März 2019

Illustration von Atomen im optischen Gitter, von denen sich einige in hochangeregten Rydberg-Zuständen befinden. (Bild: Chris­toph Hohmann / LMU München, vgl. S. 40)

Meinung

Holger Frahm
03 / 2019 Seite 3

Forschungsdaten effizient managen 

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Aktuell

Kerstin Sonnabend
03 / 2019 Seite 6
DPG-Mitglieder

GSI: Experimentieren mit Schwergewichten

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Alexander Pawlak
03 / 2019 Seite 7
DPG-Mitglieder

Jahr zur KI

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Alexander Pawlak
03 / 2019 Seite 8
DPG-Mitglieder

Der Weltbürger der Wissenschaft

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Maike Pfalz
03 / 2019 Seite 10
DPG-Mitglieder

Ein Ring der Superlative

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Anja Hauck / AWI
03 / 2019 Seite 11
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Neumayer-Station III: Eisige Forschung

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Kerstin Sonnabend
03 / 2019 Seite 12
DPG-Mitglieder

Laserblitze für die Materialforschung

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Kerstin Sonnabend
03 / 2019 Seite 12
DPG-Mitglieder

KAGRA: Asiatisch, tiefgekühlt, unterirdisch

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Matthias Delbrück
03 / 2019 Seite 14
DPG-Mitglieder

Finnische Flaggschiffe

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Matthias Delbrück
03 / 2019 Seite 15
DPG-Mitglieder

Frankreich wird Sonnenkönig

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Matthias Delbrück
03 / 2019 Seite 16
DPG-Mitglieder

USA

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Leserbriefe

03 / 2019 Seite 16
DPG-Mitglieder

Die Geister, die ich rief

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High-Tech

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Im Brennpunkt

Stefan Yoshi Buhmann
03 / 2019 Seite 21
DPG-Mitglieder

Steifigkeit des leeren Raums 

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F. Malte Grosche
03 / 2019 Seite 23
DPG-Mitglieder

Temperaturrekord für Supraleitung

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Forum

Maike Pfalz
03 / 2019 Seite 28
DPG-Mitglieder

„Der Wissenschaft geht das Potenzial für neue Entdeckungen nicht aus. “

Im Jahr 1990 wechselte Wolfgang Ketterle von der Universität Heidelberg an das renommierte Massachusetts Institute of Technology, wo er seitdem lehrt und forscht. Deutschland ist er aber weiterhin eng verbunden. So hat er bereits zwei halbjährige Forschungsaufenthalte hier verbracht, zuletzt im vergangenen Jahr. Zudem kommt Wolfgang Ketterle regelmäßig für Seminare oder Vorträge nach Deutschland.

Was hat Sie damals in die USA gezogen?


Ich wollte ein anderes Land kennenlernen. Für Wissenschaftler ist es gut, andere Erfahrungen zu sammeln – idealerweise in einem anderen Wissenschaftssystem im Ausland. Diese Erfahrungen wollte ich damals machen, und diese Entscheidung hat sich für mich voll ausgezahlt.


Inwiefern?


Ich habe mich im Ausland viel freier gefühlt. In der Grundlagenforschung geht es nicht darum, etwas Vorgegebenes zu entwickeln, sondern um Kreativität. Dort eine persönliche Note reinzubringen, ist sehr wertvoll. In den USA konnte ich machen, was ich will. Wenn das den Amerikanern etwas komisch vorkam, haben sie das auf meine deutsche Nationalität geschoben...  

 

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Martina Erlemann, Elvira Scheich und Leli Schiestl
03 / 2019 Seite 48
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Vielfalt für die Physik

Das forschungsbasierte Projekt „Diversity in the Cultures of Physics“ zielt darauf ab, junge Physikerinnen in ihren Karrierezielen zu unterstützen. Neben der individuellen Förderung geht es darum, strukturelle Bedingungen der Geschlechterungleichheit im Fach zu erkennen und Möglichkeiten zur Veränderung aufzuzeigen.

