Physik in unserer Zeit 3 / 2023

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Die Kryo-Elektronenmikroskopie liefert höchstauflösende Einsichten in die Organisation der Moleküle des Lebens. Dadurch hat sie die strukturbiologische Grundlagenforschung im letzten Jahrzehnt revolutioniert. (Bild: S. Fromm, C. Sachse).


Inhaltsverzeichnis

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Spezial Mikroskopie

Die Kryo-Elektronenmikroskopie liefert höchstauflösende Einsichten in die Organisation der Moleküle des Lebens. Dadurch hat sie die strukturbiologische Grundlagenforschung im letzten Jahrzehnt revolutioniert.

Stefan Raunser3/2023Seite 2

Mikroskopie ohne Grenzen

Röntgenbilder spektral aufgelöst: RöntgenspektroskopieTim Salditt, Jakob Soltau, Paul Philipp Meyer3/2023Seite 3

Röntgenbilder spektral aufgelöst: Röntgenspektroskopie

Grau sind alle Röntgenbilder, bunt nur strahlt die sichtbare Welt.

Lässt sich denn ein Röntgenbild nicht auch mit mehreren „Farbkanälen” aufzeichnen, zum Beispiel wenn ein Körper in unterschiedlichen „Röntgenfarben” strahlt? Mit einem energieauflösenden Detektor und dem Prinzip der Abbildung mit kodierter Maske haben wir nun erstmals Röntgenfluoreszenzaufnahmen im Vollfeld realisiert – und „Röntgenfarbaufnahmen” mit einer einzigen Belichtung erhalten.

Universelle thermische Ausdehnung in Gläsern: GlasphysikPeter Lunkenheimer, Alois Loidl, Birte Riechers, Konrad Samwer3/2023Seite 4

Universelle thermische Ausdehnung in Gläsern: Glasphysik

Die thermische Ausdehnung spielt eine Schlüsselrolle beim Verständnis des Schmelzens kristalliner Materialien. Die mikroskopischen Vorgänge beim Übergang von Gläsern in die flüssige Phase, und umgekehrt, sind allerdings noch weitgehend unverstanden. Durch die Analyse der thermischen Ausdehnungskoeffizienten und Glasübergangstemperaturen von mehr als 200 glasbildenden Materialien hat unser Forschungsteam nun unerwartet universelle Korrelationen dieser Größen aufgedeckt – ein Hinweis auf die wichtige Rolle kooperativer Teilchenbewegungen beim Glasübergang.

Atomar aufgelöste Glimmeroberflächen: OberflächenphysikGiada Franceschi, Ulrike Diebold3/2023Seite 5

Atomar aufgelöste Glimmeroberflächen: Oberflächenphysik

Unserer Arbeitsgruppe an der Technischen Universität Wien ist es gelungen, die atomaren Details von Muskovit, einer Ausprägung von Glimmer, abzubilden. In der Oberflächenforschung hat dieses Schichtsilikat bereits eine lange Geschichte. Unsere Rasterkraftmikroskopiebilder, die im Ultrahochvakuum aufgenommen wurden, zeigen eine überraschende Nahordnung der Kaliumionenverteilung auf der Oberfläche.

3/2023Seite 6

Physics News

Open Access - Artikel

Eiskalte Schnappschüsse von Biomolekülen: Kryo-ElektronenmikroskopieClaire Ortmann de Percin Northumberland, Carsten Sachse3/2023Seite 7

Eiskalte Schnappschüsse von Biomolekülen: Kryo-Elektronenmikroskopie

Open Access

Die Kryo-Elektronenmikroskopie liefert höchstauflösende Einsichten in die Organisation der Moleküle des Lebens. Dadurch hat sie die strukturbiologische Grundlagenforschung im letzten Jahrzehnt revolutioniert.

