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Offene Systeme — die merkwürdige Welt des Nichtgleichgewichts
Authors: Haken H.
Published: February 2013

Das Jahr 1990 bedeutet für mich ein besonderes Jubiläumsjahr, da ich vor genau dreißig Jahren anläßlich eines Forschungsaufenthalts bei den Bell Telephone Laboratories in den USA zum ersten Mal davon hörte, daß die dortigen Laboratorien eine völlig neuartige Lichtquelle, den Laser, bauen wollten. Dies sollte für mich zu einer dreißigjährigen Forschungsarbeit auf dem Gebiet des Lasers und damit, wie sich später zeigen sollte, vieler anderer damit eng verwandter Phänomene führen. Ich werde also diese Gelegenheit zum Anlaß für einen Rückblick nehmen, aber auch auf einige Zukunftsperspektiven eingehen.

Was sind offene Systeme? Darunter versteht man solche Systeme, durch die ein Energie‐ oder Materiefluß hindurchgeschickt wird, wobei Energie und Materie Umwandlungen erfahren. Der Laser ist bereits ein hervorragendes Beispiel hierfür. Beim Gaslaser zum Beispiel wird einem System durch den elektrischen Strom Energie zugeführt, die Energieabfuhr erfolgt dann zum Teil durch das ausgestrahlte Laserlicht, zum Teil durch Wärme etc. Ist die Energiezufuhr bei einem solchen offenen System stark genug, so wird das System weit weg vom thermischen Gleichgewicht getrieben. Es kommt in einen sog. Nichtgleichgewichtszustand. Hier treten nun Erscheinungen auf, die deshalb so merkwürdig sind, weil sie oft unserer Intuition widersprechen, insbesondere wenn diese durch die Thermodynamik geprägt ist. Erhöhen wir bei einem solchen System die Energie‐ oder, präziser ausgedrückt, die Leistungszufuhr, so erwarten wir eine weitere Erwärmung und damit eine Erhöhung der Unordnung. Im Gegenteil dazu schlagen aber eine ganze Reihe von offenen Systemen plötzlich um: Makroskopisch geordnete Strukturen entstehen, kohärente Bewegungsvorgänge laufen ab, oder das System ist in der Lage, ganz neue Funktionen zu übernehmen. Nach der Thermodynamik sollte die Erhöhung von Ordnung mit einer Abnahme der Entropie verknüpft sein, wie man es z. B. bei der Kristallbildung kennt. Bei Systemen im Nichtgleichgewicht wird aber mit erhöhter Ordnung auch die statistische Entropie erhöht, wie wir an konkreten Beispielen im einzelnen nachweisen konnten. Außerdem verliert der Begriff der thermodynamischen Entropie, wie weiter unten zu sehen sein wird, in solchen Systemen seinen Sinn. Erhöhen wir die Leistungszufuhr weiter, so durchlaufen offene Systeme eine ganze Reihe von Instabilitäten, wobei jedesmal neue räumliche, zeitliche oder raumzeitliche Strukturen gebildet werden.
Das Einzelion — Quantenpräparat und Idealuhr
Authors: Toschek Peter E.
Published: February 2013

Ein einzelnes Ion, gespeichert in einer „Ionenfalle”︁, ist ein mikrophysikalisches Präparat: Es erlaubt die fast beliebige Wiederholung seiner Beobachtung und erhält damit Individualität. Wiederholte identische Präparation des Ionenzustands ermöglicht die Prüfung quantenmechanischer Aussagen an Einzelteilchen. Reproduzierbarkeit und die Freiheit von äußeren Störungen legen nahe, gespeicherte Einzelionen als Frequenznormale und damit als Primäruhren einzusetzen.
Knoten und ihre Verflechtungen mit Physik und Biologie
Authors: Schücker Th.
Published: February 2013

Die Entdeckung von Zusammenhängen zwischen scheinbar unverwandten Gebieten zählt häufig zu den besonderen Höhepunkten in der Entwicklung der Naturwissenschaften. Eine ganze Welle solcher Entdeckungen, deren Konsequenzen heute noch nicht abzusehen sind, kam 1984 ins Rollen. Alles begann mit einem für Mathematiker sensationellen Brückenschlag zwischen der Theorie der von Neumann‐Algebren und der Theorie der Knoten: den sogenannten Jones‐Polynomen. Es dauerte kaum ein Jahr, bis Biologen die Nützlichkeit dieser Polynome zur Identifizierung von Enzymen, die den Umbau der DNS bewerkstelligen, erkannten. Etwa zur gleichen Zeit entdeckten Mathematiker einen höchst erstaunlichen Zusammenhang z wischen Knotentheorie und statistischer Mechanik. Auch hierbei spielte der neuseeländische Physiker und Mathematiker Vaughan Jones eine zentrale Rolle. 1988 schließlich gelang es Ed Witten, die Jones‐Polynome mit Techniken der Quantenfeldtheorie, zum Beispiel dem Feynmanschen Funktionalintegral, und der Eichtheorien abzuleiten.
Zur Fertigstellung von HERA
Authors: Schmüser P.
Published: February 2013

Am 8. November 1990 feierte DESY in Anwesenheit zahlreicher Gäste die Fertigstellung der Elektron‐Speicherringanlage HERA nach 6 1/2jähriger Bauzeit. Ab Frühjahr 1991 wird die gesamte HERA‐Anlage mit den beiden Speicherringen und den sechs Vorbeschleunigern in Betrieb genommen. Das Forschungsprogramm mit den Detektoren H1 und ZEUS (vgl. Phys. Bl. 43 [1987] Nr. 3, S. 75) soll im Sommer 1991 beginnen.

Konzeption und Bau von HERA bedeuteten für alle Beteiligten eine große Herausforderung. Zwei in ihrer Charakteristik ganz verschiedene Speicherringe, einer für Elektronen und einer für Protonen, waren zu bauen. Aus technischen Gründen und um die Kosten im Rahmen der geplanten rd. 1 Mrd. DM zu halten, mußten bei den Komponenten vielfach neue Konzepte angewandt werden.