Die Statistiken der Universitäten und der DPG sowie Umfragen der IUPAP zeigen, dass Frauen in der Physik nach wie vor unterrepräsentiert sind. Schon zu Studienbeginn sind Frauen in der Minderzahl, aber insbesondere auf Leitungsebene repräsentieren überproportional viele männliche Wissenschaftler das Fach. Dabei ist der größte Karriereknick derzeit in der Postdoc-Phase zwischen Promotion und Ruf auf eine Professur zu verzeichnen. Die Wissenschafts- und Geschlechterforschung beschäftigt sich mit den Fachkulturen und ihren Geschlechteraspekten und möchte die Frage aufklären, welche Ursachen für das Ungleichgewicht im Fach selbst verankert sind. Der „Kulturbegriff“ beruft sich in diesem Zusammenhang unter anderem auf den Soziologen Pierre Bourdieu [1] und verweist auf das komplexe Gefüge von Handlungen und Bezeichnungen, den Einstellungen, Regeln und Ritualen, den Alltagsroutinen und -praktiken, in dem die Zugehörigkeit zu einer sozialen Gemeinschaft hergestellt und als mehr oder weniger selbstverständlich wahrgenommen und erfahren wird. Die Sozialwissenschaften analysieren diese Vielschichtigkeit mit qualitativen Erhebungsverfahren, insbesondere mit ethnografischen Methoden, bestehend aus teilnehmenden Beobachtungen und offenen Interviews.


Sharon Traweek lieferte 1988 mit ihrer Studie zur Hochenergiephysik einen der ersten wegweisenden Beiträge zu dieser Forschungsrichtung [2]. Sehr deutlich zeigte sich hier, dass eine erfolgreiche Karriere in diesem Forschungsfeld einen Lebensentwurf erforderte, der eher von Männern erwartet und ihnen zugetraut wurde.1) Davon ausgehend gab es auch in anderen Bereichen der Physik Untersuchungen, ob und wie das Geschlecht zu ungleichen Chancen und Optionen führt. Verschiedene Probleme, die zur Geschlechter­ungleichheit beitragen, traten dabei immer wieder hervor...

 

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Bildung und Beruf

Alexander Pawlak
03 / 2019 Seite 32
DPG-Mitglieder

„Die Bibliothek hatte ich gar nicht auf dem Schirm.“

Dr. Bastian Drees (36) hat Physik in Münster studiert und an der Uni Heidelberg in Biophysik promoviert. Anschließend absolvierte er das Bibliotheksreferendariat an der Technischen Informationsbibliothek (TIB) in Hannover, wo er seit 2016 in der Abteilung Forschung und Entwicklung arbeitet.

War für Sie klar, dass Sie nach der Promo­tion die Forschung verlassen wollten?
Zu Anfang der Promotion konnte ich mir noch gut vorstellen, in der Wissenschaft zu bleiben, habe mich aber wegen der oft unsicheren Aussichten dagegen entschieden. Das „publish or perish“ hat mich von einer akademischen Laufbahn abgeschreckt. Stattdessen hat sich mein Interesse für das Publikationswesen entwickelt, etwa in Bezug auf die Auffindbarkeit oder Open Access. Die Bibliothek hatte ich als Arbeitsplatz gar nicht auf dem Schirm.


Wie ergab sich das trotzdem?
Über einen Vortrag „Nach der Promotion in die Bibliothek“ im Rahmen der Heidelberger Graduierten-Akademie. Das war für mich ein Aha-Erlebnis. Danach wusste ich, was ich machen will.


Und wie sind Sie auf die TIB gestoßen?
Ich habe mich nach der Promotion um ein Bibliotheksreferendariat bemüht. Die Stellen sind deutschlandweit recht begrenzt. Die TIB suchte speziell jemanden mit Physikabschluss. Das hat einfach gepasst, zumal die TIB für die Naturwissenschaften eine sehr gute Adresse ist...

