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Teilchen
Mittels Synchrotronstrahlung im Röntgenbereich untersuchen Forscher neue Schweißmethoden für den Flugzeugbau. Das Ziel sind leichtere Flugzeuge mit weniger Treibstoffverbrauch.
Erde
Die Erde bebt nicht nur aufgrund natürlicher Prozesse: Auch Bergbau oder Stauseen können die Spannung im Untergrund verändern und Erdstöße auslösen.
Am Forschungszentrum Dresden-Rossendorf werden zwei Freie-Elektronen-Laser für den nahen und fernen Infrarotbereich betrieben.
Elektromagnetische Strahlung
Infrarotstrahlung können wir nicht sehen, wohl aber als Wärme spüren. Ihre Anwendungen reichen von Raumheizung über Wärmebildkameras bis hin zur Infrarotastronomie.
Sehr tiefe Basstöne können Menschen nicht wahrnehmen – einen Nutzen ziehen sie aus diesen Schallwellen trotzdem. Denn anhand dieses Infraschalls lassen sich Kernwaffentests aufspüren.
Materie
Bilder, die Jülicher Wissenschaftler aufgenommen haben, eröffnen faszinierende Einblicke in den Mikrokosmos, etwa wie Atome auf Halbleiteroberflächen Inseln bilden.
Forschung – gefördert vom BMBF
Mit einer neuen Komponente im ATLAS-Detektor messen Teilchenphysiker so nah wie nie zuvor am Kollisionspunkt.
Am Institut Laue-Langevin im französischen Grenoble analysieren Forscher aus aller Welt ihre Proben mithilfe von Neutronen.
Technik
„Invar“, das Invariable, Unveränderliche, eine Eisenlegierung mit 36 Prozent Nickel, verändert seine Länge nicht oder doch kaum, wenn die Temperatur schwankt. Andere Legierungen haben ein „Gedächtnis“ …
Intelligente Stromnetze sollen auf Schwankungen von Stromerzeugung und -bedarf reagieren und die verfügbare Energie stets effizient nutzen.
Universum
Der Raum zwischen Galaxien zeigt sich auf den meisten Aufnahmen schwarz und leer, doch auch hier findet sich Materie – das intergalaktische Medium.
Wettbewerbe
Für die Internationale PhysikOlympiade (IPho) kommen Schüler aus der ganzen Welt zusammen. Der Wettbewerb findet jedes Jahr im Juli in einem anderen Teilnehmerland statt.
Der Raum zwischen den Sternen ist nicht völlig leer: Gas- und Staubpartikel bewegen sich durch die Milchstraße.
Welt der Physik sprach mit dem Physiker von der RWTH Aachen, der gemeinsam mit anderen Wissenschaftlern die Umwandlung von Myon-Neutrinos in Elektron-Neutrinos nachweisen konnte.
Beim Wettbewerb „Invent a chip“ können Schüler einen Chip entwerfen und ihre Vorschläge anschließend in die Tat umsetzen.
Albert Einstein und die Relativitätstheorie
Mit ein bisschen Nachdenken zeigt sich, dass die Äquivalenz von Energie und Masse eine unvermeidliche Konsequenz der relativistischen Physik ist.
Physik hinter den Dingen
Holzkohle galt beim Grillen immer als der bessere, weil klimaneutrale und somit ökologischere Brennstoff. Ist sie aber nicht.
Jahresrückblicke
Staub in der Milchstraße, Staub auf einem Kometenkern und eine Staubscheibe um einen jungen Stern waren die Highlights des Jahres 2014.
Das Jahr neigt sich dem Ende entgegen – höchste Zeit, noch einmal auf einige der physikalischen Ereignisse in 2015 zurückzublicken.
Der erste direkte Nachweis von Gravitationswellen, ein überraschender Physiknobelpreis und eine Bruchlandung auf dem Mars – auch 2016 wurde es nicht langweilig.
