Seit kurzem ist es möglich, den vor über 50 Jahren vorhergesagten paradoxen Materiezustand eines Suprafestkörpers im Labor zu erzeugen. Er besitzt tatsächlich eine feste und eine suprafluide Phase zugleich. Die für die Erzeugung verwendeten dipolaren Quantengase ermöglichen eine präzise Manipulation dieses Zustands und erlauben einen direkten Einblick in seine Eigenschaften. Zukünftig könnten neue suprafeste Quantengas‐Systeme aus ultrakalten Molekülen und Quantengasmischungen weitere überraschende Erkenntnisse parat halten.
{"title":"Der Suprafestkörper","authors":"Francesca Ferlaino, Manfred J. Mark","doi":"10.1002/piuz.202301692","DOIUrl":"https://doi.org/10.1002/piuz.202301692","url":null,"abstract":"Seit kurzem ist es möglich, den vor über 50 Jahren vorhergesagten paradoxen Materiezustand eines Suprafestkörpers im Labor zu erzeugen. Er besitzt tatsächlich eine feste und eine suprafluide Phase zugleich. Die für die Erzeugung verwendeten dipolaren Quantengase ermöglichen eine präzise Manipulation dieses Zustands und erlauben einen direkten Einblick in seine Eigenschaften. Zukünftig könnten neue suprafeste Quantengas‐Systeme aus ultrakalten Molekülen und Quantengasmischungen weitere überraschende Erkenntnisse parat halten.","PeriodicalId":281841,"journal":{"name":"Physik in Unserer Zeit","volume":"62 21","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2024-04-05","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"140739387","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Das Thoriumisomer 229mTh besitzt den mit zirka 8,3 eV niederenergetischsten angeregten Zustand aller bekannten Atomkerne, der zudem langlebig ist. Damit bietet 229Th die Möglichkeit, den Kernübergang zwischen Grundzustand und angeregtem Isomer zum Bau einer sogenannten Kernuhr einzusetzen. Sie wäre eine Ergänzung zu den bislang genauesten optischen Atomuhren mit dem Potenzial, diese an Genauigkeit zu übertreffen. Damit kann die Kernuhr als neuartiger Quantensensor für fundamentale physikalische Fragen dienen. Dazu zählen eine mögliche Zeitabhängigkeit von Naturkonstanten sowie die Suche nach ultraleichter Dunkler Materie. In den letzten Jahren gelangen hierzu bedeutende experimentelle Durchbrüche bei der Identifikation und Charakterisierung des Kernuhrübergangs. Gelingt mit einer laserspektroskopischen Anregung des Thoriumisomers noch ein weiterer Meilenstein, dann steht der ersten Kernuhr nichts mehr im Weg.
{"title":"Mehr als ein hochgenauer Zeitmesser","authors":"P. G. Thirolf, Sandro Kraemer, J.J.S. Weitenberg","doi":"10.1002/piuz.202301696","DOIUrl":"https://doi.org/10.1002/piuz.202301696","url":null,"abstract":"Das Thoriumisomer 229mTh besitzt den mit zirka 8,3 eV niederenergetischsten angeregten Zustand aller bekannten Atomkerne, der zudem langlebig ist. Damit bietet 229Th die Möglichkeit, den Kernübergang zwischen Grundzustand und angeregtem Isomer zum Bau einer sogenannten Kernuhr einzusetzen. Sie wäre eine Ergänzung zu den bislang genauesten optischen Atomuhren mit dem Potenzial, diese an Genauigkeit zu übertreffen. Damit kann die Kernuhr als neuartiger Quantensensor für fundamentale physikalische Fragen dienen. Dazu zählen eine mögliche Zeitabhängigkeit von Naturkonstanten sowie die Suche nach ultraleichter Dunkler Materie. In den letzten Jahren gelangen hierzu bedeutende experimentelle Durchbrüche bei der Identifikation und Charakterisierung des Kernuhrübergangs. Gelingt mit einer laserspektroskopischen Anregung des Thoriumisomers noch ein weiterer Meilenstein, dann steht der ersten Kernuhr nichts mehr im Weg.","PeriodicalId":281841,"journal":{"name":"Physik in Unserer Zeit","volume":"92 1","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2024-04-05","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"140740970","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Karin Everschor‐Sitte, Robin Msiska, Atreya Majumdar
Beim physikalischen Reservoir‐Computing wird die natürliche Dynamik eines Materials für Berechnungen genutzt. Jedes System, das weniger als eine Handvoll Eigenschaften erfüllt, eignet sich als physikalisches Reservoir, dem zentralen Bestandteil eines Reservoir‐Computers. Selbst Wassereimer können so recht komplexe Aufgaben lösen. Besonders interessant sind magnetische Muster auf der Nanoskala. Dazu zählen insbesondere magnetische Wirbel, Skyrmionen, weil diese topologisch stabilisiert werden. Daraus lassen sich energieeffiziente und leicht zu steuernde Reservoirs konstruieren, die mit unserer derzeitigen Computer‐Hardware kompatibel sind. Magnetische Reservoir‐Computer demonstrierten zum Beispiel Spracherkennung und diverse Benchmark‐Probleme mit Bestleistungen.
