November 2017

2014 absolvierte Alexander Gerst seine erste Mission auf der Internationalen Raumstation. Aus der Cupola genoss er den unvergleichlichen Blick auf die Erde. (Bild: NASA, vgl. S. 28)

Meinung

Monika Bessenrodt-Weberpals
11 / 2017 Seite 3
DPG-Mitglieder

Von der Wissensvermittlung zur Lernbegleitung

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Aktuell

Maike Pfalz
11 / 2017 Seite 6
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Wenn die Gravitation Wellen schlägt...

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Kerstin Sonnabend
11 / 2017 Seite 7
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Gefrorene Biomoleküle hochaufgelöst abbilden

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Kerstin Sonnabend / U Ulm
11 / 2017 Seite 8
DPG-Mitglieder

Gegrüßt sei das Super-Mikroskop

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Alexander Pawlak
11 / 2017 Seite 10
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Aus Einsteins Dachstube ins Universum

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Kerstin Sonnabend
11 / 2017 Seite 12
DPG-Mitglieder

Physikalische Glanzlichter für jedermann

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Anja Hauck
11 / 2017 Seite 13
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Gleiche Chancen?

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Maike Pfalz
11 / 2017 Seite 14
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ESS geht voran

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Kerstin Sonnabend / AWI
11 / 2017 Seite 14
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Forschung in den Polregionen

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Maike Pfalz / IBM
11 / 2017 Seite 16
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Historisch ausgezeichnetes IBM-Forschungslabor

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Kerstin Sonnabend / KIT / ZEISS
11 / 2017 Seite 16
DPG-Mitglieder

ZEISS baut Innovationszentrum am KIT

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Alexander Pawlak / PTB
11 / 2017 Seite 16
DPG-Mitglieder

Die neun Milliarden Schwingungen von Cäsium

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Kerstin Sonnabend
11 / 2017 Seite 17
DPG-Mitglieder

Mit Halfpipes zu den Sternen

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11 / 2017 Seite 18
DPG-Mitglieder

USA

Grünes Licht für Hawaii-Teleskop / Neuer NASA-Chef  / Kooperation mit UK nach Brexit / Arecibo im Dunkeln

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Leserbriefe

Sigismund Kobe
11 / 2017 Seite 20
DPG-Mitglieder

Unterwanderung der Wissenschaft

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Klaus Kassner
11 / 2017 Seite 20
DPG-Mitglieder

Folgenreiche Krümmung

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High-Tech

Michael Vogel
11 / 2017 Seite 22
Pro-Physik-Mitglieder

Erst messen, dann zersetzen Dezentrale Energieerzeugung Gesicherte Qualität Flexibles Tuning

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Im Brennpunkt

Christoph Blume
11 / 2017 Seite 24
DPG-Mitglieder

Viel Wirbel um Quarks und Gluonen

Im Quark-Gluon-Plasma können Wirbel entstehen, die deutlich stärker sind als in allen anderen Systemen.

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Florian Marquardt
11 / 2017 Seite 26
DPG-Mitglieder

Quantisierte Schwingungen

Mit Licht lassen sich einzelne Phononen erzeugen − ein wichtiger Schritt auf dem Weg zu optomechanischen Quantentechnologien.

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Forum

Maike Pfalz
11 / 2017 Seite 28
Pro-Physik-Mitglieder

„Gebt eurem Traum eine Chance!“

2009 wurde der deutsche Geophysiker Alexander Gerst (41) aus über 8000 Bewerbern als neuer ESA-Astronaut ausgewählt. Fünf Jahre später absolvierte er mit „Blue Dot“ seine erste Mission auf der internationalen Raumstation ISS. 2018 wird er zur Mission „Horizons“ aufbrechen und in der zweiten Hälfte als Kommandant fungieren.

Was ist Ihnen von „Blue Dot“ in Erinnerung geblieben?

