangs beiträgt. Für den schwellenlosen Laser gilt: β = 1. ...

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Physik im Alltag

Michael Vogel
01 / 2017 Seite 44

Rundherum statt nur frontal

360°-Kameras arbeiten mit mehreren Objektiven und zeigen das gesamte Umfeld einer Kamera. Die spezielle Art der Fotografie gibt es nun auch für den kleinen Geldbeutel.

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Menschen

01 / 2017 Seite 46

Personalien

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Beatrice Bucker, Hajo Leschke, Holger Lyre, Emmanuel A. Paschos und Joachim Stolze
01 / 2017 Seite 49

Nachruf auf Allen Hirshfeld

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Kerstin Sonnabend
01 / 2017 Seite 50
Pro-Physik-Mitglieder

„Ein Fluxkompensator hilft, Parkinson zu verstehen.“

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DPG

01 / 2017 Seite 29

Leading for Tomorrow

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01 / 2017 Seite 43

WEH-Förderprogramm – Ausschreibung 2017

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01 / 2017 Seite 52

Physik-Preise 2017

Laudationes auf die Preisträgerinnen und Preisträger der Deutschen Physikalischen Gesellschaft und der Deutschen Vakuum-Gesellschaft

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01 / 2017 Seite 62

Es lebe die Physik!

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01 / 2017 Seite 62

Von der Doktorarbeit zum eigenen Unternehmen

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01 / 2017 Seite 66

Einladung zur Mitgliederversammlung

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01 / 2017 Seite 67

Kurzprotokoll zur Vorstandsratssitzung

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01 / 2017 Seite 67

Haushaltsplan der DPG für das Jahr 2017

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Bernhard Nunner
01 / 2017 Seite 67

Mitgliedsbeiträge 2017

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J. Kurths, U. Woggon, H. T. Grahn, K. Horn
01 / 2017 Seite 69

Mitgliederversammlung der Physikalischen Gesellschaft zu Berlin

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Tagungen

Javier Virto, Tobias Huber und Thomas Mannel
01 / 2017 Seite 70

Future Challenges in Non-Leptonic B Decays: Theory and Experiment

610. WE-Heraeus-Seminar

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Joachim Ankerhold, Simone Montangero und Jürgen Stockburger
01 / 2017 Seite 70

Simulating Quantum Processes and Devices

624. WE-Heraeus-Seminar

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Milada M. Mühlleitner, Thomas Müller und Markus Schumacher
01 / 2017 Seite 70

The High-Energy LHC – Interplay between Precision Measurements and Searches for New Physics

625. WE-Heraeus-Seminar

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Ralf Bausinger
01 / 2017 Seite 71

Jenaer Physikpraktika im Fokus

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Arthur Hebecker, Olaf Lechtenfeld, Ivo Sachs, Stefan Theisen und Andreas Wipf
01 / 2017 Seite 71

Foundations and New Methods in Theoretical Physics

WE-Heraeus-Sommerschule und 22. Doktorandenschule „Saalburg“

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Jochen Wambach und Anna Watts
01 / 2017 Seite 71

Neutron Stars: A Cosmic Laboratory for Matter under Extreme Conditions

626. WE-Heraeus-Seminar

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Margit Walter und Sylvia Zinser
01 / 2017 Seite 72

Licht, Bild und Farbe

DPG-Lehrerfortbildung

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Nikolas Schnellbächer und Dmitrij Stehl
01 / 2017 Seite 72

Self-assembly in soft matter and biosystems

Bad Honnef Physics School

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Weitere Rubriken

01 / 2017 Seite 69

Notizen

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