Mai 2022

Sternwinde und UV-Strahlung formen das Material im Carina-Nebel, in dem zahlreiche neue Sterne entstehen. (vgl. S. 28, Bildnachweis: siehe S. 33)

 

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Zur Ausgabe

Grußwort

Joachim Ullrich
05 / 2022 Seite 3

Stets der Wissenschaft verpflichtet

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Aktuell

Alexander Pawlak
05 / 2022 Seite 6
DPG-Mitglieder

Angebote und Appelle

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Anja Hauck
05 / 2022 Seite 7
DPG-Mitglieder

Hat die Vorlesung ausgedient?

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Presserat / DPG / Alexander Pawlak
05 / 2022 Seite 8
DPG-Mitglieder

Presserat weist Beschwerde zurück

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Maike Pfalz
05 / 2022 Seite 10
DPG-Mitglieder

Die Metrologie neu denken

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Kerstin Sonnabend
05 / 2022 Seite 12
DPG-Mitglieder

Dreierlei hervorragende Forschung

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Kerstin Sonnabend
05 / 2022 Seite 13
DPG-Mitglieder

Ein Zentrum für bessere Kontrolle

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05 / 2022 Seite 13
DPG-Mitglieder

Neue DFG-Schwerpunkt­programme

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Alexander Pawlak
05 / 2022 Seite 14
DPG-Mitglieder

Missionen und Emissionen

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Matthias Delbrück
05 / 2022 Seite 15
DPG-Mitglieder

Kein Glück mit der Gammaquelle?

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Matthias Delbrück
05 / 2022 Seite 16
DPG-Mitglieder

USA: Mehr oder weniger?; Physikerinnen unterzitiert; Der Elfenbeinturm ist weiß

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Leserbriefe

Volker Eyert
05 / 2022 Seite 17
DPG-Mitglieder

Den Nerv der Zeit getroffen

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High-Tech

Michael Vogel
05 / 2022 Seite 18
DPG-Mitglieder

Akustischer Stoff; Booster für Solarzellen; Baukasten für 3D-Displays

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Brennpunkt

Jürgen Kerp
05 / 2022 Seite 20
DPG-Mitglieder

Radioquellen im Katalog

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Lehre

Regina Gente
05 / 2022 Seite 24
DPG-Mitglieder

Modellierte Ausbreitung

Das Corona-Virus hat für einschneidende Veränderungen gesorgt, insbesondere für den Schullalltag. Nach langen Phasen von Distanzunterricht im Frühjahr 2020 wurde im Herbst 2020 das Augenmerk darauf gelegt, die Schülerinnen und Schüler für das Einhalten der Hygienemaßnahmen zu sensibilisieren, auf bevorstehende Maßnahmen vorzubereiten und deren Notwendigkeit verständlich zu vermitteln. Vor diesem Hintergrund ist der folgende Unterrichtsvorschlag entstanden.

Erprobt wurde der Unterrichtsvorschlag in den Jahrgängen 6, 9 und 10 sowie in den beiden Jahrgängen Q1 und Q3 der Qualifikationsphase der Oberstufe. Die Einheit erfordert etwa 60 bis 90 Minuten Unterrichtszeit, wobei in jüngeren Jahrgängen das Redebedürfnis und Mitteilungsbedürfnis der Schülerinnen und Schüler größer ist und der Zeitbedarf dadurch höher. Jugendliche in höheren Jahrgängen erkennen dagegen auch abstrakte Zusammenhänge schneller. Auch die verwendete Fachsprache sollte sich am Alter der Schülerinnen und Schüler orientieren.  Die wesentlichen Elemente der betrachteten Modelle sind jedoch in allen Jahrgangsstufen zu vermitteln.

Als Einstieg in das Thema diente der Ausschnitt aus einem Zeitungsartikel: „Statt nur zu überlegen, wie ein Alltag mit Corona aussehen kann, sollten wir das Virus weiter aktiv zurückdrängen, schreibt der Physiker Matthias F. Schneider. Das sei durchaus noch möglich. [...] Die vielleicht wichtigste Frage derzeit ist: Wann entwickelt sich aus einzelnen Neuinfektionen, die sich nachverfolgen lassen, ein unkontrollierbarer Corona-Ausbruch? Um Antworten darauf zu finden, stellen sich Physikerinnen und Physiker die Situation als eine Art Phasenübergang (oder Perkola­tionsübergang) vor. Was bedeutet das?“ (...)