Zum einen der Blick auf die Erde von dort oben, der ist einzigartig und unvergesslich! Zum anderen die wissenschaftliche Arbeit und die Freundschaft zwischen den Mannschaftsmitgliedern. Es ist eine besondere Erfahrung, ein halbes Jahr auf einer Raumstation zu verbringen und so erfolgreich zusammen zu arbeiten.

 

Da gab es keine Streitereien?

Das könnte es an sich zwar geben, aber wir trainieren vorher über Jahre als Mannschaft zusammen. Im Zuge der Vorbereitung verbringen wir viel Zeit miteinander, unter anderem bei minus 30 Grad im Wald beim Über­lebenstraining in Russland. Wenn es da ernste Spannungen gäbe, hätten wir das vorher gemerkt und daran arbeiten können...

 

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Überblick

Daniela Rupp, Thomas Fennel und Thomas Möller
11 / 2017 Seite 33

Atomare Cluster im Fokus 

Atomare Cluster sind einfache und komplexe Systeme zugleich. Ihre einstellbare Größe macht sie zu idealen Modellsystemen, um die Geheimnisse und neuen Anwendungsmöglichkeiten intensiver Licht-Materie-Wechselwirkungen aufzudecken. Röntgenlaser erlauben es heute, Streubilder von einzelnen Clustern aufzuzeichnen – das macht ihre individuelle Form und ultraschnelle Dynamik erstmals sichtbar.

Intensives Laserlicht kommt in vielen Bereichen zum Einsatz, von der Materialbearbeitung über Chirurgie bis hin zur kontrollierten Kernfusion. Üblicherweise denkt man dabei an stark kollimierte Lichtstrahlen im sichtbaren Spektrum. Heute gibt es auch laserähnliche Strahlung mit Wellenlängen im Röntgenbereich [1]. Dies wurde durch die Entwicklung von Freie-Elektronen-Lasern (FEL) möglich, die eine neuartige Form der Synchrotronstrahlungsquellen darstellen. In einem FEL durchlaufen hochrelativistische Elektronenpulse speziell geformte Magnetstrukturen, so genannte Undulatoren. Die Magnetfelder zwingen die Elektronen auf eine Wellenbahn, sodass diese Strahlung emittieren. Eine Mikrostrukturierung der Pulse sorgt dabei für die extrem verstärkte kohärente Abstrahlung. Da die Elektronenpulse in einem FEL zudem sehr kurz sind, erhält man bis zu zehn Größen­ordnungen intensivere Lichtpulse als in Speicher­ringen, den herkömmlichen Quellen von Synchrotronstrahlung [1, 2].

Dank seiner kurzen Wellenlänge lässt sich Röntgenlicht zu Strahlflecken bis unter 1 μm Durchmesser fokussieren, sodass sich im Extremfall Leis­tungsdichten von mehr als 1018 W/cm2 ergeben [3]. Das entspricht einer Fokussierung des gesamten auf die Erde auftreffenden Sonnenlichts auf die Fläche eines Fingernagels – natürlich nur für einen sehr kurzen Moment. Die Verbindung von hoher räumlicher Auflösung durch die kurze Wellenlänge und extrem geringer Pulslänge bis hinunter zu wenigen Femtosekunden erlaubt es erstmals, dynamische Prozesse im Bereich atomarer Längen- und Zeitskalen durch Streuexperimente sichtbar zu machen [4]...

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Klaus Kirch, Jörg Pretz und Andreas Wirzba
11 / 2017 Seite 41
DPG-Mitglieder

Elektrische Dipolmomente gesucht

Der Titel mag erstaunlich klingen, sind doch elektrische Dipolmomente in vielen Systemen wie dem Wassermolekül wohlbekannt. In (sub-)atomaren Teilchen sind sie jedoch mit der Verletzung grund­legender Symmetrien verbunden und eng verknüpft mit einer der großen Fragen der Teilchen­physik und Kosmologie: Warum leben wir in einer Welt, in der Materie dominiert, obwohl nach der gängigen Urknalltheorie am Anfang des Universums Materie und Antimaterie im Gleichgewicht standen?

