Juli 2016

Die Polarstern ist an 310 Tagen pro Jahr auf See und bereist sowohl Arktis als auch Antarktis (Bild: Mario Hoppmann, vgl. S. 26)

Meinung

Detlef Görlitz
07 / 2016 Seite 3

Müller, Meier, Schulze?

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Aktuell

Alexander Pawlak
07 / 2016 Seite 6

Astronomen machen großes Auge

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Kerstin Sonnabend
07 / 2016 Seite 7

Forschung mit Meeresblick

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Maike Pfalz
07 / 2016 Seite 8

Eine Milliarde für den Nachwuchs

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Kerstin Sonnabend
07 / 2016 Seite 10

Der kälteste aller Ringe

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Anja Hauck
07 / 2016 Seite 11

Wer darf Studiengänge bewerten?

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Alexander Pawlak
07 / 2016 Seite 12

Röntgen erstrahlt europäisch

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Alexander Pawlak
07 / 2016 Seite 13

Frei auf Kaution

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Matthias Delbrück
07 / 2016 Seite 14

Erfolgreicher Nobel-Protest

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Maike Pfalz
07 / 2016 Seite 14

Zuschlag für Zeuthen

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Matthias Delbrück
07 / 2016 Seite 15

Kein Karneval in Rio

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Rainer Scharf
07 / 2016 Seite 15

USA

Chance für ITER
Lehren aus Fukushima
Mehr Geld für Postdocs

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Leserbriefe

Thomas Pattard
07 / 2016 Seite 17

Wer soll das bezahlen?

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Im Brennpunkt

Harald Krüger
07 / 2016 Seite 20

Pluto voll im Bild

Die Raumsonde New Horizons erreichte vor einem Jahr den Zwergplaneten Pluto. Die bisherigen Bilder und Messdaten zeigen eine erstaunlich vielfältige Welt.

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Felipe Guzmán
07 / 2016 Seite 22

Kompakt und kostengünstig

Ein neuartiges Gravimeter verspricht die Möglichkeit des mobilen Einsatzes zur Messung des Schwerefeldes.

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Markus Ternes
07 / 2016 Seite 24

Auf die Bindung kommt es an

Quantenphasenübergänge lassen sich mittels chemischer Bindungen steuern.

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Forum

Kerstin Sonnabend
07 / 2016 Seite 26

Es kommt ein Schiff geladen…

Extreme Regenfälle, die kleine Bäche zu reißenden Strömen machen; Gerölllawinen, die Ort­schaften in Trümmerhaufen verwandeln – das Wetter scheint jedes Maß verloren zu haben. Da passt es, dass die DPG zu einer Recherche-Reise „Umweltphysik auf und mit der Polarstern“ eingeladen hat. Der Forschungseisbrecher des Alfred-Wegener-Instituts (AWI) ist in den Polarregionen unterwegs und trägt dazu bei, extreme Wetter­lagen besser zu verstehen. CO2-verträglich trete ich die Reise nach Bremerhaven mit der Deutschen Bahn an. Dort liegt die Polarstern nach ihrer Fahrt in die Antarktis im Trockendock der Lloyd Werft und wird für die anstehenden Fahrten in den Arktischen Ozean überholt.

Beim Betreten der Werft sehe ich zunächst nur die vor Anker liegenden Fracht- und Kreuzfahrtschiffe. Mit ihren 118 Metern Länge, 25 Metern Breite und 51 Metern Höhe versteckt sich die Polarstern zwischen den Ozean­riesen. Der Eisbrecher ist das Flaggschiff des AWI: Er versorgt die deutschen Forschungsstationen in Arktis und Antarktis. Neben der 45 Mann starken Besatzung finden 55 Wissenschaftler Platz an Bord, die schon während der Fahrt Proben nehmen und in den Laborräumen der Polarstern auswerten. Seit fast 34 Jahren befährt sie an durchschnittlich 310 Tagen pro Jahr die Polarregionen. Mittlerweile hat sie eine Strecke zurückgelegt, die ausreicht, um die Erde am Äquator etwa sechzigmal zu umrunden. Bis zu 1,5 Meter dickes Eis bricht ihr doppelwandiger Stahlrumpf auf den Fahrten im Packeis: Mit mehr als 10 000 PS kann das Schiff dazu schnell beschleunigen.