{"title":"Rechnen mit magnetischen Wirbeln","authors":"Karin Everschor‐Sitte, Robin Msiska, Atreya Majumdar","doi":"10.1002/piuz.202401704","DOIUrl":"https://doi.org/10.1002/piuz.202401704","url":null,"abstract":"Beim physikalischen Reservoir‐Computing wird die natürliche Dynamik eines Materials für Berechnungen genutzt. Jedes System, das weniger als eine Handvoll Eigenschaften erfüllt, eignet sich als physikalisches Reservoir, dem zentralen Bestandteil eines Reservoir‐Computers. Selbst Wassereimer können so recht komplexe Aufgaben lösen. Besonders interessant sind magnetische Muster auf der Nanoskala. Dazu zählen insbesondere magnetische Wirbel, Skyrmionen, weil diese topologisch stabilisiert werden. Daraus lassen sich energieeffiziente und leicht zu steuernde Reservoirs konstruieren, die mit unserer derzeitigen Computer‐Hardware kompatibel sind. Magnetische Reservoir‐Computer demonstrierten zum Beispiel Spracherkennung und diverse Benchmark‐Probleme mit Bestleistungen.","PeriodicalId":281841,"journal":{"name":"Physik in Unserer Zeit","volume":"11 1","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2024-04-04","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"140743552","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Wie schwimmen Mikroorganismen in einer meist wässrigen Umgebung? Für sie erweist sich Wasser als so zähes Medium, dass sie nach einer Schwimmbewegung nicht weitergleiten. Ursache ist eine geringe Trägheit im Verhältnis zu einer relativ hohen Viskosität. Unter den Mikroorganismen gibt es im Wesentlichen zwei Typen: Pusher besitzen ihren Antrieb am Hinter‐, Puller am Vorderende. Auch das Schwarmverhalten von Mikroschwimmern wird teilweise durch die Gesetze der Mikrowelt bestimmt. So können sie die Brownsche Molekularbewegung aktiv zum Ansteuern eines Ziels nutzen. Doch es gibt auch viele Ähnlichkeiten mit dem Schwarmverhalten größerer Teilnehmer. Wie Massenkarambolagen beim Autoscooter oder Staus gibt es auch unter Bakterien das Phänomen der bewegungsinduzierten Aggregation. Ein Forschungsfeld ist die Simulation des Schwarmverhaltens, für das auch die Erkennung der Umgebung und Selbstadaption der Bewegung wichtig sind. Diese Simulationen sind für viele medizinische und technische Anwendungen interessant, zum Beispiel für den Transport medizinischer Wirkstoffe im Körper.
{"title":"Von Schwimmern und Schwärmen","authors":"Priyanka Iyer, G. Gompper","doi":"10.1002/piuz.202401700","DOIUrl":"https://doi.org/10.1002/piuz.202401700","url":null,"abstract":"Wie schwimmen Mikroorganismen in einer meist wässrigen Umgebung? Für sie erweist sich Wasser als so zähes Medium, dass sie nach einer Schwimmbewegung nicht weitergleiten. Ursache ist eine geringe Trägheit im Verhältnis zu einer relativ hohen Viskosität. Unter den Mikroorganismen gibt es im Wesentlichen zwei Typen: Pusher besitzen ihren Antrieb am Hinter‐, Puller am Vorderende. Auch das Schwarmverhalten von Mikroschwimmern wird teilweise durch die Gesetze der Mikrowelt bestimmt. So können sie die Brownsche Molekularbewegung aktiv zum Ansteuern eines Ziels nutzen. Doch es gibt auch viele Ähnlichkeiten mit dem Schwarmverhalten größerer Teilnehmer. Wie Massenkarambolagen beim Autoscooter oder Staus gibt es auch unter Bakterien das Phänomen der bewegungsinduzierten Aggregation. Ein Forschungsfeld ist die Simulation des Schwarmverhaltens, für das auch die Erkennung der Umgebung und Selbstadaption der Bewegung wichtig sind. Diese Simulationen sind für viele medizinische und technische Anwendungen interessant, zum Beispiel für den Transport medizinischer Wirkstoffe im Körper.","PeriodicalId":281841,"journal":{"name":"Physik in Unserer Zeit","volume":" 25","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2024-03-21","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"140221665","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Mehr als 100 Jahre nach Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie belegt die gravitative Lichtablenkung beim Mikrolinseneffekt in unserer Milchstraße, dass jeder Stern im Schnitt mindestens einen Planeten aufweist. Damit lassen sich massearme Planeten jenseits der Schneelinie entdecken sowie isolierte Schwarze Löcher und ungebundene, freie Planeten. Mit großer Vorfreude werden zwei spannende neue Instrumente erwartet, die die Mikrolinsenastronomie auf eine breitere statistische Basis stellen werden. Das Nancy Grace Roman Space Telescope und das Simonyi Survey Teleskop am Vera C. Rubin Observatory werden komplementär hochgenau kurze, stellare Mikrolinsenereignisse sowie lange Ereignisse von Linsen am Endzustand ihrer Sternentwicklung beobachten. Das goldene Zeitalter der Mikrolinsenmethode liegt damit in der unmittelbaren Zukunft.