Elektrische Dipolmomente entstehen in der makroskopischen Welt, wenn positive und negative Ladungsträger unterschiedliche räumliche Verteilungen haben. Für zwei entgegengesetzt geladene Punktladungen Q beträgt das elektrische Dipolmoment der Verbindungsvektor von der negativen zur posi­tiven Ladung ist. Naiv erwartet man demnach bei einem Wassermolekül ein Dipolmoment, das dem Abstand der Wasserstoffatome zum Sauerstoffatom (etwa 10–8 cm) multipliziert mit der Elementarladung e entspricht, also 10–8 e · cm. Dieses Ergebnis kommt dem experimentellen Wert von 3,8 · 10–9 e · cm recht nahe. Analog folgt für ein Neutron, das aus zwei d-Quarks und einem u-Quark aufgebaut ist und einen Durchmesser von 10–13 cm besitzt, ein Dipolmoment von 10–13 e · cm. Experimente haben bislang jedoch nur einen mit Null verträglichen Wert ergeben. Die experimentelle Messunsicherheit lässt auf eine obere Grenze von etwa 3 · 10–26 e · cm schließen – ein Wert, der um 13 Größenordnungen unter der naiven Abschätzung liegt! Die elektroschwache Wechselwirkung des Standardmodells der Teilchenphysik sagt sogar einen Wert kleiner als 10–31 e · cm voraus.

Daher stellt sich die Frage, warum die elektrischen Dipolmomente (EDM) subatomarer bzw. atomarer Teilchen so klein sind, obwohl in klassischen Systemen wie Plattenkondensatoren, Dioden oder Batterien und in gewissen Molekülen die geo­metrisch zu erwartenden Resultate auftreten. Die Ursache hierfür liegt darin, dass die Ausrichtung und Existenz des EDM-Vektors dieser Teilchen mit der expliziten Brechung diskreter Symmetrien verknüpft sind. Konkret sind das die Parität (P) und die Zeitumkehrinvarianz (T), die empirisch nur sehr schwach verletzt sind (Infokasten Parität, Zeitumkehr und Ladungs­konjugation). Wie aber führen diese Symmetriebrechungen zu einem EDM?...

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Geschichte

Beate Ceranski
11 / 2017 Seite 49
Pro-Physik-Mitglieder

Vorbild und Verfemte

Nobelpreisträgerin, tragische Heldin, Verfemte, Ikone, Vorzeige­wissenschaftlerin und -mutter, Patriotin, Pionierin. Bewundert, belächelt, bemitleidet. Gefeiert, gedemütigt, geliebt. Das Leben von Marie Curie, die vor 150 Jahren in Warschau als Maria Skodowska geboren wurde, ist reich an Höhen und Tiefen. Auch die historiographische Auseinandersetzung mit ihr ist höchst unterschiedlich ausgefallen.

Eve Curies romanhafte Biographie über ihre Mutter fordert in ihrer einseitigen Verklärung geradezu zum Widerspruch heraus – und hat doch Marie Curies Bild jahrzehntelang geprägt und prägt es noch immer.1) Zwei Nobelpreise hat Marie Curie erhalten – und doch hat sich die Wissenschafts­geschichte schwer getan, ihre Bedeutung zu charakterisieren. Bis heute ist die Beschäftigung mit Marie Curie ein faszinierendes, aber auch sperriges Thema geblieben. Im Folgenden möchte ich zentrale biographische Stationen im Licht neuerer wissenschafts­his­torischer Forschungen analysieren und abschließend fragen, wie sich Marie Curie in der Geschichte der Naturwissenschaften im ersten Drittel des 20. Jahrhunderts einordnen lässt.

