Juli 2018

Der 3D-Druck des Wall Street-Bullen ist knapp vier Millimeter lang und steht auf einer 1 Cent-Münze. (vgl. S. 26, Quelle: STL Author: Dreyfus­duke / CC BY-SA 3.0)

Meinung

Oliver Koppel
07 / 2018 Seite 3

Was die Physik vom Fußball lernen kann

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Aktuell

Alexander Pawlak / DLR
07 / 2018 Seite 6
DPG-Mitglieder

Kommandant mit Hang zum Experiment

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Anja Hauck
07 / 2018 Seite 7
DPG-Mitglieder

Schnecken und Schokolade

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Alexander Pawlak / KIT
07 / 2018 Seite 8
DPG-Mitglieder

Die Neutrino-Waage geht in Betrieb

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07 / 2018 Seite 10
DPG-Mitglieder

DFG: Neue SFBs

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Kerstin Sonnabend
07 / 2018 Seite 10
DPG-Mitglieder

Mit Höchstleistung zu den Sternen

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Marie Teich
07 / 2018 Seite 11
DPG-Mitglieder

Stabil vernetzt

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Marie Teich
07 / 2018 Seite 11
DPG-Mitglieder

World Wide Brain

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Marie Teich
07 / 2018 Seite 12
DPG-Mitglieder

Satellitentandem mit Grazie

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07 / 2018 Seite 13
DPG-Mitglieder

Berufung, aber klar

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Matthias Delbrück
07 / 2018 Seite 13
DPG-Mitglieder

To the Far Side

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Rainer Scharf
07 / 2018 Seite 14
DPG-Mitglieder

USA

Widersprüchliches zum Klimawande/Kooperierende Riesenteleskope/Nationale Quanteninitiative

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Matthias Delbrück
07 / 2018 Seite 14
DPG-Mitglieder

Inventur der Infrastruktur

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High-Tech

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Im Brennpunkt

Eric Parteli
07 / 2018 Seite 18
DPG-Mitglieder

Wind in den Dünen

Mit einem Modell, das unterschiedlich große Sandkörner berücksichtigt, lässt sich erklären, wie Zwergdünen entstehen.

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Anna von der Heydt
07 / 2018 Seite 20
DPG-Mitglieder

Der Golfstrom schwächelt

Neue Rekonstruktionen und Analysemethoden zeigen, dass der Golfstrom schwächer ist als je zuvor in den letzten 1500 Jahren.

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Oliver Morsch
07 / 2018 Seite 22
DPG-Mitglieder

Vereint verschränken, getrennt messen

In drei unabhängigen Experimenten gelang es, die Vielteilchenverschränkung in Bose-Einstein-Kondensaten nachzuweisen.

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Ralf Eichhorn
07 / 2018 Seite 24
DPG-Mitglieder

Ritsch, ratsch – sortiert!

Asymmetrisch gebaute Nanofluidikkanäle erzeugen elektrostatische Potentiale, die Nanokolloide gerichtet transportieren und nach ihrer Größe sortieren.

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Forum

Kerstin Sonnabend
07 / 2018 Seite 26
DPG-Mitglieder

„Wir sind ins kalte Wasser gesprungen.“ 

Das Institut für Nanotechnologie (INT) und das Innovations- und Relationsmanagement (IRM) des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) erhielten in diesem Jahr zusammen mit der Nanoscribe GmbH den Technologietransfer­preis der Deutschen Physikali­schen Gesellschaft.1) 2016 erstmals verliehen, würdigt der Preis eine erfolgreiche Ausgründung der letzten Jahre, die ihre Produkte dauerhaft am Markt platzieren konnte – und ehrt auch das ideengebende Institut sowie die Beratungsstelle für den Transfer.

Welche Produkte bietet die Nano­scribe GmbH an?
Martin Hermatschweiler: Wir stellen 3D-Drucker her, die drei­dimensionale Strukturen erzeugen – ab etwa 100 nm Größe bis hin zu Volumen im Kubikmillimeter- und Flächen im Quadratzentimeterbereich. Und das bei höchster Auflösung. Basis dafür sind die Laserlithographie sowie speziell entwickelte Fotolacke.
Martin Wegener: Physikalisch steckt die Zwei-Photonen-Absorption dahinter, die schon Maria Goeppert-Mayer in ihrer Doktorarbeit untersucht hat. In meiner Arbeitsgruppe haben wir die Technik ursprünglich entwickelt, um photonische Kristalle herzustellen. Das waren große unhandliche Aufbauten im Labor…
Hermatschweiler: … nicht zu vergleichen mit den Geräten, die wir heute vertreiben.

