November 2016

Etwa zweimal pro Woche durfte Christiane Heinicke während der Marssimulation auf Hawaii im Raumanzug das Habitat verlassen. (Bild: C. Johnston, vgl. S. 26)

Meinung

Edward G. Krubasik
11 / 2016 Seite 3

Kooperation für mehr Innovation

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Aktuell

Alexander Pawlak
11 / 2016 Seite 6

Topologisch zu neuen Phasen

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Alexander Pawlak
11 / 2016 Seite 7

Startschuss für die Startphase

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Maike Pfalz
11 / 2016 Seite 8

Eine Strategie für Exzellenz

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Anja Hauck
11 / 2016 Seite 10

Gravitationswellen und Spinnenseide

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Maike Pfalz
11 / 2016 Seite 11

Neutrinos auf der Waage

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Kerstin Sonnabend
11 / 2016 Seite 12

Volle Kraft voraus!

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Nina Beier
11 / 2016 Seite 13

Forschung auf Eis

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Matthias Delbrück
11 / 2016 Seite 14
Pro-Physik-Mitglieder

Sieben auf einen Streich

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Rainer Scharf
11 / 2016 Seite 15

USA

Lob trotz Aussetzern / Mehr Abschlüsse in Physik /Grünes Licht für LUX-ZEPLIN / Nano für die Zukunft

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Leserbriefe

Konrad Kleinknecht und Helmut Völcker
11 / 2016 Seite 17

Debatte um die Energie

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High-Tech

Im Brennpunkt

Ulrich F. Keyser
11 / 2016 Seite 20

Schneller Fluss dank Kohlenstoff

Die Anordnung des Kohlenstoffs in Nanoröhrchen bestimmt, wie schnell Wasser in ihnen fließen kann.

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Heike Rauer, Mareike Godolt und Philipp Eigmüller
11 / 2016 Seite 22
Pro-Physik-Mitglieder

Ein Planet in unserer Nachbarschaft

In der habitablen Zone von Proxima Centauri wurde ein Planet mit einer erdähnlichen Masse entdeckt.

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Martin Schultze
11 / 2016 Seite 24

Zeitversatz im molekularen Photoeffekt

Die Besetzung metastabiler Energiezustände in der komplexen Potentiallandschaft von Molekülen
sorgt für eine unerwartete Verzögerung im photoelektrischen Effekt.

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Forum

Maike Pfalz
11 / 2016 Seite 26
Pro-Physik-Mitglieder

„Es braucht gegenseitiges Verständnis.“

Drei Frauen und drei Männer – darunter ein Astrobiologe, eine Bodenkundlerin, eine Ärztin und die Physikerin Christiane Heinicke – haben ein Jahr lang zusammen in einem kleinen Habitat auf dem Mauna Loa gewohnt. Die Kommu­nikation mit der Außen­welt war künstlich zeitverzögert, das Habitat verlassen durften die Teilnehmer nur in Raum­anzügen. Ziel der Simulation war es herauszufinden, wie ein Team zusammengesetzt sein muss, um lange Zeit auf engem Raum zusammenzuleben.

Was hat Sie bewogen, sich für diese Mission zu bewerben?

Neugier! Und der Wunsch, aktiv zur Raumfahrt beizutragen. In erster Linie war es ein psychologisches Experiment, bei dem die Gruppendynamik im Mittelpunkt stand. Die Herausforderung bestand darin, dass sechs Leute zusammenleben, ohne sich gegenseitig an den Kragen zu gehen.

Ist Ihnen das gelungen?

Die Tatsache, dass wir alle lebend aus dem Habitat gekommen sind, spricht wohl dafür.

Wie wurden Sie ausgewählt?

Angefangen hat es mit einer Bewerbung mit Lebenslauf. Später musste ich Frage­bögen zu meiner Persönlichkeit ausfüllen und in Tests meine kognitive Leistungsfähigkeit unter Beweis stellen. Außerdem gab es ein Skype-Gespräch. Die acht Finalisten wurden dann zu einer einwöchigen Trekkingtour in den Rocky Mountains eingeladen. Anschließend haben wir uns gegenseitig anonym bewertet. Auf dieser Basis wurden die sechs Teilnehmer ausgewählt...

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Überblick

Katja Nau und Harald F. Krug
11 / 2016 Seite 29
Pro-Physik-Mitglieder

Sichere Nanomaterialien?!

Obwohl seit Jahrhunderten in Gebrauch, macht die Nanotechnologie erst seit etwas mehr als zwanzig Jahren große Schlagzeilen: Zunächst ermöglichten es die Entdeckung des Rastertunnelmikroskops und die damit einhergehenden Entwicklungen, Materie auf atomarer Ebene gezielt zu manipulieren. Kurz darauf haben Risikoforscher das Feld der Nanomaterialien für sich „entdeckt“. Aber was ist wirklich dran an den „neuen Risiken durch Nanomaterialien“?