Im folgenden vermittelt Professor Peter Schmüser, der an der Entwicklung der supraleitenden Magnete maßgeblich beteiligt war, einen Eindruck vom Ausmaß der technischen Probleme und Anforderungen, die sich mit dem Großprojekt verbinden. (Red.)
Entschließung zur bemannten Raumfahrt
Authors: Mayer‐Kuckuk T.
Published: February 2013

Die Programme für die bemannte Weltraumfahrt werden die Bundesrepublik in den kommenden Jahren durch erhebliche finanzielle Aufwendungen und schwer kalkulierbare Mehrausgaben belasten. Dadurch wurde erneut eine Diskussion um Wert und Aufgaben der bemannten Raumfahrt entfacht. Die Deutsche Physikalische Gesellschaft (DPG) sieht sich daher veranlaßt, eine Stellungnahme zu dieser Problematik vorzulegen, die auf der Sachkenntnis ihrer Mitglieder beruht und in der die bemannte Raumfahrt unter dem Gesichtspunkt der physikalischen Forschung bewertet wird.
Siliciumkarbid — Halbleiter für die neunziger Jahre
Authors: Choyke W. J. , Pensl G.
Published: February 2013

Siliciumkarbid (SiC) wird synthetisch bereits seit über hundert Jahren hergestellt. Seit dem Jahr 1907 ist bekannt, daß SiC gleichrichtende und lumineszierende Eigenschaften besitzt. Trotz all dieser Erkenntnisse stieg das Interesse an SiC als Halbleitermaterial für elektronische Bauelemente erst in der letzten Dekade des 20. Jahrhunderts stark an. Woran lag das? Die Antwort ist wohl darin zu suchen, daß eine ernsthafte Akzeptanz eines neuen Halbleitermaterials oder eines neuen Phänomens durch die Industrie nur dann erfolgt, wenn entweder massive wirtschaftliche Anreize locken und/oder einfach die technologische Entwicklung nicht mehr vorankommt. Das gegenwärtige emsige Treiben um SiC hat seinen Ursprung in beiden Fakten. Es gibt auf dem Markt einen großen Bedarf an Hochtemperatur‐, Hochleistungs‐ und Hochfrequenz‐Halbleiterbauelementen, und Silicium — eines der großen Geschenke unseres Herrgotts an die Menschheit — kann nicht all diese Anforderungen erfüllen. Insbesondere oberhalb einer Betriebstemperatur von 200 °C wird Silicium durch seinen nahen Verwandten SiC ersetzt werden müssen. Dieser Beitrag informiert über Eigenschaften und Einsatzmöglichkeiten
Wozu bemannte Raumfahrt?
Authors: Kröll W.
Published: February 2013

Die Entschließung der DPG zur bemannten Raumfahrt hat ein lebhaftes Echo in den Medien erfahren. Als weiteren Beitrag zu diesem Thema drucken wir im folgenden einen Vortrag des Vorstandsvorsitzenden der Deutschen Forschungsanstalt für Luft‐ und Raumfahrt (DLR), Professor Walter Kröll, gehalten Mitte November 1990 auf der Jahreshauptversammlung der DLR. Keine der verschiedenen Funktionen von Menschen im Weltall — Experimentator, Ingenieur, Forschungsobjekt — geben nach Krölls Ansicht für sich allein genommen keine zwingende Begründung für bemannte Raumfahrt, aber jede einzelne bedeute ein Potential, das weder abgeklärt noch ausgeschöpft sei. Angesichts der Kosten plädiert Kröll für die Änderung von Programminhalten des ESA‐Langfristplans und für eine deutliche zeitliche Verschiebung der angestrebten europäischen Autonomie in der bemannten Raumfahrt auf die Zeit ab etwa 2005. Kröll fragt, ob es nicht an der Zeit sei, angesichts der veränderten weltpolitischen Situation und der immensen Kosten die bemannte Raumfahrt zu einem Beispiel für globale Kooperation zu machen. (Red.)
Cluster — zwischen Atom und Festkörper
Authors: Meiwes‐Broer K. H. , Lutz H. O.
Published: February 2013

Die Clusterforschung erlebt zur Zeit eine stürmische Entwicklung. Dies gilt sowohl für die experimentellen Methoden zur Präparation, Spektroskopie und Strukturbestimmung von Clustern als auch für den theoretischen Bereich. Das Gebiet ist durch große Breite gekennzeichnet: Es reicht von der Physikalischen Chemie über die Festkörperphysik bis zur Kernphysik. Auch wichtige Anwendungsbezüge werden immer deutlicher, so z. B. in der Katalyse oder der Mikrostrukturphysik. Der folgende Aufsatz beschreibt einige grundlegende und neuere Aspekte der Clusterforschung. Er beschränkt sich dabei auf freie Cluster, die es gestatten, die Eigenschaften dieser Aggregate selbst, also ohne die Wechselwirkung mit ihrer Umgebung zu untersuchen.
Youngs Doppelspalt‐Experiment mit Atomen: Ein einfaches Atominterferometer
Authors: Carnal O. , Mlynek J.
Published: February 2013

Die Interferometrie mit Materiewellen ist ein wohlbekanntes Teilgebiet der Physik. Bisher sind Interferometer mit de‐Broglie‐Wellen für Elektronen und Neutronen demonstriert und in zahlreichen Experimenten zur Überprüfung quantenmechanischer Vorhersagen eingesetzt worden [1]. In jüngster Zeit gibt es nunmehr intensive Bemühungen, auch Interferometer mit Atomen zu realisieren.
Asymptotische Freiheit in der Elementarteilchenphysik
Authors: Zimmermann W.
Published: February 2013

Der Begriff des Kopplungsparameters hat in der Entwicklung der Quantenfeldtheorie eine tiefgehende Wandlung erfahren. Während ursprünglich Kopplungsparameter, wie die Feinstrukturkonstante, als Naturkonstanten angesehen wurden, erscheint es heute sinnvoller, effektive Kopplungsparameter einzuführen, die von einer Energievariablen abhängen. Die Kopplungskonstanten im ursprünglichen Sinne sind dann als die niederenergetischen Grenzwerte der variablen Parameter zu interpretieren. Einen Sonderfall bilden die asymptotisch freien Quantenfeldtheorien, in denen der Kopplungsparameter im Grenzwert hoher Energien gegen Null strebt. Zu den asymptotisch freien Theorien gehört die Quantenchromodynamik (QCD), die heute als gültige Theorie der starken Wechselwirkungen angesehen wird. Die asymptotische Freiheit bewirkt, daß – trotz der Stärke der Wechselwirkung bei niedrigen Energien – die für schwache Kopplungen erfolgreichen Methoden bei hinreichend hohen Energien angewandt werden können. Die Übereinstimmung zwischen Theorie und Experiment im hochenergetischen Bereich der starken Wechselwirkungen ist so überzeugend, daß heute kein Zweifel mehr an der Richtigkeit der QCD besteht. Entscheidend für die künftige Entwicklung der Elementarteilchenphysik ist die Frage, ob es sich bei der asymptotischen Freiheit um eine spezielle Eigenschaft einer Klasse von Modellen handelt oder um ein grundsätzliches Prinzip, das allgemeine Gültigkeit beansprucht.
Frühjahrstagung Dresden: Physikertag
Authors: Röpke G.
Published: February 2013