Auch in diesem Jahr machten Gravitationswellen wieder Schlagzeilen. Außerdem glückte die Quantenkommunikation per Satellit und der weltweit leistungsfähigste Röntgenlaser ging in Betrieb.
Graphen als Supraleiter, ein besonderes Neutrino aus den Tiefen des Weltalls und die Neudefinition des Kilogramms. Hier blicken wir noch einmal auf die Highlights des vergangenen Jahres zurück.
Dieses Jahr stand ganz im Zeichen der Himmelsbeobachtungen. Hier blicken wir auf diese und andere Highlights aus dem Jahr 2019 zurück.
Auch dieses Jahr gingen Physiker kleinen und großen Rätseln unseres Universums auf den Grund – hier blicken wir auf die Highlights eines spannenden Jahres zurück.
Das Coronavirus wurde weiter erforscht, die Ursachen und Folgen des Klimawandels analysiert und möglicherweise eine Abweichung vom Standardmodell der Teilchenphysik beobachtet – hier blicken wir auf diese und weitere Highlights eines ereignisreichen…
Der LHC ist wieder in Betrieb, das James-Webb-Teleskop lieferte erste Bilder und Fusionsforscher erreichten einen Meilenstein. Hier blicken wir auf die Highlights aus dem Jahr 2022 zurück.
Neue und alte Missionen erkunden das All, Forschende entdecken eine neue Art von Gravitationewellen und KI erobert den Alltag. Hier blicken wir auf das Jahr 2023 zurück.
Welt der Physik
Am Ende eines Jahres blicken wir noch einmal auf die physikalischen Highlights der vergangenen zwölf Monate zurück.
Himmelsbeobachtung
Das neue Observatorium beobachtet das Weltall im infraroten Licht und ermöglicht mit den Instrumenten an Bord spannende Einblicke – etwa in die ersten Galaxien im Kosmos oder in die Atmosphäre ferner Planeten.
Mit dem Experiment NA62 am CERN suchen Wissenschaftler nach Hinweisen auf eine Physik, die von der gängigen Theorie bisher nicht erfasst wird.
Der seit 1965 jährlich ausgerichtete Wettbewerb „Jugend Forscht“ wählt in drei Wettbewerbsstufen die besten Nachwuchtalente der Wissenschaft aus.
Die internationale JuniorScienceOlympiade (IJSO) vereint Wissen und Fähigkeiten aus Biologie, Chemie und Physik.
Sonnensystem
Er ist nach der Sonne das größte Objekt im Sonnensystem, enthält mehr als doppelt so viel Masse wie alle anderen Planeten zusammen und besitzt die meisten Monde.
KASCADE-Grande misst mit einem Multidetektorsystem ausgedehnte Luftschauer, die von hochenergetischen kosmischen Teilchen in der Atmosphäre ausgelöst werden.
Elementarteilchen
Als präziseste Waage der Welt soll das Experiment KATRIN die genaue Masse der häufigsten Elementarteilchen im Universum bestimmen.
Seit einigen Jahren ist bekannt, dass Neutrinos eine Ruhemasse besitzen. Die bisher einzige Möglichkeit der direkten Massenbestimmung ist der neutrinolose Betazerfall.
Was sind schon Diamanten gegen einen echten Stern am Himmel, was kann es Schöneres geben, als einen einzigartigen Stern zu verschenken?
Chaos und Ordnung
Dank kausaler Beziehungen von Ursachen und Wirkungen können wir Vorhersagen über die Zukunft machen. Doch Physikern sind dabei enge Grenzen gesetzt.
Das Weltraumteleskop Kepler soll die Suche nach Planeten bei anderen Sternen revolutionieren – und erstmals erdähnliche Planeten in großer Zahl aufspüren.
