Physik in unserer Zeit 5/2022

Titelbild

Free Access

Spezial: Röntgenlaser-Forschung

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Der Freie-Elektronen-Laser European XFEL ist die derzeit stärkste künstliche Röntgenquelle, die der Forschung zur Verfügung steht. Seine Tunnelanlage erstreckt sich unterirdisch vom DESY-Gelände in Hamburg 3,4 km weit bis nach Schenefeld. Mit seinen ultrastarken Röntgenblitzen lässt sich zum Beispiel die biochemische Funktionsweise von Proteinen in Einzelschritt-Bildern ablichten, die zu „Molekülfilmen” zusammengesetzt werden. Für ein solches Biophysik-Projekt arbeitet hier Tokushi Sato an der Probenkammer des SPB/SFX-Instruments in Schenefeld (Copyright: European XFEL).

Editorial

Im Slalom durch bewegte Zeiten – der European XFEL

Winfried Decking

Inhalt: Physik in unserer Zeit 5/2022

Treffpunkt Forschung

Vierwellenmischung im extremen UV: Nichtlineare Spektroskopie

Horst Rottke, Daniel Schick, Stefan Eisebitt

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Freie-Elektronen-Laser verschieben zunehmend die Grenzen der nichtlinearen Spektroskopie bis in den Bereich der Röntgenstrahlung. Wir haben damit exemplarisch an einem Lithiumfluorid-Kristall die nichtlinearen Prozesse der Summen- und Differenzfrequenzmischung und sich daraus ergebende neue Möglichkeiten zur spektroskopischen Charakterisierung von Festkörpern untersucht.

Universeller Transport von Quantenmagneten: Quantenvielteilchenphysik

Johannes Zeiher, David Wei

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Quantenphänomene werden üblicherweise mit ungewöhnlichen Eigenschaften wie dem Wellencharakter von Teilchen oder der Verschränkung assoziiert. Einem Forschungsteam vom Max-Planck-Institut für Quantenoptik und von der University of California in Berkeley gelang nun in einem Quantensimulator die interessante Beobachtung, dass sich Quantenmagnete unter speziellen Bedingungen mathematisch analog zu klassischen Phänomenen wie sich ausbreitenden Kaffeeflecken oder Buschfeuern verhalten können.

Druck zählt!
Hochdruckphysik

Natalia Dubrovinskaia, Leonid Dubrovinsky

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Extrem hohe statische Drücke von bis zu einem Terapascal ermöglichen die Bildung neuartiger Verbindungen mit besonderen Eigenschaften. Mit einer doppelstufigen Diamantstempelzelle ist es unserem Team an der Universität Bayreuth nun gelungen, in diesen Druckbereich vorzudringen und dabei In-situ-Analysen des Materialverhaltens durchzuführen.

Physics News

Artikel

Open Access

Freie-Elektronen-Laser bringen Licht in den Auger-Prozess: Elektronendynamik im Röntgenblick

Markus Ilchen, Wolfram Helml, Michael Meyer, Reinhard Kienberger

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Der Auger-Effekt ist ein fundamentaler Prozess, bei dem Energie in Materie durch Abgabe von Elektronen umverteilt wird. Experimente an Röntgenlasern machen es nun möglich, diesen bedeutsamen Effekt in bisher unerforschten Zuständen der Materie und mit extremer Zeitauflösung zu untersuchen.

Gefilmte Proteindynamik: Zeitaufgelöste Strukturanalyse mit ultrakurzen Röntgenpulsen

Marius Schmidt

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Proteine gehören zu den faszinierenden Bausteinen des Lebens. Als Makromoleküle sind sie einerseits besonders groß, andererseits besitzen sie eine definierte dreidimensionale Architektur. Diese Struktur bestimmt ihre Funktion. Die Erforschung des Zusammenspiels von beiden Eigenschaften ist unverzichtbar, um Lebensprozesse in der Biologie zu verstehen und um Krankheiten mit neuen Verfahren bekämpfen zu können.

Open Access

Zweistimmiges Solo: Physik des Obertongesangs

Leopold Mathelitsch, Ivo Verovnik

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Obertonsingen beeindruckt unmittelbar, denn ein Mensch scheint mit zwei verschiedenen Stimmen zu singen. Ist das tatsächlich so, und wie funktioniert das?