Die Frühjahrstagung Dresden vom 18.–21. Februar 1991 an der TU Dresden war die erste Veranstaltung der DPG auf dem Gebiet der neuen Bundesländer. Die Tagung führte im Sinne der neuen DPG‐Satzung bewußt auch Traditionen der ehemaligen Physikalischen Gesellschaft der DDR weiter; dazu gehörten die Physikhistorische Tagung, die Schultagung und der Physikertag, auf dem der Gustav‐Hertz‐Preis und – anstelle des Schülerpreises – in diesem Jahr ein Anerkennungspreis verliehen wurde. Weitere Veranstaltungen im Rahmen der Frühjahrstagung Dresden waren die Tagung „Aktuelle Probleme des Strahlen‐ und Umweltschutzes”︁ und eine fachbegleitende Physik‐und Buchausstellung, auf der 25 Firmen und Verlage vertreten waren. (Red.)
„Sie schwänzen aber jetzt schon, bis es blitzt und donnert”︁: Physik — Lichtenbergs Leidenschaft
Authors: Beuermann G.
Published: February 2013

Lichtenbergs literarischer Ruhm überstrahlt heute seine Beiträge zu den Naturwissenschaften. Dennoch war ihm die Physik weit mehr als bloßer Brotberuf: Er war Experimentalphysiker aus Begeisterung. Mit den Lichtenbergschen Figuren gelang ihm eine Entdeckung großer Tragweite, die von der Anwendung im modernen Trockenkopierverfahren bis zur Theorie der Fraktale reicht. Seine Demonstationsvorlesung wurde weithin berühmt. Im Jahre 1789 konnte er seine aus Privatmitteln erworbene Sammlung physikalischer Apparate an den Staat verkaufen. Damit war die Physik in Göttingen institutionalisiert und der Weg für so berühmte Nachfolger wie Wilhelm Weber oder Robert Wichard Pohl geebnet.
Ozonforschung in der arktischen Stratosphäre: Erste Ergebnisse der TRANSALL‐Kampagne im Winter 91/92
Authors: Platt U. , Pfeilsticker K.
Published: February 2013

An mehreren Meßstationen in der europäischen Arktis, aber auch in mittleren Breiten Europas, wurden im vergangenen Winter ungewöhnlich niedrige Ozonwerte beobachtet. Die Meßwerte lagen z.T. bis zu 30% unter den langjährigen Mittelwerten für die entsprechende Jahreszeit. Gleichzeitig wurde eine hohe Konzentration von aktivierten Chlorverbindungen festgestellt, d. h. das chemische Potential für eine Ozonzerstörung war beträchtlich. Dennoch gibt es gute Gründe anzunehmen, daß das Ozondefizit im vergangenen Winter hauptsächlich auf ungewöhnliche meteorologische Verhältnisse zurückgeht. Im Rahmen des deutschen Ozonforschungsprogramms läuft eine auf fünf Jahre angelegte Meßkampagne mit einem Flugzeug vom Typ TRANSALL C‐160. Das Programm dieser Flüge sowie erste Ergebnisse der Messungen im Polarwinter 91/92 werden im folgenden Beitrag vorgestellt.
Spektroskopie mit polarisierten Elektronen
Authors: Siegmann H. C.
Published: February 2013

Der Spin des Elektrons spielt eine grundlegende Rolle z. B. in den elektroschwachen Prozessen der Hochenergiephysik oder auch im Magnetismus. Die Spektroskopie der Festkörper mit polarisierten Elektronen ermöglicht es u. a., auch bei Metallen die von der Dispersion der Elektronenzustände abhängige Austauschaufspaltung zu bestimmen und den Magnetismus der durch die Oberfläche induzierten neuen Zustände zu messen. Kaskadenelektronen werden emittiert, wenn man die Oberfläche mit einem primären Elektronenstrahl von einigen keV mit hoher Intensität und Polarisationsgrad bestrahlt. Sie erweisen sich als ideales Hilfsmittel zur Magnetometrie der Oberflächen und der zweidimensionalen magnetischen Systeme.
Physik lernender Netzwerke
Authors: Opper M.
Published: February 2013

Lernende Automaten, die komplexe Aufgaben durch Training an Beispielen meistern können, versucht man heute mittels künstlicher neuronaler Netzwerke praktisch zu realisieren. Einfache Modelle der dabei auftretenden Lernprozesse kann man mit Methoden der statistischen Physik studieren und verstehen. Das Netzwerk wird zum Vielteilchensystem, in das der Lernvorgang eine stochastische Wechselwirkung induziert. Für das einfachste Netzwerk, das Perzeptron, werden hier verschiedene Aspekte des Lernens vorgestellt.
Kritische Ströme in Hoch‐Tc‐Supraleitern
Authors: Brandt E. H.
Published: February 2013

In Hoch‐Tc‐Supraleitern führen die magnetischen Flußlinien eine merkliche Temperaturbewegung aus und können sich dadurch aus den Haftstellen befreien. Die so ermöglichte Drift der Flußlinien unter Einwirkung der Lorentz‐Kraft führt zu einem nicht verschwindenden elektrischen Widerstand.
Farm‐Hall‐Tonbänder: Operation Epsilon: Die Geheimdienstakten über die Internierung der deutschen Atomphysiker im englischen Farm Hall sind geöffnet
Authors: Hoffmann D.
Published: February 2013

Vom 1. Mai bis 30. Dezember 1945 waren zehn deutsche Physiker in Farm Hall, Cambridgeshire/England interniert. Die Abhörprotokolle ihrer Gespräche sind seit Februar 1992 der Öffentlichkeit zugänglich. Die späte Öffnung der Geheimdienstakten hat keine Sensationen zu Tage gefördert. Dennoch liegt damit ein wichtiges Zeitdokument vor, das ein weiteres Mal bestätigt, daß das deutsche Uranprojekt nicht auf die Entwicklung von Kernwaffen orientiert war. Ein wichtiger Bestandteil der Protokolle ist der Vortrag von W. Heisenberg über die Uranbombe vom 14. August 1945 nach dem Abwurf der amerikanischen Bombe auf Hiroshima. Er ist auf den Seiten 995—1001 wiedergegeben.
IPHT Jena — von der Forschung zum Produkt: Das Jenaer Institut für Physikalische Hochtechnologie kämpft gegen den Strudel der industriellen Talfahrt in der Region
Authors: Sietmann R.
Published: February 2013

Die Gründung von vier Landesinstituten, einer Fraunhofer‐Einrichtung und eines Bund‐Länder‐Instituts hatte der Wissenschaftsrat bei der Abwicklung der DDR‐Akademie im Lande Thüringen empfohlen. Mit dem Land als Träger wird auch das vormalige Physikalisch‐Technische Institut (PTC) in Jena fortgeführt, als „Institut für Physikalische Hochtechnologie e.V.”︁ (IPHT).
„Gute Physik mit vorhandenen Geräten machen”︁
Authors: Specht H.‐J. , Ulbig S.
Published: February 2013