Wie kamen Sie auf die Idee, dass sich dahinter ein Produkt verstecken könnte?
Wegener: Ich habe 2006 den Carl-Zeiss-Forschungspreis erhalten. Danach wollte die Carl Zeiss AG meine Arbeitsgruppe irgendwie unterstützen. Aus dem Blauen heraus habe ich als konkretes Projekt vorgeschlagen, einen Prototypen für die 3D-Laserlithographie zu entwickeln und vielleicht als Produkt zu vermarkten.

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Bildung - Beruf

Kerstin Sonnabend
07 / 2018 Seite 30
Pro-Physik-Mitglieder

„So ein Moment stellt das ganze Leben auf den Kopf!“

Der Physiker Jan Fitschen (41) studierte noch in Bochum, als er 2006 in Göteborg überraschend Europameister über 10 000 Meter wurde. Seine Erfahrungen aus Leistungssport und Studium nutzt er heute als freiberuflicher Motivations- und Laufcoach.

Können Sie sich noch an den Sieglauf in Göteborg erinnern?
Vor allem an die vielen Attacken und Tempoverschärfungen – als sich zwei Runden vor Schluss eine Lücke zu den Führenden auftat, dachte ich erst, das war‘s. Aber der Abstand blieb konstant – die waren nicht schneller als ich. Da war mir klar, wenn ich jetzt das Tempo anziehe, kann ich die Lücke schließen. Und als ehemaliger Mittelstreckler habe ich den besseren Sprint…


Wie auf der Zielgeraden...
Ja, da läuft man fast zehn Kilometer und am Ende entscheidet sich alles auf hundert Metern. So ein Rennen vergisst man nie! ...

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Überblick

Béla Majorovits, Klaus Desch und Andreas Ringwald
07 / 2018 Seite 33
Pro-Physik-Mitglieder

Neuer Schwung für Axionen 

Das Standardmodell der Teilchenphysik und gängige kosmologische Modelle lassen wichtige fundamentale Fragen offen: Warum verhalten sich Teilchen und Antiteilchen bei der starken Wechselwirkung absolut symmetrisch? Woraus besteht Dunkle Materie? Das Axion – als neues Teilchen in verschiedenen theoretischen Szenarien konstruiert – könnte beide Fragen beantworten. Jetzt bekommt die experimentelle Jagd nach dem Axion neuen Auftrieb.

Das Standardmodell der Teilchenphysik beschreibt erfolgreich die Welt der kleinsten Teilchen und die auf sie wirkenden Kräfte. Allerdings versagt es, wenn man die Welt auf kosmologischen Skalen betrachtet: Die Dunkle Materie macht 85 Prozent der Materie unseres Universums aus. Eine Vielzahl von Erweiterungen des Standardmodells sagt Kandidaten für die Dunkle Materie in Form neuartiger Elementarteilchen vorher. Zwei dieser Kandidaten stechen besonders heraus, weil ihre Existenz auch andere Fragen der Teilchenphysik beantwortet und ihr direkter experimenteller Nachweis in Reichweite sein könnte [1]. Bekannt ist das Neutralino aus den supersymmetrischen Erweiterungen des Standardmodells, die auch das Hie­rarchieproblem lösen könnten, also die Frage, warum sich Higgs- und Planck-Masse so sehr unterscheiden. Weniger bekannt ist das Axion. Seine Existenz wurde vorhergesagt, um das starke CP-Problem zu lösen (Info­kasten), also die Frage zu klären, warum bisher für die starke Wechselwirkung keine gleichzeitige Verletzung der Ladungs- und Raumspiegelungssymmetrie nachzuweisen war – obwohl die theoretische Beschreibung dies erlaubt.
Das Standardmodell beschreibt Teilchen und Kräfte in quantisierten Feldern, die unser Universum durchziehen. Die Felder lassen sich anregen, und diese Anregungen breiten sich wie Wellen auf einer Oberfläche aus. Teilchen entsprechen den Elementaranregungen dieser Felder, während klassische Oszillationen die kohärenten Zustände vieler Teilchen sind. Die Quanten­chromodynamik (QCD) erklärt die starke Wechselwirkung, die für die Kernkräfte verantwortlich ist, mit Hilfe so genannter Gluonfelder. Experimente haben die vorhergesagten Wechselwirkungen der Gluonen als Teilchenanregungen des Feldes mit den Bausteinen der Materie, den Quarks, und mit sich selbst mit großer Genauigkeit bestätigt.
...