Die Nanotechnologien in Gänze werden heute in den Medien gern vereinfacht mit der Entwicklung neuer Nanomaterialien gleichgesetzt – ein großer Fehler und eine starke Vereinfachung. Denn Nanomaterialien machen nur einen relativ kleinen Anteil an der gesamten Technologieentwicklung aus. Dennoch ist die Diskussion um die „Risiken der ­Nanotechnologie“ meist auf die Produktion und den Umgang mit Nanopartikeln gerichtet [1], sodass sich dieser Beitrag darauf konzentrieren wird. Noch zu Beginn des neuen Jahrtausends standen „bedrohliche“ technische Szenarien im Mittelpunkt der Befürchtungen wie die „selbst-reproduzierenden Nanobots“. Der Nanoforscher Eric Drexler und der Chemie-Nobel­preisträger Richard Smalley lieferten sich einen heftigen Schlagabtausch, ob Nano-Assembler – also Maschinen, die etwas produzieren und sich auch selbst reproduzieren können – mit den Grundlagen der Natur­wissenschaft vereinbar seien.

Warum ist aber die Kritik mittlerweile nahezu völlig auf ein einziges Merkmal der Nanomaterialien ausgerichtet, nämlich ihre Kleinheit? Um diese Frage schlüssig zu beantworten, sind einige Vorüberlegungen zu wichtigen Kernpunkten in der Entwicklung von sehr kleinen Materialien notwendig...

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Jana Hartmann, Andreas Waag, Adrian Avramescu und Martin Straßburg
11 / 2016 Seite 35

Leuchtende Türme 

Lichtemittierende Dioden (LEDs) haben sich als Leuchtmittel der Zukunft durchgesetzt. Sie können elektrische Energie viel effizienter in Licht umwandeln als herkömmliche Glühlampen oder Energiespar­lampen. In Zukunft soll sich mit Hilfe eines dreidimensionalen Aufbaus der LEDs auf mesoskopischer Ebene der Wirkungsgrad sogar noch weiter erhöhen – bei deutlich geringeren Herstellungskosten.

Die Entwicklung von Weißlicht-LEDs ermöglichte Mitte der 90er-Jahre den Durchbruch einer völlig neuen Beleuchtungstechnologie: Solid State Light­ing. Seitdem wurden LEDs aus Galliumnitrid (GaN) und Indiumgalliumnitrid (InGaN) Schritt für Schritt weiter entwickelt. Die aktive InGaN-Schicht in der LED selbst emittiert blaues Licht, das Leuchtstoffe wie Phosphor teilweise in gelbes Licht konvertieren – so entsteht weißes Licht. Dabei hatten in den späten 80er-Jahren nur wenige Forscher geglaubt, dass GaN sich als Halbleitermaterial für LEDs eignen könnte, weil es zu viele Probleme gab – von der Herstellung der Kristalle bis zur passenden Dotierung. Doch einige japanische Wissenschaftler gaben nicht auf und entwickelten die entscheidenden Prozessschritte: Sie ließen GaN kris­tallin auf Saphir aufwachsen und konnten es sowohl n- als auch p-dotieren. So entstand 1992 die erste blaue GaN/InGaN-LED [1]. Für diese Entwicklung erhielten Isamu Akasaki, Hiroshi Amano und Shuji Nakamura 2014 den Physik-Nobelpreis [2]. Nachdem sich die Forschung über ein Jahrzehnt lang vor allem auf die Steigerung der Ausgangsleistung fokussierte, entbrannte in den frühen 2000ern ein Wettrennen um Effizienzrekorde. Heutzutage erreichen kommerzielle GaN-Weißlicht-LEDs Effizienzen von über 160 lm/W, die besten Labormuster erzielen sogar über 300 lm/W [3]. Im Vergleich dazu schaffen typische Glühlampen nur 10 bis 20 lm/W: Sie benötigen für dieselbe Lichtmenge also über zehnmal mehr elektrische Energie (Infokasten „Lichtausbeute und Lichtstrom“).

Leuchtdioden für die Allgemeinbeleuchtung bestehen aus einer lichtemittierenden, sehr dünnen Schicht aus InGaN, die in einen pn-Übergang eingebettet ist. In dieser Schicht treffen freie Ladungsträger – Elektronen und Löcher – zusammen und rekombinieren vorwiegend strahlend, d. h. unter Aussendung eines Photons. Die Energie der Photonen, und damit die Farbe des Lichts, entspricht der Energie der Bandlücke der InGaN-Schicht. Aufgrund der Quantentrog-Struktur von InGaN treten Quantisierungsenergien auf und modifizieren diesen Wert weiter. Die aktive, leuchtende Schicht besteht aus einem oder mehreren Quantentrögen, weshalb die eingeprägten Bandverläufe und die damit verbundenen Potentialverläufe sowohl Elektronen als auch Löcher lokalisieren (Abb. 1). Dieses Design ermöglicht eine sehr effiziente strahlende Rekombination, die üblicherweise im blauen Spektralbereich bei etwa 450 nm liegt...