Am 1. Oktober hat Prof. Dr. Hans‐Joachim Specht die wissenschaftliche Leitung der GSI Darmstadt übernommen. Im Gespräch mit S. Ulbig erläutert er seine Pläne für die wissenschaftliche Zukunft dieser Großforschungseinrichtung ebenso wie erste Ansätze für eine Neustrukturierung der GSI.
Gravitationswellen: Laser‐Interferometer eröffnen ein neues Fenster zum All
Authors: Danzmann K. , Ruder H.
Published: February 2013

Die Gravitationswellenastronomie erlaubt neuartige und nur auf diese Weise mögliche Einblicke in die energiereichsten Vorgänge im Kosmos. Mit großem Aufwand wird zur Zeit der Bau eines weltweiten Netzes von Gravitationswellendetektoren vorangetrieben, mit dessen Hilfe dieses neue Fenster geöffnet werden kann. Der erste Teil des folgenden Übersichtsbeitrags beschreibt die theoretischen Grundlagen der Gravitationswellenastronomie, der zweite die Nachweismethode, insbesondere die Laser‐Interferometrie.
Freiheit gegen Bürgschaft: Die Öffnung der KGB‐Archive erlaubt erstmals Einblick in die Hintergründe der Inhaftierung des russischen Physik‐Nobelpreisträgers Lew Landau 1938/39
Authors: Gorelik G. , Rotter H.
Published: February 2013

Anläßlich des 85. Geburtstages von Lew Landau (1908–1968) am 22. Januar und seines 25. Todestages am 1. April soll im folgenden von einem wenig bekannten Kapitel im Leben dieses herausragenden Physikers die Rede sein. Das Dunkel dieses Kapitels hat sich erst nach dem politischen Umbruch in der ehemaligen Sowjetunion durch unlängst entdeckte Dokumente aufgehellt. Hierdurch gewinnt das Bild des frühen Landau deutlichere Züge. — Die intensive Arbeit des Dreißigjährigen an einer Theorie der Suprafluidität von Quantenflüssigkeiten, für die ihr Schöpfer 1962 den Physik‐Nobelpreis empfangen sollte, erfuhr jäh eine lebensbedrohliche Zäsur: In der Nacht vom 27. zum 28. April 1938 wurde Landau in Moskau verhaftet und brachte ein volles Jahr im Untersuchungsgefängnis des NKWD

(NKWD — Abkürzung für das damalige „Volkskommissariat für Inneres”︁ (Innenministerium); wesensbestimmende Einrichtung war der Repressionsapparat des Staatssicherheitsdienstes, damals GPU (Politische Hauptverwaltung), zuletzt KGB (Komitee für Staatssicherheit) genannt.)

zu, bis er dank des couragierten Einspruches von Pjotr Kapiza am 29. April 1939 gegen dessen Bürgschaft freigelassen wurde. Das Thema Haft war unter dem totalitären sowjetischen Regime ein weißer Fleck in Landaus Biographie. Dies spiegelt sich auch in den zumeist vor „Glasnost”︁ entstandenen Beiträgen für den Band „Erinnerungen an L. D. Landau”︁ [1] wider, der 1988 in Moskau erschien. Der Moskauer Wissenschaftshistoriker G. Gorelik hat 1991 Landaus Akte im Zentralen KGB‐Archiv einsehen können und wesentliche Teile daraus, versehen mit zeitgeschichtlichen Erläuterungen und ergänzt durch spätere Aussagen von Beteiligten, veröffentlicht [2]. In einem weiteren Artikel [3] desselben Autors wird die Bespitzelung Landaus bis kurz vor der Verhaftung dokumentarisch belegt. Auf der Grundlage dieser Artikel und einiger weiterer Quellen werden im folgenden jene Geschehnisse um Landau, die in seiner Verhaftung kulminierten, vor dem Hintergrund der damaligen Entwicklung in Sowjetrußland umrissen.2)
Die größten extragalaktischen Radioquellen
Authors: Klein U.
Published: February 2013

Die größten zusammenhängenden Radiostrukturen im Weltall sind die sogenannten Radiogalaxien. Es handelt sich hier um im Radiobereich (bei Meter‐ bis Millimeterwellenlängen) sichtbare, sehr ausgedehnte Objekte, in denen relativistische Teilchen von einem massiven (∼ 108 Sonnenmassen) kompakten (≤ 10 Erdbahnradien) Objekt im Zentrum einer elliptischen Galaxie in zwei gebündelten Materiestrahlen (Jets) weit in den intergalaktischen Raum gestoßen werden. Die beobachteten Strukturen der Radiogalaxien erlauben Aussagen über die Beschaffenheit des umgebenden Mediums und über das Vorhandensein und die Masse von Nachbargalaxien. Riesenradiogalaxien mit Ausdehnungen von mehr als drei Millionen Lichtjahren spielen eine Schlüsselrolle bei der Abschätzung von Dichteschwankungen im intergalaktischen Raum, die wiederum mit kosmologischen Modellen verglichen werden können.
Antiwasserstoff: Die Schlüsseltechniken zur Erzeugung und Spektroskopie sind vorhanden
Authors: Zimmermann C. , Hänsch T. W.
Published: February 2013

Die Herstellung atomarer Antimaterie rückt aus dem Bereich des Unmöglichen in den Bereich des „nur”︁ sehr Schwierigen. Durch neuere Erfolge beim Kühlen und Einfangen von Antiprotonen ist man diesem Ziel ein gutes Stück näher gekommen. Parallel dazu konnte vor kurzem die Auflösung bei spektroskopischen Experimenten mit atomarem Wasserstoff bis auf 10−11 gesteigert werden. Präzise Vergleiche der Energieniveaus von Wasserstoff und Antiwasserstoff, dem gebundenen Zustand eines Antiprotons und eines Positrons, bieten faszinierende Möglichkeiten zum Test fundamentaler Physik. So ließe sich das CPT‐Theorem und das Einsteinsche Äquivalenzprinzip in einem bisher nicht zugänglichen Bereich überprüfen.
Instruktive Kontakte
Authors: Folberth O. G.
Published: February 2013

Eindrücke von den Sitzungen des Executive Board und des Council der American Physical Society in St. Charles bei Chicago am 13. und 14. November 1992.