 

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Überblick

Eberhard Umbach und Hans-Martin Henning
03 / 2019 Seite 34
Pro-Physik-Mitglieder

Ist die Energiewende noch zu retten?

Im Herbst 2010 hat die deutsche Bundesregierung ehrgeizige Ziele zur Energiewende beschlossen. Doch nun zeichnet sich ab, dass einige davon nicht mehr zu erreichen sind. Die ganzheitliche Behandlung des gesamten Ener­giesystems in Deutschland – die so genannte Sektorkopplung – könnte helfen, um die künftige Ener­gieversorgung viel klimafreundlicher zu gestalten.

Der jüngste IPCC-Report hat uns wieder daran erinnert, dass der derzeitige globale Temperaturanstieg gravierend ist und wir den höchsten CO2-Gehalt in der Atmosphäre seit mehreren hunderttausend Jahren haben [1]. In beiden Fällen ist die Tendenz rapide steigend. Dagegen sind die Fortschritte zur Reduktion der Emissionen von Treibhausgasen, insbesondere von CO2, eher enttäuschend. Nach inzwischen einhelliger Ansicht der Klimaforscher sind sie sogar völlig unzureichend, wenn es gilt, den globalen Temperaturanstieg auf ein verkraftbares Maß zu begrenzen. Der Hauptverursacher für die CO2-Emissionen ist die Umwandlung von fossiler Primärenergie in Nutzenergie. Daher bemühen sich inzwischen nahezu alle Nationen darum, ihre Energiesysteme von fossilen hin zu erneuerbaren Energien umzubauen.


Deutschland hat mit seinen 2010 bzw. 2011 beschlossenen Energiewendezielen (Infokasten) eine Zeit lang eine gewisse Vorreiterrolle eingenommen – anfangs international bewundert oder belächelt, auf jeden Fall mit großer Aufmerksamkeit verfolgt. Inzwischen sind die Vorschusslorbeeren aber verwelkt. Eine Reihe von Nahzielen wird mit Sicherheit verfehlt, und extrapoliert man die Entwicklungen der letzten Jahre, zeigt sich ziemlich deutlich, dass auch die Fernziele bis 2050 fraglich scheinen. Bei der Analyse der bisherigen Entwicklung sämtlicher Indikatoren stellt sich die Frage, ob die Ziele überhaupt noch zu erreichen sind, und wenn ja, mit welchen Investitionen, Kosten sowie technologischen und gesellschaftlichen Veränderungen...

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Sebastian Hofferberth und Christian Groß
03 / 2019 Seite 40
DPG-Mitglieder

Hoch angeregt und kontrolliert

Rydberg-Atome sind elektronisch hoch angeregt und können eine enorme Ausdehnung besitzen. Sie erlauben es, starke Wechselwirkungen zwischen neutralen Atomen zu induzieren. Damit lässt sich Vielteilchenphysik auf Basis der Atome untersuchen, und es ergeben sich sehr starke optische Nichtlinearitäten, die zu nicht-klassischen Zuständen des Lichtfeldes führen. Die Untersuchung von Rydberg-Zuständen ist aus beiderlei Hinsicht hoch interessant und ein aktuelles Forschungsfeld.