Als Maria Skodowska wird die spätere Marie Curie am 7. November 1867 im russisch verwalteten Polen in eine Akademikerfamilie geboren. Damit gehört sie nach Herkunft und Generation zu einer bildungsgeschichtlichen Schlüssel­gruppe in der Geschichte ihres Landes. Ähnlich den russischen Nihilisten, aus deren Umfeld die eine halbe Generation ältere Mathematikerin Sofia Kova­levskaja stammte, setzt die intellektuelle polnische Jugend dieser Zeit alle Hoffnung auf Besserung der sozialen und politischen Situation ihres Volkes auf den Zugang zu Bildung und Wissenschaft – Frauen ausdrücklich eingeschlossen. Dass Maria Skodowska ebenso wie ihre ältere Schwester Bronia zum Studium nach Paris aufbricht (in ihrem Heimatland ist für Frauen ein Studium zu dieser Zeit nicht möglich), hat sie mit einer ganzen Reihe Zeitgenossinnen gemeinsam. Auch die Studienfächer – Medizin bei Bro­nia, Naturwissenschaften bei Maria – passen in dieses Bild, boten diese doch konkrete Perspektiven, dem polnischen Volk nach Abschluss des Studiums und Rückkehr in das Heimatland zu helfen...

 

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Physik im Alltag

Bernd Müller
11 / 2017 Seite 54
DPG-Mitglieder

Mit Volldampf in die Mulde 

Dunstabzugshauben transportieren Dampf, Fett und Gerüche vom Kochen aus der Küche. Alternative Konzepte wie Abzugsmulden arbeiten meist effizienter.

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Menschen

11 / 2017 Seite 56
DPG-Mitglieder

Personalien

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11 / 2017 Seite 60
DPG-Mitglieder

Nachruf auf Otfried Madelung

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Maike Pfalz
11 / 2017 Seite 61
Pro-Physik-Mitglieder

„Wir hatten uns als Außenseiter gesehen.“

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Bücher/Software

Karl-Henning Rehren
11 / 2017 Seite 62
DPG-Mitglieder

Dwight E. Neuenschwander: Emmy Noether’s Wonderful Theorem

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Konrad Kleinknecht
11 / 2017 Seite 63
DPG-Mitglieder

David Bodanis: Einsteins Irrtum

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DPG

11 / 2017 Seite 32
DPG-Mitglieder

German Young Physicists’ Tournament

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11 / 2017 Seite 47
DPG-Mitglieder

Jobbörse auf der DPG-Frühjahrstagung

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Tagungen

Anika Trautmann und Igor Stevanovic
11 / 2017 Seite 69
DPG-Mitglieder

Bad Honnef Physics School Applied Photonics

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Reinhold Rückl
11 / 2017 Seite 69
DPG-Mitglieder

Quantenphysik an der Schule

Vierter Workshop der Heisenberg-Gesellschaft

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Roswitha Zeis, Aimy Bazylak und Ludwig Jörissen
11 / 2017 Seite 69
DPG-Mitglieder

Next Generation PEM Fuel Cells: Strategic Partnerships for Tackling Multiscale Challenges

647. WE-Heraeus-Seminar

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Alexander von Reppert und Nico Rothenbach
11 / 2017 Seite 70
DPG-Mitglieder

Bad Honnef Physics School on Magnetism

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Anneka Esch-van Kan
11 / 2017 Seite 70
DPG-Mitglieder

Lehrerfortbildungen mit den Physikanten – Wissenschaftsshows machen Schule

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Klaus Fischer und Markus Horz
11 / 2017 Seite 71
DPG-Mitglieder

Pulsare und Gravitationswellen als Laboratorium extremer Physik

DPG Lehrerfortbildung

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Weitere Rubriken

11 / 2017 Seite 72
DPG-Mitglieder

Tagungskalender

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11 / 2017 Seite 73
DPG-Mitglieder

Notizen

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Neue Vakuumpumpe VACUU·PURE® 10

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