Die Deutsche Physikalische Gesellschaft und die American Physical Society (APS) haben beschlossen, ihre Kontakte zu intensivieren. Neben dem Abkommen über die wechselseitige Gewährung von Vergünstigungen für die Mitglieder der jeweils anderen Gesellschaft (vgl. Februar‐Heft, Seite 134) wurde auch vereinbart, daß die Präsidenten als Gast an den Gremiensitzungen der jeweils anderen Gesellschaft teilnehmen. Diese Besuche fanden erstmals im November 1992 statt. Wegen Terminüberschneidung konnten allerdings nicht die amtierenden Präsidenten, E. M. Henley und H. Schopper, über den Atlantik reisen, an ihrer Stelle taten dies die jeweiligen Altpräsidenten E. Merzbacher und O. G. Folberth. Im folgenden gibt Herr Folberth seine Eindrücke vom Besuch der Sitzungen des Executive Board und des Council der APS in St. Charles in Chicago wieder. E. Merzbachers Bericht von der Vorstandsratssitzung am 13. und 14. November in Bad Honnef ist für eines der nächsten Hefte vorgesehen.
Erst einbetten, dann ordnen — von der Epitaxie zur Allotaxie dünner Schichten
Authors: Mantl S.
Published: February 2013

Allotaxie bezeichnet ein neues Verfahren zur Herstellung epitaktischer Schichtsysteme. Eine vergrabene Schicht entsteht dadurch, daß das Material dieser Schicht erst in Form von Ausscheidungen in eine einkristalline Matrix eingebettet und durch anschließendes Tempern eine planare Schicht gebildet wird. Diese thermisch aktivierte Schichtbildung setzt ein dachförmiges Konzentrationstiefenprofil der ausgeschiedenen Phase voraus. Erste epitaktische, metallische und halbleitende Silizidschichten, CoSi2 und FeSi2 in Silizium, werden vorgestellt. Derartige Schichtsysteme eröffnen neue Möglichkeiten für den dreidimensionalen Aufbau elektronischer und optoelektronischer Bauelemente.
DNA‐Basen im Rastertunnelmikroskop
Authors: Heckl W. M.
Published: February 2013

Erstmals ist es gelungen, alle vier DNA‐Basen — Adenin, Guanin, Thymin und Cytosin — mit dem Rastertunnelmikroskop zweifelsfrei abzubilden. Die Basen wurden als zweidimensionale Schichten epitaktisch auf Graphit bzw. Molybdän‐Disulfid aufgewachsen und konnten anhand ihres „Elektronendichteprofils”︁ im RTM unterschieden werden. Es ist zu hoffen, daß sich diese Methode schon bald verallgemeinern und auf beliebige Moleküle anwenden läßt. (Red.)
Blasenwände als Baryonzahlfilter: Ist der elektroschwache Phasenübergang verantwortlich für die Baryonasymmetrie des Universums?
Authors: Kripfganz J. , Ringwald A.
Published: February 2013

Die Materie‐Antimaterie‐Asymmetrie des Universums kann möglicherweise schon im Rahmen des experimentell sehr erfolgreichen Standardmodells der elektroschwachen und starken Weschselwirkung erklärt werden. Baryonzahl‐verletzende Streuprozesse, wie sie vom Standardmodell vorhergesagt werden, könnten die Asymmetrie im frühen Universum beim elektroschwachen Phasenübergang erzeugt haben. Dieser findet bei Temperaturen von ca. 1015 K statt, was mittleren Teilchenenergien von 100 GeV entspricht. Dieser neue Zugang zum Problem der Baryonasymmetrie des Universums ist komplementär zu demjenigen im Rahmen von hypothetischen Großen Vereinheitlichten Theorien der elektroschwachen und starken Wechselwirkung, die erst bei Energien der Größenordnung 1015 GeV wirksam werden.
Hinweis auf „Resonanzmaterie”︁
Authors: Mosel U. , Metag V.
Published: February 2013

Protonen und Neutronen besitzen eine innere Struktur, ein experimenteller Hinweis darauf ist die vor ca. vierzig Jahren erstmals beobachtete Δ‐Resonanz, der niedrigste angeregte Zustand des Nukleons. An Hochenergie‐Schwerionenbeschleunigern wie dem SIS bei der GSI Darmstadt läßt sich Kernmaterie wie bei stellaren Prozessen auf das Zwei‐ bis Dreifache ihrer normalen Dichte komprimieren. Bei der Kompression werden auch soviele Nukleonen in Δ's angeregt, daß deren Dichte der normaler Kernmaterie im Grundzustand nahekommt. Die Eigenschaften und Auswirkungen dieser neuen Form hadronischer Materie, die wir als Resonanzmaterie bezeichnen, werden im folgenden beschrieben.
The Expanding Future of Contracting Lasers
Authors: Hanna D. C.
Published: February 2013

Many years of development of lasers have led to a range of sophisticated devices with considerable versatility. Now major developments are taking place in miniaturisation of lasers, in the form of diode‐lasers, lasers pumped by diode‐lasers, optical fibre lasers, planar waveguide lasers etc., where the same versatility and sophistication can now be obtained in compact and integrated form.
Quantisiertes Chaos
Authors: Wintgen D.
Published: February 2013

Die Erkenntnis, daß die klassische Dynamik auch von scheinbar „einfachen”︁ Systemen oft chaotisch ist, führt unweigerlich zu der Frage, inwiefern dies Relevanz für das entsprechende quantisierte System hat. Ein Durchbruch beim Verständnis der Quantendynamik chaotischer Systeme ist erst in den zurückliegenden Jahren gelungen. Experimentelle Methoden in der Atomphysik erlauben es heute, hochangeregte Systeme mit sehr hoher Spektraldichte zustandsselektiv aufzulösen. Solche Spektren zeichnen sich oftmals durch hohe Komplexität aus. Geeignete Fourier‐Transformationen der Spektren lassen sich jedoch überraschend einfach verstehen und können direkt mit den periodischen Bahnen des klassisch chaotischen Systems in Verbindung gebracht werden. Wesentlich schwieriger gestaltet sich der Versuch, chaotische Dynamik semiklassisch zu quantisieren. Pfadintegralmethoden bieten hier derzeit den einzig vielversprechenden Zugang. Leider divergieren die relevanten Quantisierungsgleichungen. Nutzt man jedoch die Topologie des hyperbolischen Flusses bzw. die hierarchische Struktur der periodischen Bahnen aus, so lassen sich analytische Fortsetzungen der Gleichungen finden.
Curiosity and Compassion
Authors: Weisskopf V. , Ulbig S.
Published: February 2013

Herr Weisskopf, Sie stehen mitten in Ihrem neunten Lebensjahrzehnt und beschäftigen sich seit über 60 Jahren mit der Physik. Was sind in Ihren Augen die gravierendsten änderungen, die die Methoden der physikalischen Forschung in diesem Zeitraum erfahren haben?