Für die zivile Nutzung der Kernkraft muss man die enormen Energien, die bei der Kernspaltung freigesetzt werden, sicher kontrollieren. Welt der Physik erklärt die physikalischen Grundlagen und technischen Anforderungen an einen Kernreaktor und gibt…
Die Sonne erzeugt durch die Fusion von Wasserstoff- zu Heliumkernen große Mengen an Energie. Forscher am Max-Planck-Institut für Plasmaphysik wollen diesen Prozess nachbilden.
Im Labor erzeugen Physiker einen Feuerball mit einer Materiedichte, die sonst nur Inneren von Neutronensternen herrscht, und einer Temperatur, die hunderttausendfach höher ist als die im Zentrum der Sonne.
Für die zivile Nutzung der Kernkraft muss die Energie, die bei der Kernspaltung freigesetzt wird, kontrolliert werden. Welt der Physik erklärt die physikalischen Grundlagen und Anforderungen an einen Kernreaktor.
Mit ausgeklügelten mathematischen und technischen Methoden gelingt es, immer schärfere Einblicke in Kristallstrukturen zu erhalten.
Mit verschiedenen Methoden haben sich Wissenschaftler darangemacht, die Entwicklung des Klimas zu verstehen und für die Zukunft abzuschätzen.
Brennstoffzellen sollen so effizient und umweltfreundlich wie nie zuvor chemische in elektrische Energie umwandeln. Wie funktionieren die Hoffnungsträger?
Die Energievorräte an Stein- und Braunkohle übertreffen diejenigen von Öl und Gas um mehr als das Vierfache, weshalb Kohle als Primärenergiequelle noch länger zur Verfügung stehen wird.
Die größte Menge an Kohlendioxid produzieren in Deutschland die fossilen Kraftwerke, doch es gibt Einsparmöglichkeiten und Potenziale für erneuerbare Energien.
Symmetrien
Äußere Einschränkungen der Geometrie zwingen Kolloide dazu, von ihrer bevorzugten Kristallstruktur abzuweichen. Wie sie dabei trotzdem ein hohes Maß an Symmetrien beibehalten, lesen Sie in diesem Artikel.
Symmetrie
Kolloide sind im Alltag allgegenwärtig. Forscher untersuchen, wie sich die kleinen Teilchen zu symmetrischen Strukturen zusammensetzen und wie äußere Bedingungen die Geometrie dieser Strukturen bestimmen.
Er wurde als Jahrhundertkomet angekündigt – doch bislang bleibt der Schweifstern weit hinter den Erwartungen zurück.
Richtet man intensives Laserlicht auf Materie, so werden geladene Teilchen freigesetzt und auf hohe Energien beschleunigt.
Leben
Die Biophysik bildet die Brücke zwischen der Physik und den Lebenswissenschaften. Sie ist eng mit der Physik Weicher Materie und Komplexer Systeme verknüpft.
Der heutigen Vorstellung von Raum und Zeit liegt ein enges Zusammenspiel von Symmetrien und fundamentalen Naturgesetzen zugrunde. Im Zentrum dieser Erkenntnis steht das sogenannte Noether-Theorem.
Die kontrollierte Kernfusion wird seit den 1960er Jahren für machbar gehalten. Eine lange, aufwändige Entwicklung führte zu Plänen für einen ersten Reaktor, der mehr Energie produziert als er benötigt.
Obwohl die Erfindung des Lasers im Jahr 1960 auf den Ergebnissen reiner Grundlagenforschung beruht, hat er längst seinen festen Platz in unserem Alltag.
Unsichtbar und doch allgegenwärtig erstrecken sich kosmische Magnetfelder über Galaxien und prägen deren Entwicklung.
Jede Sekunde rasen unzählige kosmische Neutrinos durch die Erde – nahezu ungehindert. Ihre Detektion ist eine mühsame, aber viel versprechende Aufgabe.
Aus den Tiefen des Kosmos kommt nicht nur Licht – also elektromagnetische Strahlung – zu uns: Die Erde ist einem ständigen Bombardement von Teilchen ausgesetzt.