Die Antarktis-Route führt von Kapstadt aus zur Neumayer-Sta­tion III, der Rückweg geht über Punta Arenas in Chile. Seit ihrer Inbetriebnahme 2009 fließt die Forschungsstation mit dem Ekström-Schelfeis etwa 200 Meter pro Jahr in Richtung des offenen Meeres. Bis zu 60 Personen in der Sommersaison und neun Überwinterer gilt es, mit allem Notwendigen zum Überleben im Eis auszurüsten. Lediglich Trinkwasser wird vor Ort aus Schnee gewonnen. Auf dem Rückweg hat die Polarstern den Müll aus der Station an Bord. Die Betriebskosten des Eisbrechers betragen stolze 75 000 Euro pro Tag – für Glaziologen wie Olaf ­Eisen vom AWI eine unverzichtbare Investition. (...)

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Überblick

Thomas Weinhart, Deepak Tunuguntla, Anthony Thornton und Stefan Luding
07 / 2016 Seite 31

Physik der Lawinen

Nach Regen oder Schneefall können Lawinen drohen und für Menschen zur tödlichen Gefahr werden. Mit Hilfe physikalischer Methoden lassen sich Lawinen aber immer genauer modellieren und vorhersagen. Jedoch sind noch viele Fragen in diesem Forschungsfeld offen, wie zum Beispiel: Wodurch verwandelt sich ein statischer Hang in eine Lawine? Welche Fließ­eigenschaften beeinflussen diese? Wie folgen aus den Teilcheneigenschaften die Strömungseigenschaften der Lawine?

lawinen aus Schnee oder Schlamm (Murgänge) gefährden Menschen und Infrastruktur. So sind kleine Täler mit steilen Hängen nach Regen- oder Schneefall oft Risikozonen. Um dem entgegenzuwirken, wurden alpine Bergtäler in den letzten Jahrzehnten intensiv kartographiert. Basierend auf Größe und Intensität der Lawinengefahr erstellte Karten führten erfreulicherweise zu einer Senkung der Anzahl der Todesopfer. Doch noch immer sterben jedes Jahr rund hundert Menschen durch Schneelawinen – so kamen am 6. Februar 2016 in den Tiroler Alpen fünf Skiläufer ums Leben.
Passive Schutzmethoden wie Stützverbauungen an Berghängen, Aufforstung und Prallwände (Abb. 1) schützen Skifahrer und Siedlungen vor Lawinen. Eine quantitative Vorhersage der wichtigsten Lawinenparameter wie Masse, Auslauflänge und Flussgeschwindigkeit ist eine wesentliche Grundlage, um Gefahren effektiv beurteilen zu können. Daten darüber liefern bereits abgegangene Lawinen oder kontrolliert ausgelöste. Darüber hinaus tragen Laborexperimente und Simulationen dazu bei, die zugrunde liegende Physik besser zu verstehen und die Modelle zu verallgemeinern.

Die Modellierung von Lawinen ist ein Multiskalenproblem, bei dem sowohl die Wechselwirkungen zwischen einzelnen Schnee-, Schlamm- und Gesteins­teilchen in der Größenordnung von Millimetern zu berücksichtigen sind als auch die Oberflächen­beschaffenheit, ihre Topologie sowie die klimatischen Bedingungen auf der geologischen Skala im Bereich von Kilometern. Da es unmöglich ist, alle Teilchen einer riesigen Lawine auf ihrer „Reise nach unten“ in Experimenten zu erfassen oder sie theoretisch und numerisch zu modellieren, sind grobskalige Modelle und Methoden zum Skalenübergang von „mikro“ zu „makro“ nötig. (...)

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Hans Boschker, Dirk Manske und Jochen Mannhart
07 / 2016 Seite 37

Gedeihliche Grenzflächen

An Grenzflächen lassen sich Elektronensysteme realisieren, die es sonst in der Natur nicht gibt. Ein wichtiges Beispiel sind Schichtsysteme mit zweidimensionalen supraleitenden Grenzflächen, in denen die Cooper-Paare und ihre Paarwechselwirkung in verschiedenen Schichten agieren. Sie besitzen als besonderes Merkmal ultraniedrige Elektronendichten, die sich oft mit einer Gatespannung kontrollieren und optimieren lassen.

