März 2012

Der Spielfilm „Schilf“ (Kinostart am 8. März) verknüpft Spekulationen der Physik mit einer unkonventionellen Krimihandlung. (vgl. S. 24, Quelle: X Verleih AG)

Meinung

Georg Friedrich Hanne
03 / 2012 Seite 3

Für Freiräume streiten – und sie nutzen

weiterlesen

Aktuell

Alexander Pawlak
03 / 2012 Seite 6

Fukushima, ein Jahr danach

weiterlesen
Stefan Jorda
03 / 2012 Seite 7

Mit Kompetenz rechnen

weiterlesen
Maike Pfalz
03 / 2012 Seite 8

Eine völlig andere Art der Astronomie

weiterlesen
Stefan Jorda
03 / 2012 Seite 11

Der Schwarm ist startklar

weiterlesen
DESY / Alexander Pawlak
03 / 2012 Seite 11

Wiedervereinigung mit Hochenergie

weiterlesen
Rainer Scharf
03 / 2012 Seite 12

USA

Roadmap für NASA-Technologie – Appell für Untergrunddetektor – Trends der Wissenschaft

weiterlesen
Sonja Franke-Arnold
03 / 2012 Seite 13

Großbritannien: Großes Geld für Graphen

weiterlesen

Leserbriefe

Franz Bader, Wolfgang Philipp und Wolfgang Salm; Alkwin Slenczka; Alexander Piel
03 / 2012 Seite 14

Modelle eines Atoms

weiterlesen

Im Brennpunkt

Dieter Jaksch
03 / 2012 Seite 19

Kalte Atome im Quantenkarussell

In einem optischen Gitter lassen sich mithilfe von Lasern starke künstliche, alternierende Magnetfelder erzeugen.

weiterlesen
Lars Fritz
03 / 2012 Seite 20

Mit dem Kopf durch die Wand

Quantenmechanisches Klein-Tunneln lässt sich in ultrakalten Gasen realisieren.

weiterlesen

Forum

Alexander Pawlak
03 / 2012 Seite 24

Schuld und Schilf

Wenn von Paralleluniversen die Rede ist, drängt sich eher der Gedanke an Science-Fiction auf als an harte Physik. Doch nicht so im Spielfilm „Schilf“ (Kinostart 8. März)1), nach dem gleichnamigen Roman2) der Schriftstellerin Juli Zeh: Darin bekräftigt der Jenaer Physikprofessor Sebastian Wittich in seiner Vorlesung, dass parallele Welten wirklich existieren. Er vermutet sogar, dass sie mit Hilfe von Wurmlöchern auch erreichbar seien. Sein bester Freund aus Studientagen, Oskar Hoyer, Theoretiker am CERN in Genf, hat für Sebastians festen Glauben an Paralleluniversen und die Viele-Welten-Theorie nur ein müdes Lächeln über.

Die Grundsatzdiskussionen zwischen den Freunden bleiben meist freundschaftliche Kabbeleien. Doch als beide in einem Wissenschaftsmagazin im Fernsehen diskutieren, kommt es zum Zerwürfnis. Auslöser ist der „Zeitmaschinenmörder“: Ein Mann behauptet, er komme aus dem Jahr 2020 und seine Morde seien Teil eines wissenschaftlichen Experiments. Sebastian rechtfertigt die Taten des Mörders nicht, hält es aber prinzipiell für möglich, dass die Opfer in einer parallelen Welt immer noch leben. Oskar gerät über Sebastians Ausführungen in Rage: Wenn „alles, was möglich ist, passiert“, müsse niemand mehr eine Entscheidung treffen oder Verantwortung für seine Taten übernehmen. Mit diesen Worten stürmt er wutentbrannt aus dem Studio.

Der Eklat lässt Sebastian bedrückt zurück. Dennoch versucht er, sich seinem Vorhaben zu widmen, in der Ruhe der Semester­ferien weiter nach einem Beweis für die Realität von Parallelwelten zu suchen. Seine Frau Maike (Bernadette Heerwagen) fährt allein in die Berge, und Sebastian bringt seinen Sohn Nick ins Ferienlager. Doch an einer Raststätte verschwindet Nick spurlos aus dem Auto. Eine Entführung? Dies scheint ein rätselhafter Anruf zu bestätigen. Eine Frauenstimme fordert als Lösegeld einen Mord. Sebastian ist in seiner Verzweiflung zu allem bereit und setzt den Mord in die Tat um. Als sich jedoch völlig unerwartet Nick gesund und munter aus dem Ferien­lager meldet, verliert Sebastian jeden Halt. Er zweifelt an seinem Verstand und verstrickt sich mehr und mehr in die Theorie paralleler Welten. Hat er tatsächlich völlig grundlos einen Mord begangen? Oder verzweigt sich die Realität wie in seinen Theorien? Trifft ihn dann überhaupt eine Schuld? ...