{"title":"Die Suche nach kalten, fremden Welten","authors":"Yiannis Tsapras, Markus Hundertmark","doi":"10.1002/piuz.202301659","DOIUrl":"https://doi.org/10.1002/piuz.202301659","url":null,"abstract":"Mehr als 100 Jahre nach Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie belegt die gravitative Lichtablenkung beim Mikrolinseneffekt in unserer Milchstraße, dass jeder Stern im Schnitt mindestens einen Planeten aufweist. Damit lassen sich massearme Planeten jenseits der Schneelinie entdecken sowie isolierte Schwarze Löcher und ungebundene, freie Planeten. Mit großer Vorfreude werden zwei spannende neue Instrumente erwartet, die die Mikrolinsenastronomie auf eine breitere statistische Basis stellen werden. Das Nancy Grace Roman Space Telescope und das Simonyi Survey Teleskop am Vera C. Rubin Observatory werden komplementär hochgenau kurze, stellare Mikrolinsenereignisse sowie lange Ereignisse von Linsen am Endzustand ihrer Sternentwicklung beobachten. Das goldene Zeitalter der Mikrolinsenmethode liegt damit in der unmittelbaren Zukunft.","PeriodicalId":281841,"journal":{"name":"Physik in Unserer Zeit","volume":"294 1","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2024-02-20","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"140447302","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Seit der Antike ist das Werfen eines scheibenförmigen Objekts, des Diskus, olympische Disziplin. Im 20. Jahrhundert kam das Frisbee auf. Aus dem anfänglichen Freizeitspaß entwickelten sich verschiedene Sportarten. Die Flugbahnen solcher kreiselnden Scheiben werden von Gravitation, Luftwiderstand, aerodynamischem Auftrieb und Drehimpuls bestimmt. Der relativ schwere Diskus wird in einer Drehbewegung geschleudert. Der aerodynamische Auftrieb ist zwar wichtig für die Maximalweite, spielt jedoch im Vergleich zum wesentlich leichteren Frisbee eine deutlich geringere Rolle. Bei den Frisbee‐Sportarten geht es überwiegend um Zielgenauigkeit, nicht um maximale Weite.
{"title":"Fliegende Kreisel","authors":"Leopold Mathelitsch, S. Thaller","doi":"10.1002/piuz.202301694","DOIUrl":"https://doi.org/10.1002/piuz.202301694","url":null,"abstract":"Seit der Antike ist das Werfen eines scheibenförmigen Objekts, des Diskus, olympische Disziplin. Im 20. Jahrhundert kam das Frisbee auf. Aus dem anfänglichen Freizeitspaß entwickelten sich verschiedene Sportarten. Die Flugbahnen solcher kreiselnden Scheiben werden von Gravitation, Luftwiderstand, aerodynamischem Auftrieb und Drehimpuls bestimmt. Der relativ schwere Diskus wird in einer Drehbewegung geschleudert. Der aerodynamische Auftrieb ist zwar wichtig für die Maximalweite, spielt jedoch im Vergleich zum wesentlich leichteren Frisbee eine deutlich geringere Rolle. Bei den Frisbee‐Sportarten geht es überwiegend um Zielgenauigkeit, nicht um maximale Weite.","PeriodicalId":281841,"journal":{"name":"Physik in Unserer Zeit","volume":"326 1","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2024-02-20","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"140446996","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Aufnahmen der Raumsonde Solar Orbiter der ESA und NASA bieten den bisher detailliertesten Blick auf eine Quellregion des Teilchenstroms von der Sonne. Das legt nahe, dass der Sonnenwind nicht als gleichmäßiger Teilchenstrom ausgestoßen wird.