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Andreas Offenhäusser und Sabrina Weidlich
07 / 2018 Seite 41
DPG-Mitglieder

Netzwerke der Erkenntnis

Das menschliche Gehirn ist ein Organ größter Komplexität. Trotz weitreichender Fortschritte in den Neuro­wissenschaften bleibt das detaillierte Verständnis der Aktivität und Interaktion dieses komplexen Systems bislang ein unerreichtes Ziel. Ein vielversprechender Versuch, die Signalprozessierung besser zu verstehen, ist die Bioelektronik, die von kleineren neuronalen Netzwerken ausgeht.

Die Funktionsweise des Gehirns zu verstehen, ist eine der größten Herausforderungen für Wissen­schaft und Technik. Unser Gehirn besteht aus einem Netzwerk von etwa 100 Milliarden Nervenzellen (Neuronen), die von einer noch größeren Anzahl an Gliazellen umgeben sind – nichtneuronalen Zellen mit Isolations- und Pufferfunktion. Die Neuronen bilden untereinander Kontakte, wobei jedes Neuron bis zu 10 000 solcher Synapsen ausbilden kann. Diese Kontaktstellen sind extrem veränderbar und bilden die Basis unserer motorischen, kognitiven und emotionalen Fähigkeiten.
Die Biowissenschaften und die Medizin haben in den letzten hundert Jahren wesentlich dazu beigetragen, die biologischen Vorgänge des menschlichen Körpers zu entschlüsseln. Die stürmische Entwicklung der Neurowissenschaften in den letzten Jahrzehnten ermöglichte es, die neuronalen Informationsprozesse besser zu verstehen, vor allem die molekularen Reaktionen und Reaktionsketten in Nervenzellen, welche die Eigenschaften von Netzwerk und Nervensystem beeinflussen. Jedoch bleibt das Gehirn als Ganzes – sowohl im gesunden als auch pathologisch veränderten Zustand – weiterhin ein Rätsel und damit auch das Verständnis der Pathophysiologie vieler neurologischer und neuropsychiatrischer Erkrankungen. Für viele dieser Erkrankungen kennen wir weder Heilmittel noch wirksame Behandlungen. Mittlerweile lassen sich den verschiedenen Hirnarealen spezielle Funktionen zuordnen oder Fehlfunktionen erkennen und lokalisieren. Doch die verwendeten klinischen Methoden, darunter Elektroenzephalographie (EEG), Computertomographie oder funktionelle Magnetresonanztomographie, erlauben es in der Regel nicht, die neuronale Kommunikation mit Einzelzellauflösung zu erfassen, sondern können lediglich die Aktivität großer Zellverbände detektieren. Selbst eine Auflösung im Sub-Millimeter-Bereich erfasst immer noch die Aktivität einiger zehntausend Neuronen. Daher sind Methoden notwendig, die mit ausreichend räumlicher und zeitlicher Auflösung Signale des Gehirns erfassen, um eine Analyse der neuronalen Kommunikation sowohl auf der Ebene von einzelnen Zellen als auch auf der von Netzwerken zu ermöglichen [1]. Ferner ist für therapeutische Zwecke eine bidirektionale Kommunikation wünschenswert, d. h. über die reine Untersuchung der neuronalen Sig­nale hinaus auch die Möglichkeit, die Netzwerk­aktivität gezielt zu beeinflussen...

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Lehre

Irene Neumann, Christoph Pigge und Aiso Heinze
07 / 2018 Seite 48
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Aller Anfang ist schwer

2012 legte die Konferenz der Fachbereiche Physik Empfehlungen zum Umgang mit Mathematikkenntnissen von Studienanfängerinnen und Studienanfängern im Fach Physik vor. Damit gehörte sie zu den ersten Vertretungen der Hochschulseite, die konkret und konstruktiv auf die Problematik fehlender Mathematikkenntnisse am Studienbeginn reagierte. Auch wenn inzwischen weitere Empfehlungen und Anforderungskataloge vorliegen, fehlte bisher eine empirische Fundierung der von Hochschulseite erwarteten mathematischen Kenntnisse und Fähigkeiten zu Studienbeginn. Nun gab es dazu eine Delphi-Studie.