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Geschichte

Wilhelm Füßl und Johannes-Geert Hagmann
11 / 2016 Seite 43
Pro-Physik-Mitglieder

Interferenzen mit Mach 2

Dass Ernst und Ludwig Mach auch gemeinsam physikalische Forschung betrieben, ist eine weithin unbekannte Episode der Wissenschaftsgeschichte. Ludwig Mach blieb stets – nicht immer zu Recht – im Schatten seines Vaters. Ernst Mach entfaltet als vielseitige Forscherpersönlichkeit auch einhundert Jahre nach seinem Tod anhaltende Wirkung. Grund genug, sich dem Vater-Sohn-Gespann im Lichte ihrer wissenschaftlichen Nachlässe zu nähern.

In der Wissenschaft gab es immer wieder Beispiele für Forscherinnen und Forscher, die ihre Begabungen und Leidenschaften an die nächste Generation weitergeben konnten. Man denke nur an die Familie Curie oder Gespanne aus Vater und Sohn, die entweder gemeinsam oder einzeln den Nobelpreis erhielten wie William Henry und William Lawrence Bragg, Niels und Aage Bohr oder J. J. (Joseph John) und George Paget Thomson.

Dass bei den Machs heute nur ein Name dominiert, hat verschiedene Gründe. Ernst Mach (1838 – 1916) hat in seiner wissenschaftlichen Laufbahn eine bemerkenswerte Vielseitigkeit an den Tag gelegt. Seine umfangreichen Schriften entfalten eine bis heute anhaltende akademische Wirkung, und die „Mach-Zahl“ für das Verhältnis der Bewegungsgeschwindigkeit von Objekten zur Schallgeschwindigkeit ist ein fest etablierter Begriff...

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Physik im Alltag

Michael Vogel
11 / 2016 Seite 48

Verlässlicher Strom

Netzbetreiber stellen die Versorgung der Bevölkerung mit elektrischer Energie sicher. Dazu müssen sie Spannung und Frequenz im Netz konstant halten.

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Menschen

11 / 2016 Seite 50

Personalien

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11 / 2016 Seite 54

Nachruf auf Siegmund Brandt

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11 / 2016 Seite 55

Zum Gedenken an Deborah Jin

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11 / 2016 Seite 56

Nachruf auf Dirk Schwalm

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Bücher/Software

Oliver Micke und Mathias Seifert
11 / 2016 Seite 58

T. J. Jorgensen: Strange Glow – The Story of Radiation

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DPG

11 / 2016 Seite 28

Physik im Advent

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11 / 2016 Seite 42

German Young Physicists’ Tournament

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Sofie A. Martins und Hannes Vogel
11 / 2016 Seite 60

Vom Frühstückstisch zur Windkraft

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11 / 2016 Seite 61

Wahlen zum DPG-Vorstand

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11 / 2016 Seite 61

Mitgliederversammlung Regionalverband Bayern

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11 / 2016 Seite 61

Otto-Hahn-Preis 2017 

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11 / 2016 Seite 61

Mitgliederversammlung 2017

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11 / 2016 Seite 66

Bestellformular Verhandlungen der DPG

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Tagungen

Clemens Walther
11 / 2016 Seite 62

Radiation Exposure and Disposal Options for Nuclear Waste

WE-Heraeus-Physikschule

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Reinhold Rückl
11 / 2016 Seite 62

Quantenphysik an der Schule

Dritter Workshop der Heisenberg-Gesellschaft

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Ernst M. Rasel, Wolfgang P. Schleich und Sabine Wölk
11 / 2016 Seite 62

Foundations of Quantum Theory

International School of Physics „Enrico Fermi“ in Zusammenarbeit mit der Wilhelm und Else Heraeus-Stiftung

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Kristian Franze, Kyle Miller und Daniel Suter
11 / 2016 Seite 63

Neuronal Mechanics

622. WE-Heraeus-Seminar

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Tobias Kramer und Jörg Megow
11 / 2016 Seite 63

From Photosynthesis to Photo-voltaics: Theoretical Approaches for Modelling Supramolecular Complexes and Molecular Crystals

621. WE-Heraeus-Seminar

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Maximilian Schulz
11 / 2016 Seite 63

Frontiers of Quantum Matter

Bad Honnef Physics School

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Sarah Köster und Florian Rehfeldt
11 / 2016 Seite 64

Cellular Dynamics

623. WE-Heraeus-Seminar

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Julia Zimmer und Carsten Ohlmann
11 / 2016 Seite 64

Energiespeicher

DPG-Fortbildung

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Weitere Rubriken

11 / 2016 Seite 66

Notizen

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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.

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Eventende:
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