Oktober 2022

Der neue GraviTower Bremen Pro ermöglicht täglich fast tausend Experimente in Schwerelosigkeit. (Bild: ZARM / Universität Bremen, vgl. S. 22) 

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Zur Ausgabe

Meinung

Prof. Dr. Susanne Heinicke, Prof. Dr. Dietmar Hötteck, Prof. Dr. Thorid Rabe, Prof. Dr. Stefan Heusler, Prof. Dr. Rita Wodzinski und Michael Sach
10 / 2022 Seite 3

Klimakrise in die Curricula!

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Aktuell

Alexander Pawlak
10 / 2022 Seite 6
DPG-Mitglieder

GDNÄ: Austausch und Offenheit für die Wissenschaft

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Kerstin Sonnabend
10 / 2022 Seite 7
DPG-Mitglieder

Vom Frieren beim Studieren

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Kerstin Sonnabend
10 / 2022 Seite 8
DPG-Mitglieder

Auf dem Weg zur Wasserstoffrepublik

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Maike Pfalz / DLR
10 / 2022 Seite 10
DPG-Mitglieder

Von Paderborn zurück nach Bordeaux

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BMWK / BMUV / Alexander Pawlak
10 / 2022 Seite 11
DPG-Mitglieder

Atomarer Winter?

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Kerstin Sonnabend
10 / 2022 Seite 12
DPG-Mitglieder

Förderung detailliert analysiert

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Matthias Delbrück
10 / 2022 Seite 13
DPG-Mitglieder

USA

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Matthias Delbrück
10 / 2022 Seite 14
DPG-Mitglieder

Durchsicht der Durchsicht

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Matthias Delbrück
10 / 2022 Seite 14
DPG-Mitglieder

Halboffener Zugang

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High-Tech

Michael Vogel
10 / 2022 Seite 16
DPG-Mitglieder

Eine saubere Sache; Langlebig leuchtend; Für die Echtzeitanalytik; Kompakt für Lidar

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Brennpunkt

Holger Stark
10 / 2022 Seite 18
DPG-Mitglieder

Mustergültige Lichtsucher

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Bildung und Beruf

Anja Hauck
10 / 2022 Seite 20
Mitglieder

„Mir ist es wichtig, aktiv zum Klimaschutz beizutragen.“

Annika Richter hat Physik in Konstanz und Energie­ingenieurwesen in Dänemark und Norwegen studiert. In ihrer Masterarbeit forschte sie an organischen Solarzellen. Seit 2019 arbeitet sie bei dem Unternehmen atmosfair, das Kohlendioxid-Kompensation für Flugreisen anbietet und mit dem Geld Projekte zu erneuerbaren Energien und Energieeffizenz im globalen Süden finanziert, also in Entwicklungs- und Schwellenländern („Global South“).

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Forum

Maike Pfalz
10 / 2022 Seite 22
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Forschung im Fallturm

Schon bei der Anfahrt über die Autobahn A27 ist er von Weitem sichtbar – der fast 150 Meter hohe Fallturm des Zentrums für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation (ZARM) in Bremen. Von der Abfahrt Horn-Lehe dauert es nur wenige Minuten, bis ich mein Auto vor dem imposanten Bauwerk, das im ansonsten flachen Bremer Umland alles überragt, parken kann. Der Fallturm ist zu einem Wahrzeichen für die Stadt Bremen geworden, um das herum sich ein ganzer Stadtteil angesiedelt hat, der zu einem großen Teil der Wissenschaft gewidmet ist. Hier finden sich Universitätsinstitute, das große Werk des Raumfahrtunternehmens OHB-System, Start-up-Firmen, das Science Center Universum Bremen oder auch das DLR-Institut für Weltraumsysteme.

Die Geschichte der Astronomie reicht in Bremen mehr als 200 Jahre zurück. Damals hatte Johann Schröter in Lilien­thal bei Bremen das zu der Zeit größte Teleskop auf dem europäischen Kontinent gebaut und in Bremen die erste Astronomische Gesellschaft der Welt gegründet. „So entwickelte sich Bremen folgerichtig in jüngerer Vergangenheit zu einer Stadt der Raumfahrt“, betont Claus Lämmerzahl, Leiter für Weltraumwissenschaften am ZARM und Professor an der Universität Bremen.
Das ZARM wurde 1985 für Forschung unter Weltraumbedingungen sowie die Untersuchung weltraumrelevanter Fragestellungen gegründet. Die Forschenden dort widmen sich der Strömungsmechanik, den Weltraumwissenschaften und der Raumfahrttechnologie. Sie entwickeln Technologien für den Einsatz in Raketen und Satelliten und führen Experimente unter Schwerelosigkeit durch. Möglich macht dies der Fallturm, der 1990 seinen Betrieb aufgenommen hat. Innerhalb des Turms befindet sich eine 120 Meter hohe, evakuierte Fallröhre, die von windbedingten Schwankungen des Außenturms entkoppelt ist. Am ZARM arbeiten mehr als hundert Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, Ingenieurinnen und Ingenieure, technisches und administratives Personal sowie Studierende der Ingenieur- und Naturwissenschaften. (...)