Mathematik spielt ohne Zweifel für die Physik, wie auch für andere MINT-Fächer, eine zentrale Rolle. Nahezu alle Hochschulen bieten mathematische Vor- oder Brückenkurse an [1], denn beim Übergang von der Schule in ein MINT-Studium berichten Hochschullehrende und Studierende nicht selten von fehlenden mathematischen Vorkenntnissen, die teilweise sogar einen Studienabbruch oder Studienfachwechsel zur Folge haben [2]. Die inhaltliche Ausrichtung der Vor- und Brückenkurse variiert jedoch teils stark, und auch wenn Anforderungskataloge von einzelnen Gruppen (z. B. cosh – cooperation schule:hochschule in Baden-Württemberg [3]; Konferenz der Fachbereiche Physik (KFP) [4]; European Society for Engineering Education SEFI [5]) einen gemeinsamen Kern erkennen lassen, sind sie nicht deckungsgleich. Beispielsweise beinhalten alle drei Kataloge mathematische Inhalte (wie das Bruchrechnen, Differenzieren oder Integrieren), anwendungsbezogene Lernvoraussetzungen (z. B. Modellieren) tauchen nur bei cosh und SEFI auf. SEFI geht außerdem auf Persönlichkeitsmerkmale ein. Ein gemeinsames Dokument, das die Erwartungen der Hochschulseite an MINT-Studienanfängerinnen und -anfänger beschreibt, lag jedoch bislang nicht vor. Offen war auch, ob es überhaupt eine gemeinsame Sicht zu den erwarteten mathematischen Lernvoraussetzungen gibt...

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Streifzug

Matthias Hahn
07 / 2018 Seite 52
DPG-Mitglieder

Fächerstadt mit Hertz 

Auf Spurensuche in Karlsruhe, wo Heinrich Hertz die elektromagnetischen Wellen nachwies

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Physik im Alltag

Bernd Müller
07 / 2018 Seite 54
DPG-Mitglieder

Im Dreieck springen und werfen 

Bei den Leichtathletik-Europameisterschaften in Berlin unterstützt modernste Lasertechnik die Kampfrichter bei der Weitenmessung.

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Menschen

07 / 2018 Seite 56
DPG-Mitglieder

Personalien

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07 / 2018 Seite 61
DPG-Mitglieder

Nachruf auf Jost Lemmerich

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07 / 2018 Seite 62
DPG-Mitglieder

Nachruf auf Helmut Wenzl

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Marie Teich
07 / 2018 Seite 63
DPG-Mitglieder

„... von der Entwicklung bis in die Hand des potenziellen Kunden.“ 

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Bücher/Software

Kerstin Sonnabend
07 / 2018 Seite 64
DPG-Mitglieder

Neil deGrasse Tyson: Das Universum für Eilige

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Alexander Pawlak
07 / 2018 Seite 64
DPG-Mitglieder

Joel Levy: Frankenstein and the Birth of Science 

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Alexander Pawlak
07 / 2018 Seite 65
DPG-Mitglieder

Michael Benson: Space Odyssey

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Anja Hauck
07 / 2018 Seite 65
DPG-Mitglieder

Ranga Yogeshwar: Nächste Ausfahrt Zukunft

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Maike Pfalz
07 / 2018 Seite 66
DPG-Mitglieder

Margit Ruile: God’s Kitchen

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DPG

07 / 2018 Seite 9
DPG-Mitglieder

Highlights der Physik 2018

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07 / 2018 Seite 32
DPG-Mitglieder

Forschung – Entwicklung – Innovation XLIII

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07 / 2018 Seite 40
DPG-Mitglieder

Einladung Schülertagung

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07 / 2018 Seite 47
DPG-Mitglieder

22. Deutsche Physikerinnentagung

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07 / 2018 Seite 60
DPG-Mitglieder

Physik mit Raspberry Pi und Arduino

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07 / 2018 Seite 67
DPG-Mitglieder

Dissertationspreise 2019

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David Ohse und Nils Sommer
07 / 2018 Seite 69
DPG-Mitglieder

Die Augenfarbe der Eisbären

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Benjamin Wolba und Monique Honsa
07 / 2018 Seite 70
DPG-Mitglieder

Schmetterlinge, Quantenbillards und fraktale Polymere

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07 / 2018 Seite 74
DPG-Mitglieder

Ausschreibung WEH-Klausurtagungen

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Tagunen

Corinna Kollath und Tommaso Roscilde
07 / 2018 Seite 75
DPG-Mitglieder

Quantum Gases And Quantum Coherence

669. WE-Heraeus-Seminar

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Gabi Schierning, Oliver Oeckler und Peter Woias
07 / 2018 Seite 75
DPG-Mitglieder

System-oriented approach to thermoelectrics: Materials – Interfaces – Devices

667. WE-Heraeus-Seminar

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Egle Tomasi-Gustafsson, Simone Pacetti und Alaa Dbeyssi
07 / 2018 Seite 75
DPG-Mitglieder

Baryon Form Factors: Where do we stand?

668. WE-Heraeus-Seminar

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Weitere Rubriken

07 / 2018 Seite 76
DPG-Mitglieder

Tagungskalender

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07 / 2018 Seite 76
DPG-Mitglieder

Notizen

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Neue Vakuumpumpe VACUU·PURE® 10

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