Hochenergetischer Teilchen treffen unablässig auf die Atmosphäre. Auch wenn diese Strahlung nicht direkt sichtbar ist, kann sie vom Erdboden aus untersucht werden.
Nach gängiger Theorie entstand das Universum vor etwa 14 Milliarden Jahren aus dem Urknall. Doch wie hat es sich bis heute entwickelt und wie sieht die Zukunft aus?
Gesetze der Mechanik erklären, wie es zu Verrenkungen und Verletzungen kommen kann. Die Kraft und das richtige Zusammenspiel der Muskeln helfen, solche Überbelastungen zu vermeiden.
Gerd Fußmann vom Max-Planckinstitut für Plasmaphysik und der Berliner Humboldt-Universität erzeugt in seinem Labor Plasmabälle, die bei der Erklärung von Kugelblitzen helfen könnten.
Eine zerstörungsfreie Analyse eines nahezu viertausend Jahre alten Kultobjektes bietet wichtige Einblicke in den Herstellungsprozess.
Das Kuratorium von Welt der Physik ist ein wissenschaftliches Gremium aus namhaften Persönlichkeiten, die das Portal wissenschaftlich begleiten.
Eine der erfolgreichsten Methoden, um einzelne Teilchen zu manipulieren, beruht auf der Kombination von elektromagnetischen Fallen und Laserkühlung.
Durch geschicktes Ausnutzen der Wechselwirkungen der magnetischen Momente von Atomen gelingt es, Temperaturen bis herab zu Mikrokelvin zu erreichen.
Der bekannteste und meist verwendete Weg der Kühlung besteht in dem Zusammenpressen und kontrolliertem Ausdehnen von Gasen.
Durch eine Strahlungskühlung wird verhindert, dass das 10 Millionen Grad heisse Plasma die Wände des Fusionsreaktors beschädigt.
Die in der Natur und im Labor zugänglichen Temperaturen reichen von einer Milliarde Grad im Zentrum der heißesten Sterne herad bis zu zwei Millionstel Kelvin.
An Teilchenbeschleunigern stellen Physiker Bedingungen wie kurz nach dem Urknall her. Sollte es dann nicht auch gelingen, Teilchen der Dunklen Materie herzustellen?
An den Experimenten ALICE, ATLAS, CMS und LHCb gehen Wissenschaftler offenen Fragen der Teilchenphysik nach.
Quadrupolmagnete, CP-Verletzung oder Higgs-Teilchen, immer wieder tauchen im Zusammenhang mit dem LHC Fachbegriffe auf, die wir hier im Glossar erklären.
Mit dem LHCb-Experiment wollen Forscher herausfinden, warum das Universum hauptsächlich aus Materie und nicht aus Antimaterie besteht.
LOFAR ist ein neuartiges, digitales Radioteleskop und wird unter anderem erstmals in der Lage sein, langwellige Radiostrahlung aus dem frühen Universums zu messen.
Mit einem Feld aus digitalen Dipolantennen, genannt LOPES, gelang es zum ersten Mal, Radiosignale von Teilchen der kosmischen Strahlung Luftschauern zuzuordnen.
Das Mehrzweckinstrument LUCIFER am Large Binocular Telescope auf dem Mount Graham in Arizona ermöglicht tiefe Einblicke ins Universum – von unserer Milchstraße bis hin zu den am weitesten entfernten Galaxien.
Teilchenbeschleuniger
Der LHC ist der derzeit leistungsfähigste Beschleuniger der Welt. Hier bringen Physiker Teilchen bei bisher unerreichten Energien zum Zusammenstoß.
Wenn ein intensiver Laserstrahl auf Materie trifft, kann er diese in ein Plasma verwandeln. Laserplasmen können sogar als Teilchenbeschleuniger dienen.