 

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Überblick

Andreas A. C. Sander
05 / 2022 Seite 28
Mitglieder

Vom Winde verweht

Neben Licht – oder allgemeiner: elektromagnetischer Strahlung – senden die Sterne am Nachthimmel auch einen Strom geladener Ionen aus, den Sternwind. Bei manchen Sternen fällt dieser so stark aus, dass sich der Lebensweg des Sterns fundamental verändert. Das gilt vor allem für heiße, massereiche Sterne: Ihr permanenter Massenverlust beeinflusst ihre unmittelbare Umgebung und stellt einen wichtigen Baustein im kosmischen Materiekreislauf dar. Sternwinde haben vermutlich einst unser Sonnensystem ermöglicht – sie beeinflussen die gesamte moderne Astrophysik.

Die Auswirkung eines besonderen Sternwinds lässt sich spektakulär in den Polar­regionen beobachten: Jedes Jahr zieht es zahlreiche Menschen in den hohen Norden, um Polarlichter zu sehen. Sie entstehen, wenn der Sonnenwind mit dem Erdmagnetfeld wechselwirkt. Der Sonnenwind ist der wohl am besten studierte Sternwind und − zum Glück für uns auf der Erde − auch einer der harmloseren. Lediglich zehn Billiardstel ihrer eigenen Masse (10–14 M⊙) gibt die Sonne pro Jahr als Sternwind ab. Das reicht aus, um Satelliten in Bedrängnis zu bringen, aber nicht, um das eigene Schicksal maßgeblich zu beeinflussen.

Der Wind heißer, massereicher Sterne fällt deutlich dramatischer aus: Typischerweise brauchen sie nur wenige Millionen Jahre, um eine Sonnenmasse in den Weltraum abzustoßen; bei besonders starken Winden passiert dies innerhalb von 10 000 bis 100 000 Jahren. Mit Effektivtemperaturen zwischen 10 000 und 60 000 K − teilweise sogar mehr als 100 000 K − sind diese Sterne um ein Vielfaches heißer als unsere Sonne mit ihren knapp 6000 K. Ein massereicher Stern ist bei seiner Entstehung mindestens achtmal so schwer wie die Sonne; die massereichsten Exemplare beginnen ihre Existenz mit weit über 100 Sonnenmassen. Durch den starken Sternwind geben sie allerdings einen signifikanten Anteil im Laufe ihrer Entwicklung an die Umgebung ab. Ist der Wind so stark, dass der Massenverlust auf einer vergleichbaren Zeitskala stattfindet wie die Fusionsprozesse im Sterninneren, beeinflusst der Wind die weitere Entwicklung des Sterns und kann zum Beispiel verhindern, dass sich der Stern zu einem Roten Überriesen aufbläht.

Der Wind massereicher Sterne ist wegen ihrer höheren Leuchtkraft deutlich ausgeprägter als bei unserer Sonne. Mit höherer Masse steigen Druck und Temperatur im Stern­inneren, sodass Fusionsprozesse schneller ablaufen: Die Leuchtkraft wächst überproportional im Verhältnis zur Sternmasse – und mit der Leuchtkraft skaliert der Strahlungsdruck. Während dieser für die Sonne und ihren Wind vernachlässigbar bleibt, stellt er für den Wind heißer, massereicher Sterne die alles entscheidende Größe dar, die den Gasdruck um ein bis zwei Größenordnungen übersteigt. (...)

 

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Francesco Intravaia, Daniel Reiche und Kurt Busch
05 / 2022 Seite 35
DPG-Mitglieder

In der Unruhe liegt die Kraft

Fluktuationen sind allgegenwärtig. Sie bilden einen fundamentalen Baustein der Quantenmechanik und sind verantwortlich für die unterschiedlichsten Phänomene von der Biologie bis zur Kosmologie. So exis­tieren fern jeder klassischen Intuition Kräfte zwischen nichtmagnetischen und elektrisch neutralen Objekten. Diese Kräfte entstehen durch Quantenfluktuationen wie aus dem Nichts und gewinnen immer mehr an Bedeutung für verschiedene Zukunftstechnologien.