weiterlesen
Stefan Jorda
03 / 2012 Seite 26

Ein komplexes Feld

Ungewöhnlich ist sie, diese Maschine. Wären da nicht die vielen Löcher in dem matt schimmernden Stahl, kleine und große, runde und rechteckige, könnte das Ganze ein enormer Tank sein. Die Löcher geben den Blick frei auf ein komplexes Inneres aus Metallplatten, kupfernen und silbrig glänzenden Strukturen, Schläuchen, Rohren und elektrischen Leitungen.

Ein Baugerüst führt in fünf Meter Höhe. Hier oben zeigt sich, dass der „Tank“ die Form eines riesigen ­Torus hat. In seinem Inneren verbirgt sich eines der weltweit größten und komplexesten Experimente der Fusionsforschung: Wendelstein 7-X, ein sog. Stellarator. In der großen Experimentierhalle des Max-Planck-Instituts für Plasmaphysik (IPP) in Greifswald nähert sich das 725 Tonnen schwere Großgerät der Zielgeraden: Rund dreißig Jahre nach den ersten Plänen soll der Aufbau Mitte 2014 abgeschlossen sein. Dann muss sich in der anschließenden Experimentierphase zeigen, ob ein Stellarator das Poten­zial für ein Kraftwerk hat, das wie die Sonne schier grenzenlose ­Energie aus der Verschmelzung von Atomkernen erzeugt.1)

Die Crux bei allen Fusions­experimenten besteht darin, das 100 Millionen Grad heiße Plasma, in dem die Fusionsreaktionen stattfinden, mit Magnetfeldern so einzuschließen, dass es mit dem ringförmigen Plasmagefäß nicht in Berührung kommt. Wie diese Felder erzeugt werden, darin unterscheiden sich die beiden grundsätzlich unterschiedlichen Konzepte für Fusionsexperimente: Beim Stellarator legen äußere Spulen das komplette Feld fest. „Er ist de facto eine magnetische Flasche, in die Sie Plasma füllen“, erläutert Thomas Klinger, Fusionsforscher und Projektleiter von Wendelstein 7-X, „wobei die ganze Intelligenz in der Geometrie des Feldes steckt.“ Im Gegensatz dazu entsteht das Feld bei den meisten Anlagen, den im südfranzösischen Cadarache im Bau befindlichen ITER eingeschlossen, sowohl durch äußere Spulen als auch durch einen Strom im Plasma selbst. Wie bei einem Transformator, dessen Sekundärspule das Plasma ist, wird dieser Strom von außen induziert. Daher eignet sich ein solcher Tokamak nicht für den Dauerbetrieb, und es ist eine große Kunst, ihn „hochzufahren“: Der Plasmaeinschluss entsteht erst sukzessive durch die richtigen Stromprofile, und ein Strom lässt sich nur in einem vorhandenen Plasma induzieren. „Das ist eine typische Selbstkonsistenzschleife“, erklärt Thomas Klinger: „Das System zieht sich wie der Baron Münchhausen selbst aus dem Sumpf.“ Ein großer Vorteil macht all dies jedoch wett: Die Anlage hat die einfache Form eines Donuts. ...

weiterlesen

Überblick

Matthias Steinmetz
03 / 2012 Seite 31

Die Milchstraße als Labor

Die Milchstraße dient als Prototyp für einen fundamentalen Baustein unseres Kosmos, die Spiralgalaxien. In unserer Heimatgalaxie können wir von einzelnen Sternen Abstände und Eigenbewegungen messen und ihr Spektrum aufnehmen. Da Sterne wie Fossilien die chemische Zusammensetzung zum Zeitpunkt ihres Entstehens „konservieren“, eignet sich die Milchstraße als Labor für die Galaxien­entstehung und Kosmologie.