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Überblick

Andreas Hinzmann, Alexander Huss und Kristin Lohwasser
10 / 2022 Seite 27
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Vierblättriger Vektorboson-Klee

Wenn die Eichbosonen des Standardmodells der Teilchenphysik miteinander wechselwirken, könnten sich dabei Hinweise auf Physik jenseits der etablierten ­Theorie zeigen. Nun ist es mithilfe neuer Methoden bei der Datenanalyse erstmals gelungen, die Wechselwirkung zwischen vier Eichbosonen am Large Hadron Collider zu beobachten: die Vektorboson-Streuung. Dieser Meilenstein erlaubt es, den Higgs-Mechanismus tiefergehend zu verstehen.

unser gesamtes gegenwärtiges Wissen über Elementarteilchen und deren Wechselwirkungen. Mathematisch als Quantenfeldtheorie formuliert, macht es sehr konkrete Vorhersagen, die sich experimentell überprüfen lassen. Das Konstruktionsprinzip dieser erfolgreichen Theo­rie basiert auf Eichsymmetrien. Diese beschreiben die Wechselwirkung zwischen Elementarteilchen durch den Austausch zugehöriger Eichbosonen, die mit einer gewissen Stärke aneinander koppeln. Eichbosonen sind selbst Elementarteilchen mit einem Spin von 1; sie heißen daher auch Vektorbosonen. Als Beispiel beschreibt der Austausch von Photonen die elektromagnetische Wechselwirkung zwischen elektrisch geladenen Teilchen. 
Die Forderung von Symmetrien schränkt die Theorie jedoch stark ein. So verbietet sie zunächst jegliche Massen für die Austauschteilchen der Wechselwirkungen − ein wortwörtlich massives Problem bei der Formulierung des Standardmodells in den 1950er- und 1960er-Jahren. Erst die Einführung eines neuen Quantenfeldes, des Higgs-Feldes, ermöglichte massive Austauschteilchen. Im mathematisch-theoretischen Jargon bricht das Higgs-Feld die Symmetrie spontan. Dieser mathematische Trick erlaubte es, die Exis­tenz massiver Vektorbosonen konsistent in das Modell zu integrieren. Die Prozedur ist als Higgs-Mechanismus bekannt und sagt ein Teilchen ohne Spin vorher: das Higgs-Boson. Vor zehn Jahren gelang es am Large Hadron Collider, dieses nachzuweisen; im Jahr darauf erhielten Peter Higgs und François Englert für ihre Vorhersage den Physik-Nobelpreis. (...)

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Reinhard Noll
10 / 2022 Seite 35
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Unsichtbares sehen

Aus welchen Bestandteilen sich ein Material zusammensetzt, ist mit bloßem Auge nur teilweise zu erkennen. Erst eine chemische Analyse offenbart die enthaltenen Elemente und Verbindungen sowie ihre Konzentra­tionen. Mit dieser Information lässt sich ein Material identifizieren, bewerten sowie über seine Verarbeitung und Verwendung entscheiden. Dieses Unsichtbare bereits in Sekundenbruchteilen berührungslos sichtbar zu machen, gelingt mittels Laserspektroskopie.