Mit pantha rhei (Alles fließt) werden manchmal die Lehren des griechischen Philosphen Heraklit zusammengefasst. Sie entsprechen dem Verständnis von kausaler Verknüpfung sowie einem ständigen Wandel in der Natur. Viele Jahrhunderte später hat die Quanten­mechanik unser Weltbild revolutioniert. Die nicht-intuitiven Resultate der Quantentheorie bieten Raum für Spekulationen und werden bis heute debattiert. Dazu zählt die Erkenntnis, dass jede physikalische Größe eine intrinsische Unsicherheit mit sich trägt. Solche Quantenfluktuationen verbinden jede Observable mit statistischem Rauschen. Heute wissen wir: Alles rauscht. Was sich wie eine theoretische Kuriosität anhört, hat weitreichende Implikationen im gesamten Spektrum der Physik. Denn Quantenfluktuationen sorgen für messbare Effekte mit wachsender Bedeutung für moderne Nano- und Quantentechnologien.

Mathematisch gesehen sind Quantenfluktuationen die Konsequenz der nicht-kommutativen Struktur der Quantenmechanik, also der Tatsache, dass die Reihenfolge von Messungen wichtig ist. So können wir niemals „gleich­zeitig“ die Posi­tion x und den Impuls p eines Körpers exakt bestimmen. Als Konsequenz ergibt sich die Unschärferelation von Heisenberg. Für eine eindimensionale Dynamik gilt Δx Δp ≥ ħ/2, wobei ħ = h/(2π) die reduzierte Planck-Konstante ist. Je kleiner die Unschärfe im Ort Δx, desto ungenauer wird der Impuls Δp – und umgekehrt. (...)

 

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Geschichte

Stefan L. Wolff
05 / 2022 Seite 42
DPG-Mitglieder

Imre Bródy (1891 – 1944)

Am 23. Dezember 1891 wurde Imre [Emmerich] Bródy als viertes von insgesamt sechs Kindern des jüdischen Ehepaares Adolf Bródy (1849 – 1902), einem promovierten Rechtsanwalt, und seiner Frau Roza geb. Steinfeld (1861 – ?) in der kleinen ungarischen Stadt Gyula geboren. Nach der örtlichen jüdischen Grundschule besuchte er von 1902 an ein Gymnasium im damals noch ungarischen Arad, wo er im Juni 1909 die Hochschulreife erwarb.

Ab Herbst studierte er Mathematik und Physik in Budapest und arbeitete dort nach seinem Abschluss im Jahr 1913 als Physiklehrer. Daneben widmete er sich der Forschung. In den „Annalen der Physik“ erschien 1914 Bródys erste Publikation. Darin behandelte er das thermo­dynamische Gleichgewicht unter allgemeinen Rand­bedingungen. 1916 heiratete er seine Kollegin Sara [Sarolta]­ Strausz (1891 – 1944). Mit ­einer quantentheoretischen Untersuchung einatomiger Gase promovierte Bródy im Juni 1918. Kurz darauf wurde seine Tochter Eva geboren. (...)

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Physik im Alltag

Denise Müller-Dum und Jens Kube
05 / 2022 Seite 44
DPG-Mitglieder

Die Kosten des Kühlens

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Menschen

05 / 2022 Seite 46
DPG-Mitglieder

Personalien

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Alexander Pawlak
05 / 2022 Seite 50

„Mich hat gereizt, auch die andere Seite zu sehen.“

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Rezensionen

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Kerstin Sonnabend
05 / 2022 Seite 53
DPG-Mitglieder

Luciano Rezzolla: Die un­wider­stehliche Anzie­hung der Schwerkraft

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DPG

Maike Pfalz
05 / 2022 Seite 22
Mitglieder

Von der PTB an die Spitze der DPG

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05 / 2022 Seite 41
DPG-Mitglieder

Festveranstaltung: Physik und Gesellschaft

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05 / 2022 Seite 51
DPG-Mitglieder

DPG-Tagung Regensburg

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05 / 2022 Seite 54
DPG-Mitglieder

Physikerin der Woche

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Bernhard Nunner
05 / 2022 Seite 55
DPG-Mitglieder

Wahlen zum DPG-Vorstand

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Bernhard Nunner
05 / 2022 Seite 55
DPG-Mitglieder

Wahl einer Ombudsperson

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05 / 2022 Seite 55
DPG-Mitglieder

Kurzprotokoll zur Vorstandsratssitzung

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05 / 2022 Seite 57
DPG-Mitglieder

Early Career Award

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Tagungen

05 / 2022 Seite 58
DPG-Mitglieder

Tagungskalender

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Notizen

05 / 2022 Seite 59
DPG-Mitglieder

Notizen

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Produkte / Firmen

Kamillo Weiß 
05 / 2022 Seite 60
DPG-Mitglieder

Bionische Technik exakt analysiert

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