Supraleitung ist ein makroskopischer Quantenzustand von erstaunlicher Robustheit. Unterhalb der Sprungtemperatur Tc eines Supraleiters verschwindet dessen Gleichstromwiderstand. Die beweglichen Elektronen kondensieren in einen makroskopischen Wellenzustand, der aus Elektronenpaaren besteht und sich gleich einem gigantischen Molekül­orbital über den gesamten Supraleiter erstreckt. Alle Elektronenpaare dieses Quantenzustandes besitzen in der Regel denselben Schwerpunktimpuls. Das Pauli-Prinzip erlaubt dies nur für Bosonen: Jeweils zwei Elektronen haben sich zu einem Cooper-Paar zusammengeschlossen. Bei der Untersuchung von Supraleitern besteht ein Ziel darin, möglichst hohe Sprungtemperaturen zu erreichen.

Ein vielversprechender Ansatz dafür ist es, supra­leitende Grenzschichten in Heterostrukturen zu verwenden. Es hat sich beispielsweise gezeigt, dass in geschichteten Kristallstrukturen hohe Sprungtemperaturen möglich sind. Zwei prominente Supraleiter mit solchen Kristallstrukturen sind La2–xSrxCuO4 aus der Familie der Hochtemperatur-Kuprate und LaO1–xFxFeAs, ein eisenbasierter Supraleiter aus der Familie der Pniktide (Abb. 1). Beide Supraleiterfamilien besitzen eine natürliche Schichtstruktur, die für die hohe Sprungtemperatur notwendig scheint: In der Kristallstruktur von La2–xSrxCuO4 befindet sich das supraleitende Elektronensystem in den CuO2-Ebenen, im LaO1–xFxFeAs in den FeAs-Ebenen. Die anderen Lagen stabilisieren die Kristallgitter, pumpen Ladungsträger in die supraleitenden Ebenen und koppeln die übereinander liegenden Ebenen miteinander. Die Materialien kris­tallisieren also jeweils in einer block­artigen Struktur, in der den Schichten unterschiedliche Funktionen zukommen. Mindes­tens zwei Lagen müssen zusammenwirken, um Supraleitung zu erzeugen. (...)

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Bildung - Beruf

Oliver Koppel und Lutz Schröter
07 / 2016 Seite 45

Vielfältiger Arbeitsmarkt für Physiker

Ausgebildete Physikerinnen und Physiker arbeiten häufig transdisziplinär an den Schnittstellen zwischen technischen und natur­wissenschaftlichen Berufen. Ihre Situation am Arbeitsmarkt in Deutschland ist entsprechend unübersichtlich. Aus diesem Grund hat die DPG eine Studie in Auftrag gegeben, die den Arbeitsmarkt für Physikerinnen und Physiker detailliert untersucht [1]. Erst die Daten aus der vorliegenden Studie liefern einen kompletten Überblick über den Arbeitsmarkt für Physiker.

Die neue Studie ergänzt die Vorgängerstudie aus dem Jahr 2010. Wie damals hat auch dieses Mal das Institut der deutschen Wirtschaft Köln die Studie durchgeführt. Sie basiert auf Daten aus dem Mikrozensus und der Statistik der Bundesagentur für Arbeit. Wichtige und interessante Fakten wurden jetzt aktualisiert, sodass Trends zu erkennen sind.
Der Mikrozensus ist die amtliche Repräsentativstatistik über die Bevölkerung und den Arbeitsmarkt in Deutschland und beinhaltet neben der Studienrichtung des formalen Bildungsabschlusses einer Person auch deren Erwerbsberuf – soweit diese Person einer Erwerbstätigkeit nachgeht. Mit Hilfe des Mikro­zensus ist es im Gegensatz zur Arbeitsmarktstatis­tik der Bundesagentur für Arbeit möglich, auch Personen, die nicht sozialversicherungspflichtig beschäftigt sind (wie Selbstständige oder Beamte), zu erfassen. Damit lässt sich ein möglichst vollständiges Bild des Arbeitsmarktes von Physikern gewinnen.