Victor Weisskopf, einer der Pioniere der Physik unseres Jahrhunderts und einer der wenigen verbliebenen Zeitzeugen der Umwälzungen, die die Quantentheorie und die Relativitätstheorie in den Naturwissenschaften verursacht haben, wird am 19. September 85 Jahre alt. Dazu gratulieren wir sehr herzlich! Weisskopfs Wirken ist von der Erkenntnis geprägt, daß für einen Wissenschaftler das Leben in einer komplementären Weise zu erfassen sei: Zur wissenschaftlichen Neugier (curiosity) muß das soziale Mitgefühl für die Mitmenschen (compassion) hinzukommen. Seit Jahrzehnten in den USA lebend, verbringt er regelmäßig einige Wochen des Jahres in der Nähe von Genf. Im Gespräch mit S. Ulbig äußert er sich u. a. zur Entwicklung der Physik in unserem Jahrhundert, zum Stellenwert der Grundlagenforschung in der Erfahrungswelt des Alltags und zur Verantwortung des Physikers
Neutrinoastronomie mit Unterwasserteleskopen
Authors: Spiering Ch.
Published: February 2013

Eines der großen ungelösten Probleme der Astrophysik ist der Ursprung der höchstenergetischen kosmischen Strahlen: Protonen, leichte und schwere Kerne, deren Energien bis 1021 eV reichen. Die für die Erzeugung dieser Strahlen verantwortlichen natürlichen Beschleuniger lassen sich nur mit Hilfe elektrisch neutraler Informationsträger wie Photonen oder Neutrinos lokalisieren, da die Richtungsinformation geladener Teilchen durch deren Ablenkung in den kosmischen Magnetfeldern verwischt wird. Nach über einem Jahrzehnt statistisch zweifelhafter Resultate ist es in den letzten drei Jahren erstmals gelungen, Quellen von TeV‐Photonen eindeutig nachzuweisen. Die vier gegenwärtig im Bau befindlichen Unterwasser‐Neutrinoteleskope sollen ein weiteres Beobachtungsfenster der hochenergetischen Astrophysik mit einem kaum zu unterschätzenden Entdeckungspotential öffnen.
Kosmologische Grundlagen der Irreversibilität
Authors: Kiefer C.
Published: February 2013

Die Auszeichnung der physikalischen Zeitrichtung kann nur im Rahmen der Kosmologie verstanden werden. Es ist faszinierend zu sehen, wie hierbei Quantentheorie, Allgemeine Relativitätstheorie und Statistische Physik ineinander greifen.
Tagungsberichte/Ferienschulen für Physik in den neuen Bundesländern/Ordnung und Quantenchaos/Cluster: Vom freien Mikrocluster bis zum inhomogenen Festkörper/Quantenstatistik/MANDOLINE und weitere Neuigkeiten aus der Elektronenmikroskopie/Physikalische Blätter – neuer Herausgeber, neue Kuratoren/DPG ehrt Joachim Bublath/DPG‐Preise 1994/DPG‐Tagungen 1994/Freiherr Eberhard von Medem geehrt/Höhere Förderquote für den Besuch von EPS‐ und IUPAP‐Tagungen 1994/Industriephysiker in der APS/Neue Doppelmitgliedschaft: Vereinbarung zwischen der Deutschen Physikalischen Gesellschaft und der Deutschen Mathematiker‐Vereinigung (DMV)/Mitgliedsbeiträge 1994/Tagungsbände DAGA ′93, Didaktik, AKE/Ein Vierteljahrhundert DPG‐Vorträge in Oberkochen/DPG‐Tagungskalender
Authors: Schulze D. , Dreisigacker E. , Urban K. , Schneider F. , Freitag C.
Published: February 2013

Im September 1992 hatte die Deutsche Physikalische Gesellschaft gemeinsam mit der Dr. Wilhelm Heinrich Heraeus und Else Heraeus‐Stiftung in den neuen Bundesländern drei 14tägige Physikschulen veranstaltet. In den Physikalischen Blättern war darüber berichtet worden (Phys. Bl. 49/1993, S. 62). Ermutigt durch den erfolgreichen Verlauf der Kurse hatte die Stiftung beschlossen, auch im Jahr 1993 wieder drei solche Kurse abzuhalten. Wieder war es Zweck der Kurse, neben der Vermittlung von modernen Ergebnissen der Physik, eine Gelegenheit für intensive Kontakte zwischen den Physikstudenten aus den alten und den neuen Bundesländern zu bieten. Leider war auch in diesem Jahr der Andrang aus dem Westen viel größer als die Resonanz aus dem östlichen Teil Deutschlands. Trotzdem gelang es überall, ein ausgewogenes Verhältnis der Teilnehmerzahlen herzustellen. Von den Studenten wurde auch diesmal einhellig bestätigt, daß sowohl das wissenschaftliche Programm wie auch das Rahmenprogramm in allen drei Ferienkursen attraktiv gestaltet waren und daß es daneben überall gelang, traditionelle Hochschulorte in den neuen Bundesländern den Teilnehmern nahezubringen. Den wissenschaftlichen Leitern, den örtlichen Organisatoren und den vielen Dozenten sei an dieser Stelle vom Vorstand der WE‐Heraeus‐Stiftung herzlich gedankt. Die überaus positiven Berichte von den Kursen bewogen den Stiftungsvorstand, auch für das Jahr 1994 wieder drei Ferienschulen in den neuen Bundesländern vorzusehen. Im folgenden wird auf die einzelnen Kurse anhand der Abschlußberichte eingegangen (V. Schäfer, WEH‐Stiftung).

Geschäftsstelle der Deutschen Physikalischen Gesellschaft e. V. (DPG): Hauptstraße 5, D‐53604 Bad Honnef, Tel.: (0 22 24) 92 32 0, Fax: (0 22 24) 92 32 50. Beitragszahlungen auf Postgirokonto Frankfurt a. Main 839 29–608, Bankleitzahl 500 100 60. Redaktionsschluß für DPG‐Nachrichten ist der 1. des Vormonats zum Erscheinungsmonat.
Erdbeben: Beobachtungen und Ursachen: Vorhersagen durch Modelle der Chaos‐Theorie?
Authors: Meißner R.
Published: February 2013

Erdbeben vorherzusagen, zählt zu den großen Herausforderungen der Seismologie. Bescheidene Erfolge kann das sog. seismic‐gap‐Modell aufweisen, das die Erkenntnis nutzt, daß Erdbeben in einem seismisch aktiven Gebiet periodisch wiederkehren. Neue Modelle behandeln Erdbeben als nichtlineare Phänomene, die mit dem Repertoire der Chaostheorie beschrieben werden können.
Graduiertenförderung in der Max‐Planck‐Gesellschaft am Beispiel des MPI für Plasmaphysik
Authors: Bessenrodt‐Weberpals Monika
Published: February 2013