as Thema Ressourcenverbrauch ist mit Blick auf den Einsatz fossiler Energieträger allgegenwärtig. Im politischen Diskurs über die Energiewende nimmt der Aspekt Materialverbrauch meist nur eine nachrangige Position ein. Die Auswirkungen auf unsere Gesellschaft sind jedoch erheblich, da Industrieproduktion und Konsumgüter essenziell davon abhängen. Materialressourcen sind endlich, sie verknappen mit der Zeit, der Aufwand bei Gewinn und Transport steigt ebenso wie der Energiebedarf, um diese Prozesse anzutreiben. 
Unter Materialien verstehen wir hier vor allem Rohstoffe, Mineralien, anorganische und organische Werkstoffe und daraus hergestellte Halbzeuge (also vorgefertigte Rohmaterialien und Werkstücke) sowie Komponenten für Industrie- und Konsumgüter. Das Beispiel Rohstoffe zeigt die dramatische Entwicklung für Deutschland: 99,7 Prozent der Metallerze müssen importiert werden, bei Mineralien sind es 67 Prozent [1]. Dies bedingt Abhängigkeiten von den Erzeugern vor allem aus dem Asien-Pazifik-Raum. Regelmäßig bewertet die EU die Kritikalität von Rohstoffen in Bezug auf das Versorgungsrisiko und die wirtschaftliche Bedeutung [2]. Als kritisch gilt die Situation beispielsweise für Gallium, Kobalt, Lithium, Magnesium, Vanadium, seltene Erden, Platingruppen­metalle, Tantal, Titan und Wolfram.
Daher gilt es, die Gewinnung, Verarbeitung und das Recycling dieser Rohstoffe sowie anderer aus Primärstoffen synthetisierter Materialien zu optimieren. Für Aluminium­werkstoffe beträgt die globale Recyclingquote nur 42 bis 70 Prozent [3], bei Elektrokleingeräten sind es etwa 58 Prozent – der Rest geht in gemischten Müllfraktionen verloren, landet auf Deponien oder in Müllverbrennungsanlagen [4]. Verluste in den Materialrouten führen zu einem erhöhten Energieaufwand für die Primärgewinnung – bei Aluminium sind diese z. B. 20-fach höher als bei Sekundäraluminium. (...)

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Physik im Alltag

Denise Müller-Dum und Jens Kube
10 / 2022 Seite 40
Mitglieder

Der große Heizungstausch

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Menschen

10 / 2022 Seite 42
DPG-Mitglieder

Personalien

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Karsten Buse, Mirco Imlau, Detlef Kip und Romano Rupp
10 / 2022 Seite 45
DPG-Mitglieder

Nachruf auf Eckhard Krätzig

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Werner Aeschbach, Ulrich Platt, John P. Burrows, Justus Notholt, Monika Rhein, Klaus Künzi, Christian von Savigny und Peter Schlosser
10 / 2022 Seite 46
DPG-Mitglieder

Zum Tod von Wolfgang Roether

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Johannes-Geert Hagmann, Ralf Hahn, Peter Heering, Klaus Hentschel, Dieter Hoffmann und Christoph Meinel
10 / 2022 Seite 47
DPG-Mitglieder

Nachruf auf Christian Forstner

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Alexander Pawlak
10 / 2022 Seite 48
DPG-Mitglieder

„Letztes Jahr haben wir den Jackpot geknackt.“

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Rezensionen

Dr. Ulrich Bleyer
10 / 2022 Seite 49
DPG-Mitglieder

Ernst Peter Fischer: Wider den Un­verstand!

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Dr. Tim Ruhe
10 / 2022 Seite 49
DPG-Mitglieder

Martin Erdmann et al.: Deep Lear­ning­ for Physics Research

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Alexander Pawlak
10 / 2022 Seite 50
DPG-Mitglieder

Harald Zaun (Hrsg.): ­Expedition ins Sternenmeer

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DPG

10 / 2022 Seite 26
DPG-Mitglieder

Ein Tag vor Ort: Laborbesichtigungsprogramm

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Tagungen

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Prof. Dr. Holger Stark
10 / 2022 Seite 51
DPG-Mitglieder

Artificial and Intelligent ­Living Matter

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Patrick Sudowe und Christoph Dehne
10 / 2022 Seite 51
DPG-Mitglieder

Quantenphysik in der Schule

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Dr. Andreas Ketterer und Dr. Roope Uola
10 / 2022 Seite 52
DPG-Mitglieder

Quantum Measurement Theory: Foundations and Applications

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Prof. Dr. Gertrud Zwicknagl
10 / 2022 Seite 52
DPG-Mitglieder

Fermi Surface, Novel Quantum Phases, and Superconductivity in Strongly Correlated Electrons Systems

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Dr. Andreas Fuhrer und Prof. Dr. Guido Burkard
10 / 2022 Seite 52
DPG-Mitglieder

Charge Noise in Semicon­ductor Spin Qubits

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10 / 2022 Seite 53
DPG-Mitglieder

Tagungskalender

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