Rydberg-Zustände sind hoch angeregte elektronische Zustände gebundener Systeme, die seit den 1970er-Jahren mittels Laseranregung in atomaren Gasen untersucht werden [1]. Zunächst lag das Augenmerk darauf, das einzelne Rydberg-Atom zu verstehen. Doch schnell war klar, dass Atome in solch hoch angeregten Zuständen besondere Eigenschaften aufweisen. So kann die Wechselwirkung dieser Atome untereinander um mehr als zehn Größenordnungen stärker sein als im Grundzustand, sodass sie selbst im Abstand von zehn Mikrometern noch mehreren Megahertz entspricht [2]. Rydberg-Zustände besitzen eine typische Lebensdauer von etwa 100 Mikrosekunden. Daher erlauben es Rydberg-Gase, die aus vielen Atomen in Rydberg-Zuständen bestehen, kohärente Vielteilchen-Quanteneffekte experimentell zu untersuchen. Das gilt vor allem, seitdem sich Rydberg-Gase aus Alkali- und Erdalkali-Atomen dank Laserkühlung routinemäßig bei einigen zehn Mikrokelvin erzeugen lassen. Für schwere Atome wie Rubidium entsprechen diese Temperaturen einer thermischen Bewegung von weniger als einem Mikrometer in der Lebensdauer der Rydberg-Zustände. Damit sind sie oft vernachlässigbar – das Gas ist auf dieser Zeit­skala „eingefroren“. Auch kann die Dichte dank Laserkühlung recht einfach mehr als zehn Atome in einem Würfel mit einer Kantenlänge von zehn Mikrometern betragen, sodass Wechselwirkungseffekte dominieren können.


Tatsächlich zeigten sich spektroskopisch in Experimenten mit dichten Atomstrahlen schon in den 1980er-Jahren erste Anzeichen der Wechselwirkung zwischen Rydberg-Atomen. Die ausgereiften Techniken der Laserkühlung ermöglichten es zwanzig Jahre später, Vielteilcheneffekte in einem gefangenen Gas zu untersuchen. Starke Wechselwirkungen unterdrückten die Laseranregung in einer Magneto-Optischen Falle deutlich. Diese Unterdrückung beruht auf der „Rydberg-Blockade“ (Infokasten). Dabei verschiebt die gegenseitige Wechselwirkung der Rydberg-Atome die atomaren Energieniveaus, sodass diese nicht mehr in Resonanz mit dem Anregungslaser sind...

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Geschichte

Helge Kragh
03 / 2019 Seite 53
Pro-Physik-Mitglieder

Elemente mit System

Vor 150 Jahren brachte der russische Chemiker Dimitrij Iwanowitsch Mendelejew Ordnung in die Vielzahl der Elemente, indem er diese nach ihrem Atomgewicht und ähnlichen chemischen Eigenschaften gruppierte. Das daraus resultierende Periodensystem erwies sich als grundlegendes Instrument der Chemie, das sich schließlich quantenphysikalisch erklären ließ.

Im Frühjahr 1869 präsentierte der 34-jährige Mendelejew der neu gegründeten Russischen Chemischen Gesellschaft seine erste Version einer Tabelle, die wir heute als Periodensystem kennen. Seine Klassifizierung von damals 63 chemischen Elementen gab der anorganischen Chemie eine solide Grundlage und brachte Ordnung in die verwirrende Menge der experimentellen Daten. Gleichzeitig sagte sie die Existenz mehrerer damals noch unbekannter Elemente voraus und erwies sich damit als äußerst fruchtbar. Die aktuellen Versionen des Periodensystems mit mittlerweile 118 Elementen stammen direkt von Mendelejews ursprünglicher Tabelle. Bis zum Ende des 19. Jahrhunderts war das Periodensystem die Domäne der Chemie, aber als es darum ging zu erklären, warum das System so gut funktioniert, übernahmen Physiker die Führung. Wie sich in den 1920er-Jahren herausstellte, ist das Periodensystem gewissermaßen eine makroskopische Darstellung der inneren Struktur der Atome. So gesehen geht es dabei ebenso sehr um Physik wie um Chemie.