{"title":"Mini‐Plasmaströme als Quelle des Sonnenwindes","authors":"Lakshmi Pradeep Chitta, U. Schühle, Hardi Peter","doi":"10.1002/piuz.202470106","DOIUrl":"https://doi.org/10.1002/piuz.202470106","url":null,"abstract":"Aufnahmen der Raumsonde Solar Orbiter der ESA und NASA bieten den bisher detailliertesten Blick auf eine Quellregion des Teilchenstroms von der Sonne. Das legt nahe, dass der Sonnenwind nicht als gleichmäßiger Teilchenstrom ausgestoßen wird.","PeriodicalId":281841,"journal":{"name":"Physik in Unserer Zeit","volume":"33 9","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2024-01-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"139126883","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Beim Platzen von Seifenblasen zurückschnellende Tropfen zerschießen weitere Blasen und führen zu einem exponentiellen Anschwellen des Zerstörungswerks.
当肥皂泡破裂时，反弹的水滴会击碎更多的肥皂泡，导致破坏工作呈指数增长。
{"title":"Kettenreaktion im Schaum","authors":"H. Schlichting","doi":"10.1002/piuz.202470108","DOIUrl":"https://doi.org/10.1002/piuz.202470108","url":null,"abstract":"Beim Platzen von Seifenblasen zurückschnellende Tropfen zerschießen weitere Blasen und führen zu einem exponentiellen Anschwellen des Zerstörungswerks.","PeriodicalId":281841,"journal":{"name":"Physik in Unserer Zeit","volume":"9 7","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2024-01-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"139125948","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
Für Wettervorhersagen, Umwelt‐ und Klimaüberwachung werden grundsätzlich zwei unterschiedliche Satellitentypen genutzt: geostationäre und niedrig fliegende Satelliten. Letztere bewegen sich in nur 800 bis 850 km Höhe nahe an den beiden Polen vorbei in einer sonnensynchronen Bahn. Ab 2025 ersetzt die europäische Organisation Eumetsat hierfür die aktuellen Metop‐Satelliten des Eumetsat Polar Systems (EPS) durch die Metop Second Generation (Metop‐SG). Metop‐SG wird aus jeweils zwei Satelliten bestehen. Metop‐SG A hat bildgebende Instrumente für das sichtbare Spektrum, Infrarot und Mikrowellen an Bord. Ebenfalls ein bildgebendes Mikrowelleninstrument sowie Radarinstrumente befinden sich an Bord von Metop‐SG B. Die neuen Satelliten werden wesentlich detailliertere Informationen für Meteorologie, Klimatologie und Umweltüberwachung liefern. Metop‐SG A1 soll Anfang 2025 gestartet werden, Metop‐SG B1 Ende 2025.
{"title":"Der doppelte Überflieger","authors":"J. Asmus","doi":"10.1002/piuz.202301684","DOIUrl":"https://doi.org/10.1002/piuz.202301684","url":null,"abstract":"Für Wettervorhersagen, Umwelt‐ und Klimaüberwachung werden grundsätzlich zwei unterschiedliche Satellitentypen genutzt: geostationäre und niedrig fliegende Satelliten. Letztere bewegen sich in nur 800 bis 850 km Höhe nahe an den beiden Polen vorbei in einer sonnensynchronen Bahn. Ab 2025 ersetzt die europäische Organisation Eumetsat hierfür die aktuellen Metop‐Satelliten des Eumetsat Polar Systems (EPS) durch die Metop Second Generation (Metop‐SG). Metop‐SG wird aus jeweils zwei Satelliten bestehen. Metop‐SG A hat bildgebende Instrumente für das sichtbare Spektrum, Infrarot und Mikrowellen an Bord. Ebenfalls ein bildgebendes Mikrowelleninstrument sowie Radarinstrumente befinden sich an Bord von Metop‐SG B. Die neuen Satelliten werden wesentlich detailliertere Informationen für Meteorologie, Klimatologie und Umweltüberwachung liefern. Metop‐SG A1 soll Anfang 2025 gestartet werden, Metop‐SG B1 Ende 2025.","PeriodicalId":281841,"journal":{"name":"Physik in Unserer Zeit","volume":"13 9","pages":""},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2024-01-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"139126341","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}
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