Physik in unserer Zeit 6/2021

Physik in unserer Zeit 6/2021

Titelbild

Kosmische Antimaterie

Editorial

Free Access

Schwierige Abwägungen

Anke Pagels-Kerp

 

Inhalt: Physik in unserer Zeit 6/2021

 

Treffpunkt Forschung

Den Mars durchleuchten: Planetenforschung

Brigitte Knapmeyer-Endrun, Ana-Catalina Plesa, Amir Khan, Simon C. Stähler

Die Analyse von seismischen Wellen bildet die Grundlage für unser heutiges Verständnis vom Aufbau der Erde und des Mondes. Mehr als 100 Jahre nach den ersten Messungen der Dicke der Erdkruste und des Radius des Erdkerns ließen sich diese Größen erstmals auch für den Mars bestimmen, mithilfe des europäischen Seismometers SEIS der NASA-Mission InSight.

Photonen-Quantenstatistik freien Elektronen aufgeprägt: Elektronen-Quantenoptik

Urs Haeusler, Peter Hommelhoff

Wie wechselwirkt Licht mit freien Elektronen? Diese Frage hat nicht nur das fundamentale Verständnis der Physik seit jeher vorangetrieben, sondern ist auch von großem Interesse für zukünftige, kompakte laser-basierte Teilchenbeschleuniger. Mit Hilfe einer speziell konstruierten photonischen Nanostruktur, durch die wir den Elektronenstrahl eines ultraschnellen Elektronenmikroskops gelenkt haben, konnten wir die Kopplung von Licht an Elektronen so effizient gestalten, dass sich die Photonenstatistik unterschiedlicher Lichtzustände direkt in der Energieverteilung der Elektronen widerspiegelte.

Thermoelektrische Clathrate: Materialforschung

Michael Baitinger, Juri Grin

Thermoelektrische Werkstoffe ermöglichen es, Wärmeenergie direkt in elektrische Energie umzuwandeln. Intermetallische Clathrate gelten hierfür als aussichtsreiche Materialien, weil man bisher glaubt, dass sie das PGEC-Konzept (Phonon Glass Electronic Crystal) erfüllen. Demnach sollten lokale Schwingungen der Käfigatome die thermische Leitfähigkeit reduzieren, ohne die elektrische Leitfähigkeit zu beeinträchtigen. Doch ausgerechnet eines der besten thermoelektrischen Clathrate hält sich nicht an diese Regel.

Physics News

 

Die Quantentheorie perfektioniert: Physik-Nobelpreis Vor Hundert Jahren

Thomas Bührke

Den Physik-Nobelpreis für das Jahr 1921 erhielt Albert Einstein „für seine Verdienste um die Theoretische Physik, insbesondere für seine Entdeckung des Gesetzes des photoelektrischen Effekts“. Verliehen wurde er erst ein Jahr später.

Artikel

Komplexe Systeme: Physik-Nobelpreis 2021

Axel Kleidon, Kurt Binder

Der diesjährige Physik-Nobelpreis für bahnbrechende Beiträge zum Verständnis komplexer Systeme geht zu einer Hälfte an die Klimaforscher Syukuro Manabe und Klaus Hasselmann, zur anderen Hälfte an den Theoretiker Giorgio Parisi.

Open Access

Auf der Suche nach kosmischer Antimaterie: Das Alpha Magnetic Spectrometer auf der ISS

Stefan Schael

Im Mai 2011 wurde das Alpha Magnetic Spectrometer (AMS-02) mit dem letzten Flug des Space-Shuttles Endeavour auf die Internationale Raumstation gebracht. Seitdem erfasst es die geladene kosmische Strahlung mit bisher nie erreichter Präzision und liefert neue Einblicke in hochenergetische Prozesse in unserer Milchstraße. Dies erlaubt Rückschlüsse auf die Natur der Dunklen Materie und zur Frage der Materie-Antimaterie-Asymmetrie im Universum.

Quanten-mechanisch im Wortsinne: Quantenphysik mit optomechanischen Systemen

Albert Schliesser, Simon Gröblacher

Quanteneffekte in mechanischen Systemen sind dank enormer Fortschritte inzwischen Realität in der Forschung. Die Anwendungen reichen von gequetschten Zuständen bis zur Verletzung von Bell-Ungleichungen. Kürzlich gelang sogar die optisch vermittelte Verschränkung zweier mechanischer Oszillatoren, die jeweils aus 1010 Atomen bestanden. Selbst bei so makroskopischen Systemen kommt die Quantenmechanik nicht an ein Limit!

Open Access

Ohne Widerstand in die Anwendung: Supraleitende Hochstromkabel und Leitungen

Mathias Noe, Markus Bauer

Supraleitende Kabel und Leitungen sind weit entwickelt, erste wirtschaftliche Anwendungen sind absehbar. Ein Hindernis für eine breite Anwendung ist eine noch nicht ausreichende Anzahl erfolgreicher Prototypen im Dauereinsatz. Hinzu kommt Unkenntnis über die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten und die Ausgereiftheit der Technik. Wir stellen hier den Entwicklungsstand für Hochtemperatur-Supraleiter vor, verschiedene Anwendungsmöglichkeiten sowie ein spannendes Projekt in München.

Open Access

Wasser im Licht von Röntgenlasern: Wasser auf molekularen Längen- und Zeitskalen

Felix Lehmkühler, Claudia Goy, Robin Santra, Gerhard Grübel

Trotz seiner immensen Bedeutung für unsere Existenz sind viele physikalische Eigenschaften von Wasser noch immer nicht verstanden. Der Einsatz von Röntgenlasern liefert nun neue Erkenntnisse zur Struktur und Dynamik des Wassers auf molekularen Längen- und Zeitskalen.

Magazin

Plopp – so schnell ist der Schall: Physik im Weinkeller

Lutz Kasper, Patrik Vogt

Das Entkorken einer Weinflasche verbinden Viele mit dem Beginn eines gemütlichen Abends. Mit Korkenzieher und Smartphone lässt sich aber auch in erstaunlich einfacher Weise die Schallgeschwindigkeit in Luft bestimmen. Der Wissensdurst steht einem netten Abend gewiss nicht im Weg.

Selbstkrümmung eines Kekses: Im Blickwinkel

Hans-Joachim Schlichting

Ein einseitig mit einer Schokoladenschicht glasierter Keks krümmt sich allmählich, wenn er ausgepackt ist. Weshalb?

Bücher

Mechanik

Thomas Wilhelm

Jahresregister 2021 online: PHYSIK IN UNSERER ZEIT

Bücher

Alles wird Zahl

Jochen Ziegenbalg

Mehr als nur Schön

Gernot Akemann

Historisches Rätsel

Wissenschaft als subversiver Akt: Historisches Rätsel

Andreas Loos

Er half Richard Feynman, dessen Diagramme in mathematischen Formeln zu verpacken und beeinflusste Science-Fiction-Autoren.

Treffpunkt TV

Eulers Rösselsprungrätsel: Physik & Literatur

Klaus Mecke

Wissenschaftliche Theorien entstehen manchmal als Antworten auf literarische Rätsel; ihre mathematische Lösung kann wieder sinnbildlich zu Weisheitssprüchen werden, wenn sie tiefe Strukturprobleme aufzeigen, die im Leben der Menschen Bedeutung haben.

Free Access

Vorschau auf Heft 1/2022

Ölfreie Vakuumpumpe für vielseitige Einsatzmöglichkeiten - auch im Labor

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