Schon Demokrit vermutete im 5. Jahrhundert v. Chr., dass die Milchstraße, deren verschwommenes Band den Nachthimmel durchzieht, in Wirklichkeit aus unzähligen Sternen besteht. Galileo Galilei konnte dies Anfang des 17. Jahrhunderts mit dem Fernrohr bestätigen. Ende des 18. Jahrhunderts führte Herschel die erste systematische Himmelsdurchmusterung durch und erkannte die scheiben­artige Gestalt unserer Milchstraße. Er positionierte die Sonne in die Nähe des galaktischen Zentrums, eine Täuschung aufgrund der vernachlässigten interstellaren Extinktion. Erst in den 1920er-Jahren erkannte Shapley durch die Vermessung weit entfernter Kugel­sternhaufen ober- und unterhalb der galaktischen Scheibe, dass die Sonne eher in den Außenbereichen der Scheibe liegt.

Unsere Milchstraße besitzt eine Sonderrolle: Nur die Galaxien der näheren kosmischen Nachbarschaft (bis zu Abständen von etwa 30 Millionen Lichtjahren) können wir in Einzelsterne auflösen, nur in Galaxien unserer lokalen Gruppe – also das Ensemble von Milchstraße, Andromedagalaxie M31, Galaxie M33 sowie deren Satellitengalaxien – können wir einzelne Sterne spektroskopieren, und nur in (Teilen) unserer Milchstraße können wir Abstände und tangentiale Eigenbewegungen direkt messen. Die Milchstraße lässt sich strukturell, chemisch und kinematisch in ihre Bestandteile zerlegen. Das Radial Velo­city Experiment (RAVE, [1]) generiert seit fast zehn Jahren einen systematischen Datensatz von hunderttausenden Sternen. Fast jede Nacht werden Beobachtungen durchgeführt, die ein internationales Team von Wissenschaftlern aus zehn Ländern auswertet.  ...

weiterlesen
Davar Feili, Hans J. Leiter, Peter J. Klar und Bruno K. Meyer
03 / 2012 Seite 39

Elektrisch durchs Weltall

Im vergangenen Jahrzehnt hat sich ein erkennbarer Bedarf an Raumfahrtantrieben entwickelt, die sehr langlebig sind und höchst präzise arbeiten. Dies gilt insbesondere für Hauptantriebe von Raumsonden bzw. die Bahn- und Lageregulierung von Satelliten. Hierfür eignen sich Ionenantriebe, die bereits seit Jahrzehnten erforscht und gebaut werden und ihre Vorteile schon in zahlreichen Weltraummissionen unter Beweis stellen konnten.

Wir schreiben den Juni 2010: Ein „Wanderfalke“ ist auf dem Weg nach Hause, genauer gesagt die Asteroidensonde Hayabusa, so heißt Falke auf Japanisch. Die Sonde hat einen sechs Milliarden Kilometer langen Weg hinter sich. Das entspricht dem Vierzigfachen des Abstands zwischen Erde und Sonne! Hayabusa war auf dem Asteroiden Itokawa gelandet, um dort Bodenproben zu entnehmen (Abb. 1). Nun befindet sich die Sonde kurz vor der Rückkehr zur Erde. Ihre Triebwerke haben 40 000 Stunden lang gearbeitet. Noch vor gar nicht allzu langer Zeit hätte die Beschreibung der Hayabusa-Mission nach Science Fiction geklungen. Doch elektrische Raumfahrtantriebe haben so ehrgeizige Ziele wie Landungen auf Asteroiden Realität werden lassen.

Seit dem Start von Sputnik 1 im Jahr 1957 sind mehr als 5000 Sonden, Satelliten und bemannte Raumfahrzeuge von der Erde aus gestartet, täglich kommen neue hinzu [1]. Die Einsatzfelder reichen von der Wissenschaft (Erkundung des Sonnensystems, Wetter- und Klimabeobachtung, astronomische und physikalische Forschung) bis zu kommerziellen Anwendungen (insbesondere für Kommunikation). Die Raumfahrt stellt die härtesten Anforderungen an heutige und zukünftige Schlüsseltechnologien. Um diese zu erfüllen, wird so interdisziplinär und international zusammengearbeitet wie in wenigen anderen Gebieten. ...

weiterlesen

Geschichte

Horst Schmidt-Böcking und Wolfgang Trageser
03 / 2012 Seite 47

Ein fast vergessener Pionier

Mit seinen Arbeiten legte Otto Stern, Nobelpreisträger und Pionier der Atom- und Kernphysik, die Grundlage für die Kernspinresonanzmethode, den Maser und die Atomuhr. Rund zwanzig weitere Nobelpreise in Physik und Chemie beruhen auf seiner Molekularstrahlmethode, mit der sich innere Struktureigenschaften von Atomen, Molekülen und Kernen bestimmen und auch nutzen lassen. Gemeinsam mit Walther Gerlach gelang es ihm damit, erstmals die magnetischen Momente von Atomen zu messen und die Richtungsquantelung der Quanten­objekte nachzuweisen.