Open Access

Von Eisen bis Blei und zu den Aktiniden: Ursprung der Elemente – Teil 2

Friedrich-Karl Thielemann

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Der zweite Teil unserer Serie zur kosmischen Nukleosynthese behandelt die Entstehung schwerer und sehr schwerer Elemente. Außerdem betrachten wir Typ-Ia-Supernovae, die auch einen Beitrag zu leichteren Elementen von Si bis hin zu Fe und Ni liefern.

Verschlungen wirbelnder Torus: Das kinetische Objekt Toroflux von Jochen Valett, Teil 1

Wilfried Suhr, Hans Joachim Schlichting

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Ein aus einem Stahlband geknüpftes, torusartiges Objekt rollt, durch die eigene Gewichtskraft angetrieben, an einem Stab herab. Hinter diesem einfach anmutenden Vorgang verbirgt sich ein äußerst interessantes visuelles und physikalisches Geschehen.

Magazin

Eiskalter Einblick ins Gehirn: Vor 50 Jahren

Thomas Middelmann, Tilmann Sander-Thömmes

Mit supraleitenden Quantensensoren (SQUIDs) konnten vor 50 Jahren erstmalig einzelne Gehirnsignale magnetisch aufgezeichnet werden. Heute wird die Magnetoenzephalographie (MEG) durch optische Quantensensoren (OPM) erneut revolutioniert.

Die Stunde der Physiker: Einstein, Bohr, Heisenberg und das Innerste der Welt

Julia Bloemer

„Kann eine Frau Privatdozentin werden?“

„Wir bitten nur um Dispens für den vorliegenden einzigartig liegenden Fall“ – die Habilitation Emmy Noethers

David E. Rowe

Neutrinoastronomie ― Blick in verborgene Welten

Michael Wurm

The Exodus Incident. A Scientific Novel

Karlheinz Steinmüller

Fettflecken untersuchen mit Graphical Analysis: Smarte Physik

Lisa Stinken-Rösner, Thomas Wilhelm, Jochen Kuhn

Warum sind Fettflecken auf Papier durchsichtig? Dieses physikalische Phänomen kann man mit Licht- und Farbsensoren untersuchen, die über die App Graphical Analysis von Computern, Tablets oder Smartphones aus ansteuerbar sind.

Turm der Farben: Im Blickwinkel

Hans Joachim Schlichting

Durch eine Art physiologischen Weißabgleich tendiert die visuelle Wahrnehmung dazu, die Farbe des Lichts überwiegend als weiß anzusehen. Das funktioniert aber nicht immer.

Für alles eine App

Raimund Girwidz

Erfinder von Zukünften: Historisches Rätsel

Andreas Loos

Vom erfinderischen Ingenieur und angewandten Physiker wird der Gesuchte zum Zukunftsmahner.

Treffpunkt TV

Buffons Stil der Naturgeschichte: Physik & Literatur

Klaus Mecke

Der Stil wissenschaftlichen Schreibens ist nicht eine ausschmückende Form, sondern Ausdruck des Denkens und offenbart die Weise, wie Wissenschaft verstanden wird.

Free Access

Vorschau auf Heft 6/2022

Werkzeuge für die multiphysikalische Optiksimulation

Im Web Seminar erhalten Sie einen Überblick über die Möglichkeiten, die multiphysikalische Optiksimulation bietet und eine Einführung in die praktische Umsetzung eines strahlenoptischen Simulationsprojekts.

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Welding with Civan's Ultrafast CBC-Laser: Basics, Opportunities and Challenges

The first part of the webinar will provide an overview of the fundamentals and challenges of the welding process and the features of the CIVAN CBC laser. The second part of the webinar will discuss approaches to take advantage of fast, arbitrary beam shaping to control process problems.

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Werkzeuge für die multiphysikalische Optiksimulation

Im Web Seminar erhalten Sie einen Überblick über die Möglichkeiten, die multiphysikalische Optiksimulation bietet und eine Einführung in die praktische Umsetzung eines strahlenoptischen Simulationsprojekts.

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Welding with Civan's Ultrafast CBC-Laser: Basics, Opportunities and Challenges

The first part of the webinar will provide an overview of the fundamentals and challenges of the welding process and the features of the CIVAN CBC laser. The second part of the webinar will discuss approaches to take advantage of fast, arbitrary beam shaping to control process problems.

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