Natürlich setzt das Periodensystem voraus, dass man weiß, was ein chemisches Element ausmacht. Die moderne Auffassung geht auf das späte 18. Jahrhundert und auf den französischen Chemiker Antoine-Laurent Lavoisier zurück, den großen Reformer der Chemie. Lavoisiers Definition eines Elements war insofern empirisch-operativ, als er diese auf Substanzen beschränkte, die sich nicht weiter in noch einfachere Substanzen zerlegen ließen. Auch wenn diese Definition nicht davon abhängt, ob Materie aus Atomen besteht oder nicht, unternahm John Dalton 1808 den wichtigen Schritt, Elemente und Atome mitein­ander zu verbinden. Für Dalton ist ein Atom die kleinste Einheit eines Elements, d. h. es gibt so viele verschiedene Atome wie es verschiedene Elemente gibt. Darüber hinaus führte er die entscheidende Idee des Atomgewichts ein − heute spricht man von Atommasse. Damit brachte er die Elemente mit einer messbaren Größe in Verbindung. Ein reines Element ließ sich dadurch als eine Substanz mit einem bestimmten Atomgewicht definieren. Ende der 1850er-Jahre, als sich Daltons Ideen durchgesetzt hatten, war die Bestimmung von Atomgewichten ein wichtiger Bestandteil der Chemie. Auf dieser Grundlage konstruierte Mendelejew sein System der Elemente, ebenso wie der deutsche Chemiker Julius Lothar Meyer, der später im Jahr 1869 und unabhängig von Mendelejew ein grob ähnliches Schema vorschlug. Das Periodensystem hat also zwei Väter, doch Mendelejews System kam zuerst und erwies sich als einflussreicher als das von Meyer...

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Physik im Alltag

Bernd Müller
03 / 2019 Seite 58
DPG-Mitglieder

Physik für den perfekten Genuss 

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Menschen

03 / 2019 Seite 61
DPG-Mitglieder

Personalien

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03 / 2019 Seite 66
DPG-Mitglieder

Nachruf auf Andreas Otto

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Kerstin Sonnabend
03 / 2019 Seite 67
DPG-Mitglieder

„Wir sollten erkennen, was uns verbindet.“

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Rezensionen

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Maike Pfalz
03 / 2019 Seite 68
DPG-Mitglieder

I. Thiele-Eich, G. Thiele: Astronauten. Eine Familiengeschichte

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Alexander Pawlak
03 / 2019 Seite 69
DPG-Mitglieder

A. Stern, D. Grinspoon: Chasing New Horizons – Inside the Epic First Mission to Pluto

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DPG

03 / 2019 Seite 20
DPG-Mitglieder

Industrietage 2019

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03 / 2019 Seite 26
DPG-Mitglieder

Ausschreibung von Preisen 2020

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03 / 2019 Seite 52
DPG-Mitglieder

Fortbildungskurse für Physiklehrer*innen: Geschichte der Physik

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03 / 2019 Seite 60
DPG-Mitglieder

DPG-Mentoring-Programm 2019

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03 / 2019 Seite 65
DPG-Mitglieder

Jobbörse auf der DPG-Frühjahrstagung

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Monique Honsa und Hannes Vogel
03 / 2019 Seite 70
DPG-Mitglieder

Versammelte junge DPG

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03 / 2019 Seite 72
DPG-Mitglieder

59. Wochenendseminar „Physiker/Innen im Beruf“

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Tagungen

Priv.-Doz. Dr. Axel Pelster, Prof. Carlos Sà de Melo
03 / 2019 Seite 74
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Research Frontiers in Ultracold Quantum Gases

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Simon Schulte, Celle
03 / 2019 Seite 74
DPG-Mitglieder

Physik mit Raspberry Pi und Arduino

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Prof. Bassano Vacchini, Prof. Dr. Heinz-Peter Breuer, Prof. Angelo Bassi
03 / 2019 Seite 74
DPG-Mitglieder

Advances in Open Systems and Fundamental Tests of Quantum Mechanics

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Dr. Ulrike Ritzmann, Priv.-Doz. Hans Hübl, Dr. Evangelos Papaioannou
03 / 2019 Seite 75
DPG-Mitglieder

Spin Based Information Processing

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Weitere Rubriken

03 / 2019 Seite 72
DPG-Mitglieder

Notizen

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