Fast jeder Physiker kennt das Stern-Gerlach-Experiment. Doch welche Beiträge hat Otto Stern darüber hinaus in der Physik geleistet? Und wer war der Mensch Otto Stern? Max Born berichtet in seinen Lebenserinnerungen: „Ich hatte das Glück, in Otto Stern einen Privatdozenten von höchster Qualität zu finden, einen gutmütigen, fröhlichen Mann, der bald ein guter Freund von uns wurde. Die Arbeit in meiner Abteilung wurde von einer Idee Sterns beherrscht. Er wollte die Eigenschaften von Atomen und Molekülen in Gasen mit Hilfe molekularer Strahlen […] nachweisen und messen. Sterns erstes Gerät sollte experimentell das Geschwindigkeitsverteilungsgesetz von Maxwell beweisen und die mittlere Geschwindigkeit messen. Ich war von dieser Idee so fasziniert, dass ich ihm alle Hilfsmittel meines Labors, meiner Werkstatt und die mechanischen Geräte zur Verfügung stellte.“ [1]

Otto Stern wurde am 17. Februar 1888 in Sohrau/Oberschlesien geboren. Nach dem Abitur studierte er zwölf Semester physikalische Chemie. Im April 1912 wurde er an der Universität Breslau zum Doktor promoviert. Anschließend wechselte er durch Vermittlung Fritz Habers zu Albert Einstein nach Prag, dem er Ende 1912 an die ETH in Zürich folgte. Als erster und damals einziger Mitarbeiter Einsteins entwickelte sich zwischen beiden eine lebenslange enge Freundschaft. Einsteins Art, Dinge zu hinterfragen, haben Stern entscheidend beeinflusst und ihn zu einem „Querdenker“ gemacht [2]. Als Einstein 1913 an das Kaiser-Wilhelm-Institut in Berlin ging, wechselte Stern als Privatdozent für theoretische Physik zu Max von Laue an die Universität Frankfurt. Nach dem Dienst als Kriegsfreiwilliger und einem kurzen Aufenthalt in Berlin kam er zurück nach Frankfurt, wo inzwischen Max Born Direktor des theoretischen Instituts geworden war. Obwohl er seiner Ausbildung nach ein theoretischer Chemiker war, wandte sich Stern nun mehr und mehr der Experimentalphysik zu (Abb. 1). ...

weiterlesen

Physik im Alltag

Michael Vogel
03 / 2012 Seite 52

Mollig warm

Um die Energiekosten zu senken, müssen Gebäude stark gedämmt werden. Wo es auf jeden Zentimeter oder die Optik ankommt, bieten sich evakuierte Dämmstoffe an.

weiterlesen

Menschen

03 / 2012 Seite 54

Personalien

weiterlesen
Stefan Jorda
03 / 2012 Seite 57

„Das ist genau die physikalische Herangehensweise“

weiterlesen
Edmund Taglauer, Peter Sigmund und Joachim Roth
03 / 2012 Seite 58

Zum Tod von Rainer Behrisch

weiterlesen
Axel Haase
03 / 2012 Seite 59

Nachruf auf Alexander Ganssen

weiterlesen

Bücher/Software

DPG

Maike Pfalz
03 / 2012 Seite 62

„Wir brauchen einen offenen Dialog“

weiterlesen

Tagungen

Harald Giessen
03 / 2012 Seite 64

Nanoantennas and Hybrid ­Quantum Systems

Advanced DPG Physics School

weiterlesen
Martin Visbeck und Wolfgang Roether
03 / 2012 Seite 64

Physics of the Ocean

DPG-Physikschule

weiterlesen
Thomas Aichele und Oliver Benson
03 / 2012 Seite 64

Quantum and Nanoplasmonics

491. WE-Heraeus-Seminar

weiterlesen
Roger Erb
03 / 2012 Seite 65

Biologie und Biophysik – ­Kontexte im Physikunterricht

Wilhelm und Else Heraeus-Arbeits­treffen für Lehramtsstudierende und Studienreferendare