Schärfer als das Mikroskop erlaubt: Molekulare Wunderkerzen und die 10-nm-AuflösungsgrenzeDominic Andreas Helmerich, Gerti Beliu, Markus Sauer3/2023Seite 8

Schärfer als das Mikroskop erlaubt: Molekulare Wunderkerzen und die 10-nm-Auflösungsgrenze

Open Access

Die hochauflösende Mikroskopie (Super-Resolution Microscopy, SRM) erlaubt es, Bilder von Zellen mit bisher unerreichter Schärfe aufzunehmen. Bei der weiteren Verbesserung der Auflösung stößt man jedoch an eine Grenze im Bereich von 10 nm, welche die Bildgebung mit molekularer Auflösung erschwert. Eine neue Methode hilft, diese Grenze zu überschreiten.

Das singende Rohr: Physik des DidgeridoosLeopold Mathelitsch, Ivo Verovnik3/2023Seite 9

Das singende Rohr: Physik des Didgeridoos

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Beim Alphorn werden die verschiedenen Klänge durch Überblasen eines Grundtons in die Naturtonreihe erzeugt. Im Didgeridoo wird meist nur der Grundton angeregt, aber mit einer Klangvielfalt, die überrascht.

Mit B-Mesonen auf der Suche nach neuer Physik: Neustart des LHCb-ExperimentsAlex Seuthe, Johannes Albrecht3/2023Seite 10

Mit B-Mesonen auf der Suche nach neuer Physik: Neustart des LHCb-Experiments

Open Access

Untersuchungen von Zerfällen von B-Mesonen im Bereich der Hochenergieteilchenphysik bilden zurzeit einen Fokus der Forschung am LHCb-Experiment. Der nach einer maßgeblichen Überarbeitung kürzlich wieder gestartete Teilchendetektor soll neues Licht auf diese Prozesse werfen.

Windenergiepotenzial von Deutschland: Grenzen und Konsequenzen großräumiger Onshore-WindenergienutzungAxel Kleidon3/2023Seite 11

Windenergiepotenzial von Deutschland: Grenzen und Konsequenzen großräumiger Onshore-Windenergienutzung

Der Umbau unseres Energiesystems zu erneuerbaren Energien ist notwendig, um das Klima nicht weiter zu erhitzen und Klimaneutralität zu erreichen. Der weitere Ausbau der Windenergie spielt dabei in Deutschland eine wichtige Rolle. Aber wieviel Windenergie lässt sich an Land gewinnen? Und was sind die möglichen Folgen für die Atmosphäre, wenn immer mehr Windenergie genutzt wird?

Thomas Bührke3/2023Seite 12

Physik im Weltall: Vor 50 Jahren

Der deutschamerikanische Raumfahrtingenieur und Planer bei der NASA, Jesco von Puttkamer, beschrieb vor 50 Jahren die vielfältigen physikalischen Forschungsmöglichkeiten auf einer Raumstation. Dabei unterschätzte er in mancher Hinsicht den störenden Einfluss von Menschen in der Station und die Möglichkeiten autonom fliegender Satelliten.

Patrik Vogt, Thomas Wilhelm, Jochen Kuhn3/2023Seite 13

Glühlampenkennlinie mit der PhET-Simulation: Smarte Physik

Das Projekt PhET (Physics Education Technology) der University of Colorado Boulder wurde von dem Physiknobelpreisträger Carl Wieman ins Leben gerufen. Zuerst entwickelte die Initiative interaktive Simulationen nur für den Physikunterricht, heute sind alle mathematisch-naturwissenschaftlichen Fächer vertreten. Aktuell bietet PhET eine sehr breite Palette an Simulationen unterschiedlicher Niveaustufen.

Andreas Loos3/2023Seite 16

Röhren, Radar und Rock: Historisches Rätsel

Er baute den ersten Röhrenverstärker und hat der Festkörperphysik gewisse Zonen aufgeprägt.

3/2023Seite 17

Treffpunkt TV

Klaus Mecke3/2023Seite 18

Shizuki Tadaos Übersetzungen: Physik & Literatur

Moderne Physik wurde in Japan zunächst von Schriftgelehrten geschaffen, die europäische Texte übersetzten.

3/2023Seite 19

Vorschau auf Heft 4/2023

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