Als Physikerin bzw. Physiker gilt hier eine Person, die einen akademischen Studiengang der Hauptfachrichtung Physik abgeschlossen hat. Entscheidend ist folglich der formale Bildungsabschluss. Deutlich abzugrenzen hiervon ist der Erwerbsberuf, der die ausgeübte Tätigkeit einer Person erfasst. Dieses Konzept, wie es beispielsweise in der Arbeitsmarktstatistik der Bundesagentur für Arbeit bei offenen Stellen und Arbeitslosen verwendet wird, fokussiert auf die in sozialversicherungspflichtiger Beschäftigung ausgeübte bzw. angestrebte berufliche Tätigkeit einer Person. (...)

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Physik im Alltag

Michael Vogel
07 / 2016 Seite 50

Fliegendes Auge

Kameradrohnen entwickeln sich zum Verkaufsschlager. Dank Multikopterkonzepten sind sie relativ einfach zu steuern.

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Menschen

07 / 2016 Seite 53

Personalien

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Matthias Scheffler und Dieter Hoffmann
07 / 2016 Seite 58

Zum Gedenken an Walter Kohn

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Kerstin Sonnabend
07 / 2016 Seite 59

„Mut, hohe Maßstäbe zu setzen!“

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Bücher/Software

Alexander Pawlak
07 / 2016 Seite 60

M. Tolan: Die Star Trek Physik

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Maike Pfalz
07 / 2016 Seite 61

A. Beutelspacher: Wie man in eine Seifenblase schlüpft

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Wolfgang Liebert
07 / 2016 Seite 62

Jan C. Schmidt: Das Andere der Natur

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DPG

07 / 2016 Seite 30

Highlights der Physik 2018

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07 / 2016 Seite 43

Ausschreibung Dissertationspreise 2017

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Maike Pfalz
07 / 2016 Seite 64

DPG-Industrietag: Patente Geheimhaltung?

Geheimhaltung, Patent oder Urheberrecht – es gibt verschiedene Möglichkeiten, um Innovationen zu schützen.

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Matthias Dahlmanns und Bettina Leibundgut
07 / 2016 Seite 66

Energie für morgen

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Thomas Kotzott
07 / 2016 Seite 66

Von jagenden Hunden und konformen Quantengasen

weiterlesen
Bernhard Nunner
07 / 2016 Seite 68

Wahl einer Ombudsperson

weiterlesen
Bernhard Nunner
07 / 2016 Seite 68

Wahlen zum DPG-Vorstand

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07 / 2016 Seite 72

Ausschreibung WE-Heraeus-Klausurtagungen

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Tagungen

Ralf Bausinger
07 / 2016 Seite 69

DPG-Schule der AG Physikalische Praktika

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Egbert Oesterschulze
07 / 2016 Seite 69

Physiker/Innen im Beruf

56. Wochenendseminar

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Dirk Puetzfeld und Claus Lämmerzahl
07 / 2016 Seite 69

Relativistic Geodesy: Foundations and Applications

609. WE-Heraeus-Seminar

weiterlesen
Roland Bennewitz, Martin Dienwiebel und André Schirmeisen
07 / 2016 Seite 70

Mechanisms of Tribology

611. WE-Heraeus-Seminar

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Gabi Schierning, Kornelius Nielsch, Raphael Herrmann und Christian Jooß
07 / 2016 Seite 70

Electrons and phonons: Interfaces and interactions

612. WE-Heraeus-Seminar

weiterlesen
Achim Kittel, Svend-Age Biehs und Philippe Ben-Abdallah
07 / 2016 Seite 70

Heat Transfer and Heat Conduction on the Nanoscale

613. WE-Heraeus-Seminar

weiterlesen
Maxim Efremov und Christian Forssén
07 / 2016 Seite 71

Few-body Physics: Advances and Prospects in Theory and Experiment

614. WE-Heraeus-Seminar

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Stephan Götzinger, Peter Hommelhoff und Benoît Chalopin
07 / 2016 Seite 71

Ultrafast Phenomena at Nanostructures: Attosecond Physics meets Plasmonics

Les Houches WE-Heraeus Workshop

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Rubriken

07 / 2016 Seite 73

Notizen

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Neue Vakuumpumpe VACUU·PURE® 10

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