weiterlesen
03 / 2012 Seite 66

Tagungskalender

weiterlesen

Neue Produkte

Torsten Machleidt und Sebastian Reuter
03 / 2012 Seite 72

Smartes Mikroskop

weiterlesen

Neue Vakuumpumpe VACUU·PURE® 10

Öl- und abriebfreies Vakuum bis 10⁻³  mbar

VACUUBRAND präsentiert eine trockene und abriebfreie Schraubenpumpe für den Vakuumbereich bis 10⁻³ mbar. Die Pumpe besticht durch ihre wartungsfreie Technologie ohne Verschleißteile und weist ein Saugvermögen von 10 m³/h auf. VACUU·PURE 10 ist die ideale Lösung für Prozesse, bei denen partikel- und kohlenwasserstofffreies Vakuum im Bereich bis 10⁻³ mbar benötigt wird. Mit dieser Eigenschaft deckt die Schraubenpumpe viele Anwendungsgebiete ab – wie beispielsweise Analytik, Vorvakuum für Turbomolekularpumpen oder die Regeneration von Kryopumpen. Sie ermöglicht aber auch Prozesse wie die Vakuumtrocknung, Gefriertrocknung, Wärmebehandlung, Entgasung oder Beschichtung. Da keine Verschleißteile zu tauschen sind und lästige Ölwechsel entfallen, ist ein unterbrechungsfreier Betrieb mit sehr langen Standzeiten möglich.

VACCU PURE 10

Lernen Sie VACUU·PURE 10 kennen.

Erleben Sie unsere neue HiScroll – die ölfreien Vakuumpumpen von Pfeiffer Vacuum

Die HiScroll Serie besteht aus drei ölfreien und hermetisch dichten Scrollpumpen mit einem nominellen Saugvermögen von 6 – 20 m³/h. Die Pumpen zeichnen sich insbesondere durch ihre hohe Leistung beim Evakuieren gegen Atmosphäre aus. Ihre leistungsstarken IPM*-Synchronmotoren erzielen einen bis zu 15% höheren Wirkungsgrad in Vergleich zu konventionellen Antrieben.

*Interior Permanent-Magnet

Pfeiffer HiScroll Pumpen Video

Erfahren Sie mehr über die neue HiScroll Vakuumpumpe

Sonderhefte

Die Sonder­ausgaben Physics' Best und Best of präsentieren kompakt und übersichtlich neue Produkt­informationen und ihre Anwendungen und bieten für Nutzer wie Unternehmen ein zusätzliches Forum.

Webinar: Von Transportmessungen in der Festkörperphysik zur Impedanzanalyse in der Elektrotechnik

Nach einer kurzen Einführung in das Lock-in Verstärker Messverfahren erfahren Sie, wie diese Messtechnik bessere und schnellere Transportmessungen ermöglicht.

Mehr Informationen zum Webinar

Virtuelle Jobbörse

Eine Kooperation von Wiley und der DPG

Da die erste virtuelle Jobbörse mit mehr als 1.500 Registrierungen und über 1.000 teilnehmenden Personen ein sehr großer Erfolg für Anbieter und Teilnehmende war, bieten die Deutsche Physikalische Gesellschaft (DPG) und der Verlag Wiley-VCH eine weitere virtuelle Jobbörse im Herbst an.

Eventbeginn:
03.11.2020 - 12:00
Eventende:
03.11.2020 - 16:00

Mehr Informationen

Sonderhefte

Die Sonder­ausgaben Physics' Best und Best of präsentieren kompakt und übersichtlich neue Produkt­informationen und ihre Anwendungen und bieten für Nutzer wie Unternehmen ein zusätzliches Forum.

Webinar: Von Transportmessungen in der Festkörperphysik zur Impedanzanalyse in der Elektrotechnik

Nach einer kurzen Einführung in das Lock-in Verstärker Messverfahren erfahren Sie, wie diese Messtechnik bessere und schnellere Transportmessungen ermöglicht.

Mehr Informationen zum Webinar

Virtuelle Jobbörse

Eine Kooperation von Wiley und der DPG

Da die erste virtuelle Jobbörse mit mehr als 1.500 Registrierungen und über 1.000 teilnehmenden Personen ein sehr großer Erfolg für Anbieter und Teilnehmende war, bieten die Deutsche Physikalische Gesellschaft (DPG) und der Verlag Wiley-VCH eine weitere virtuelle Jobbörse im Herbst an.

Eventbeginn:
03.11.2020 - 12:00
Eventende:
03.11.2020 - 16:00

Mehr Informationen