Seit 1990 bestehen Graduiertenkollegs als besonderes Förderprogramm für Promotionsprojekte. Die dort gewünschten Rahmenbedingungen wie Teamarbeit, intensive Betreuung und zeitliche Straffung der Promotionsphase [1] werden seit langer Zeit in natürlicher Weise innerhalb der Max‐Planck‐Gesellschaft (MPG) realisiert. Die MPG fördert den besonders qualifizierten wissenschaftlichen Nachwuchs, angefangen bei Praktika für Studierende nach dem Vordiplom über die Vergabe und Betreuung von Diplom‐ und Doktorarbeiten bis hin zum Angebot eines umfassenden Graduiertenstudiums mit Seminaren, Kolloquien und Studienaufenthalten im Ausland. Schon 1988 hat die MPG ca. 10% aller deutschen Doktorandinnen und Doktoranden gefördert, 20 von 200 Wissenschaftlichen Mitgliedern waren gleichzeitig im Direktorium von Hochschulinstituten und darüber hinaus haben etwa 500 habilitierte Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler Vorlesungen angeboten [2].
Vom Licht zum Leben — Physik und Photosynthese: Mit modernen Meßverfahren der Physik gelingt die Aufklärung der ultraschnellen Elektrontransfer‐Prozesse in der Photosynthese
Authors: Eberl U. , Ogrodnik A. , Michel‐Beyerle M. E.
Published: February 2013

Die für das Leben auf der Erde wohl wichtigste „Erfindung”︁ der Natur ist die Konversion von Sonnenlicht in biochemisch nutzbare Energieformen. 25 Jahre nach der gelungenen Isolation eines bakteriellen Reaktionszentrums, des Protein‐Pigment‐Komplexes, in dem die ersten entscheidenden Schritte der Photosynthese ablaufen, und zehn Jahre nach dessen Strukturaufklärung ist diese Energieumwandlung in den wesentlichen Grundzügen der Dynamik und Energetik verstanden. Zu verdanken ist dies vor allem modernen physikalischen Meßmethoden wie der Ultrakurzzeit‐Spektroskopie in Verbindung mit der theoretischen Beschreibung des Elektrontransfers und der systematischen Veränderung äußerer Parameter wie Temperatur oder magnetische und elektrische Felder.
Löschbare Strukturen auf atomarer Skala
Authors: Schimmel Th. , Fuchs H.
Published: February 2013

Die kontrollierte Modifizierung von Oberflächen auf einer Skala von wenigen Nanometern oder sogar auf atomarer Skala hat in den letzten Jahren großes wissenschaftliches Interesse geweckt. Dabei steht mit dem Rastertunnelmikroskop (RTM) erstmals eine Art Feynmansche Maschine zur Verfügung [1], die es erlaubt, Atome oder Moleküle gezielt zu manipulieren, indem man die Tunnelspitze als „Nano‐Werkzeug”︁ verwendet.
Testing the Electroweak Interaction: From PETRA to LEP
Authors: Davier M.
Published: February 2013

Significant progress has been achieved in the last ten years in our understanding of the electroweak interaction. Among the various experimental approaches, e+e− annihilation has played a key role: first at PETRA through the systematic study of Z‐γ interference, then at LEP where the direct observation of Z decays with large statistics allows precise tests to be performed. The results obtained show that (only) three families of (so far) fundamental particles exist in nature. This discovery has profound implications for particle phenomenology, but also for cosmology and the understanding of the universe. Electroweak theory appears to apply universally to the three families, the equality of the electroweak charges being tested to an accuracy of a few per mille. Finally, the precision of the measurements is such that high‐order vacuum polarisation effects in the theory can be measured and the mass of the heavy top quark can be deduced with a precision of 10%. Direct confirmation of this result is underway at FNAL (USA) and will provide a very significant test of the Higgs symmetry‐breaking mechanism.
Intrinsische Josephson‐Effekte in Schichtsupraleitern
Authors: Müller P.
Published: February 2013

Die Schichtstruktur des Kristallgitters der Hochtemperatur‐Supraleiter wird auf eine periodische Modulation des supraleitenden Ordnungsparameters abgebildet. Senkrecht zu den typischen Strukturelementen, den CuO2‐Ebenen bzw. Doppelebenen, ist selbst ein idealer Einkristall eine Stapelfolge von supraleitenden und nicht supraleitenden Gebieten. Da der Abstand zwischen benachbarten Kupferoxidebenen bzw. Doppelebenen etwa 15 Å beträgt, verhält sich ein Einkristall von 3 μm Dicke für einen Transportstrom senkrecht zu den Ebenen wie ein Stapel aus 2000 Josephson‐Kontakten. Die Modulation der Supraleitung auf atomarem Maßstab eröffnet eine neuartige Anwendung: Die Kristalle selbst können ohne künstliche Srukturierung als supraleitende Schaltelemente dienen.
Festkörperphysik mit nuklearen Sonden am Schwerionen‐Beschleuniger des HMI Berlin
Authors: Sielemann R.
Published: February 2013

Mößbauer‐Effekt und γ‐γ‐Winkelkorrelation (PAC) sind Meßmethoden, mit denen sich über die Hyperfein‐Wechselwirkung auf atomarer Skala Informationen über den Festkörper gewinnen lassen. Die Erzeugung und gleichzeitige Implantation der nuklearen Sonden mit Hilfe von schwerioneninduzierten Kernreaktionen gestattet es, Sonden mit sehr kurzlebigen Mutteraktivitäten zu verwenden — man spricht dann von der „On‐line”︁‐Technik des Mößbauer‐Effekts und der PAC. Noch spezieller sind die sogenannten „Inbeam”︁‐Techniken, die den Sondenzustand direkt, d. h. ohne Vorschaltung einer Mutteraktivität erzeugen. Solche Varianten sind die „In‐beam”︁‐Mößbauer‐Spektroskopie und die gestörte γ‐Winkelverteilung (PAD). Der folgende Beitrag beschreibt die am Beschleuniger des Hahn‐Meitner‐Instituts Berlin ausgeführten Sondenmethoden anhand verschiedener aktueller Anwendungen in der Festkörperphysik.
Brief aus Moskau: Zur Lage der physikalischen Forschung in Rußland
Authors: Röpke G.
Published: February 2013

Im Juli/August dieses Jahres hat Prof. Gerd Röpke, Theoretischer Physiker aus Rostock, im Rahmen eines eineinhalbmonatigen Aufenthaltes in Rußland verschiedene Einrichtungen in Moskau und Umgebung besucht. Der folgende Beitrag schildert seine Eindrücke von diesen Besuchen.
Femtosekundenlaser: Sind die Grenzen schon erreicht?
Authors: Spielmann Ch. , Lenzner M. , Stingl A. , Szipöcs R. , Krausz F.
Published: February 2013