Seit Jahrzehnten gibt es Computermäuse als Eingabegeräte. Besondere Präzision erreichen Lasermäuse – gerade weil fast alle Schreibtische nicht ganz präzise glatt sind.
Ob man Polarlichter nicht nur sehen, sondern auch hören kann, war lange umstritten. In den vergangenen Jahren lieferten Studien neue Erkenntnisse über dieses Phänomen.
Laufwasserkraftwerke sind Wasserkraftwerke an Bächen und Flüssen mit relativ niedrigen Stauhöhen bis maximal 15 Metern zwischen Wasserspiegel und Turbineneinlauf.
Untersuchungen mit Synchrotronstrahlung ermöglichen einzigartige Einsichten in das komplexe Wechselspiel der Komponenten des Lebens – wie das der Muskeln.
Mit der Synchrotronstrahlungsquelle ANKA haben Forscher das Hüftgelenk eines Käfers in 3D dargestellt, obwohl es nur einen halben Millimeter groß ist.
Stefan Hell wurde für die Entwicklung der STED-Mikroskopie mit dem Nobelpreis für Chemie 2014 ausgezeichnet.
Energiespeicher
Lithium-Ionen-Batterien sind milliardenfach in Smartphones, Laptops und Elektroautos verbaut. Man schätzt sie vor allem wegen ihrer hohen Energiedichte.
Seit Jahrhunderten ist das physikalische Gesetz der Gleichheit von schwerer und träger Masse das Fundament der Physik. Nun wird es einem präzisen Test unterzogen.
Ein technischer Unfall legte den LHC kurz nach dem Start in 2008 lahm: In den Magneten gespeicherte Energie hatte sich schlagartig entladen.
Wie sieht der Magnetspin eigentlich aus? Mit speziellen Rastertunnelmikroskopen werfen Hamburger Physiker einen Blick auf den Magnetismus auf atomarer Ebene.
Ein ferromagnetisches Metall ist in Bereiche unterschiedlicher Magnetisierungsrichtung aufgeteilt. Im Nanobereich herrscht eine kohärente Spinstruktur vor.
Magnetische Materialien sind technisch seit langem von großer Bedeutung. Dabei müssen die magnetischen Eigenschaften je nach Anwendung unterschiedlich sein.
Mithilfe von Licht und Magnetfeldern lassen sich Atome einfangen und auf ein millionstel Grad über den absoluten Nullpunkt abkühlen.
Die Datenspeicherung verlangt nach immer kleineren magnetischen Strukturen. Doch es reicht nicht, herkömmliche Technik einfach auf einen kleineren Maßstab zu übertragen.
In den vergangenen Jahrzehnten haben Wissenschaftler dem Mars bereits viele seiner Geheimnisse entlockt – und es werden immer mehr.
Forscher wollen ein verbreitetes Verfahren zur Materialanalyse mithilfe von Teilchenbeschleunigern genauer verstehen und damit präzisere Ergebnisse ermöglichen.
Im Auto und in vielen industriellen Produktionsprozessen verpufft eine Menge Energie als Wärme. Mit thermoelektrischen Materialien könnte die Abwärme genutzt und so weniger Energie vergeudet werden.
Ein besseres Verständnis von chemischen Reaktionen an der Oberfläche von Katalysatoren ermöglicht den optimierten Einsatz der Reaktionsbeschleuniger.
Dieser Forschungsbereich umfasst unter anderem Analysen der Struktur und Dynamik von Festkörpern sowie den Aufbau und das Verhalten von Makromolekülen.
Phänomene wie der Übergang vom Metall zum Isolator sind geprägt von Quanteneigenschaften der Stoffe. Meist müssen diese bei wenigen Grad Kelvin studiert werden.
Im BASE-Experiment sind Forscher dem entscheidenden Unterschied zwischen Materie und Antimaterie auf der Spur.
Quelle: https://www.weltderphysik.de/service/suche/
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