Neue Festkörperlasermaterialien und Modenverkopplungstechniken haben zu einer neuen Generation von Ultrakurzpulslasern geführt, die Femtosekundenpulse mit einer bisher unerreichten Stabilität, Reproduzierbarkeit und Verläßlichkeit liefern. Dieser Artikel beschreibt die prinzipielle Funktionsweise dieser Systeme und die neuesten Entwicklungen, die es erlauben, 8‐Femtosekunden‐Pulse aus einem Laseroszillator zu erzeugen.
Teilchenphysik am LEP
Authors: Grünewald M. , Hebbeker T.
Published: February 2013

Nach einer Betriebsdauer von fünf Jahren des Elektron‐Positron‐Speicherrings LEP und der vier großen Detektoren ALEPH, DELPHI, L3 und OPAL kann eine positive Zwischenbilanz gezogen werden: Die Eigenschaften des Z‐Bosons werden mit bisher unerreichter Genauigkeit bestimmt. Die Messungen ermöglichen Präzisionstests des Standardmodells der elektro‐schwachen und starken Wechselwirkungen. Obwohl das sechste Quark (Top) zu schwer ist, um bei LEP direkt erzeugt zu werden, gelang es, seine Masse indirekt zu bestimmen. Intensiv wird nach neuen Teilchen gesucht, insbesondere nach dem im Standardmodell geforderten Higgs‐Boson. Die Existenz einer vierten Familie von Leptonen und Quarks wird ausgeschlossen.
Tagungsberichte: Heavy Quark Physics: 138. WE‐Heraeus‐Seminar/Polymers, Membranes, Soft Matter: 145. WE‐Heraeus‐Seminar/(Almost) Nothing is perfect — Phasenübergänge in verdünnten Systemen(A1most) Nothing is perfect/Tagungsnachlese: Frühjahrstagung des Fachverbandes Kurzzeitphysik in Innsbruck vom 20. — 23. 2. 1995/DPG‐Tagungskalender
Authors: Körner J. , Kroll P. , Vilgis T. A. , Selke W. , Mach H.
Published: February 2013

Durch ein Versehen fehlt in der „Tagungsnachlese Innsbruck — Plasmaphysik, Kurzzeitpysik”︁ im Juli/August‐Heft (Seite 686) der Teil „Kurzzeitphysik”︁. Das wird hiermit nachgeholt.
Aerogele: Hochporöse, nanostrukturierte Materialien mit faszinierenden Eigenschaften und Anwendungen
Authors: Fricke J.
Published: February 2013

Aerogele werden in einem naßchemischen „Sol‐Gel‐Prozeß”︁ hergestellt. Sie sind zwar bereits seit mehr als 60 Jahren bekannt, aber erst in den letzten Jahren hat man die wesentlichen physikalischen Eigenschaften der Aerogele zu messen und zu verstehen gelernt. Damit ist ihre Optimierung im Hinblick auf Anwendungen als transparente Dämmstoffe in der Solararchitektur, als FCKW‐freie thermische Superisolatoren, als Impedanzwandler in der Akustik oder als Elektroden in elektrischen Superkondensatoren möglich geworden. Die Zeitschrift „Science”︁ hat die Aerogele kürzlich unter die „Top Ten”︁ der wissenschaftlichen und technologischen Entwicklungen eingestuft.
Neue Arbeitsfelder durch Eigeninitiative und Kreativität: A. Hardy‐Vennen im Gespräch mit Rainer Kassing vom Institut für Mikrostrukturtechnologie und Optoelektronik in Wetzlar
Authors: Hardy‐Vennen A.
Published: February 2013

Seit dem letzten Tag der DPG, der sich mit der Arbeitslosigkeit junger Physiker beschäftigte, hat die DPG dieses Thema verstärkt diskutiert. Patentrezepte und ‐lösungen gibt es nicht, wohl aber Beispiele dafür, daß Physiker sich durch Eigeninitiative und Kreativität neue Arbeitsfelder erschließen können. Die Physikalischen Blätter werden einige Beispiele in lockerer Folge vorstellen.
Präzisionsmessungen am Myoniumatom
Authors: Jungmann K.
Published: February 2013

Die Bindung in Atomen wird zum überwiegenden Teil durch die elektromagnetische Wechselwirkung bestimmt. Im Rahmen der erfolgreichen Theorie der Quantenelektrodynamik (QED) kann man besonders für Zweikörpersysteme, die wasserstoffähnlichen Atome, die Lage der Energieniveaus mit sehr hoher Genauigkeit berechnen. Daher eignen sich diese Systeme sehr gut zu Präzisionsbestimmungen fundamentaler Naturkonstanten und zur Untersuchung der Einflüsse der starken und schwachen sowie möglicherweise bisher unbekannter exotischer Wechselwirkungen und Teilchen. Das aus einem positiven Myon und einem Elektron zusammengesetzte Myoniumatom bietet dabei den besonderen Vorteil, daß beide Konstituenten „punktförmige”︁ Leptonen sind, wodurch die Beschreibung im Rahmen der Quantenfeldtheorien besonders genau erfolgen kann. Dadurch werden präzise Tests grundlegender Symmetrien in der Physik möglich.
Aharonov‐Casher‐Phase im Atominterferometer gemessen
Authors: Zeiske K. , Zinner G. , Riehle F. , Helmcke J.
Published: February 2013

Topologische Effekte wie zum Beispiel der Aharonov‐Bohm‐Effekt und der Aharonov‐Casher‐Effekt haben in der Vergangenheit eine große Zahl von theoretischen und experimentellen Arbeiten stimuliert. Bei diesen Effekten erfährt eine Materiewelle eine Phasenverschiebung, die auf den ersten Blick nicht erwartet wird. Die Phasenverschiebung, die von der Wechselwirkung des magnetischen Moments des Atoms mit einem elektrischen Feld herrührt (Aharonov‐Casher‐Effekt), wurde gemessen. Sie stimmt im Rahmen der Unsicherheit von 2,2 % auf 1 % mit dem erwarteten Effekt überein und bedeutet gegenüber neutroneninterferometrischen Messungen eine Reduzierung der Unsicherheit um das Zehnfache.
Elektronendichroismus: Neue Erkenntnisse über das Verhalten von chiralen Molekülen beim Durchgang von Elektronenstrahlen
Authors: Keßler J.
Published: February 2013

Seit langem wird die Frage diskutiert, ob chirale Moleküle neben ihrer bekannten „optischen Aktivität”︁ auch „elektronische Aktivität”︁ aufweisen, ob sie also die Polarisation eines Elektronenstrahls drehen bzw. rechts‐ und links‐polarisierte Elektronenstrahlen unterschiedlich stark abschwächen. Die Existenz eines solchen „Elektronendichroismus”︁ könnte zum Schlüssel für die Antwort auf eine sehr alte Frage werden: Warum weisen soviele Moleküle der belebten Natur bevorzugt die eine oder andere Händigkeit auf?
Statistische Mechanik von neuronalen Netzen
Authors: Engel A. , Zippelius A.
Published: February 2013

Spinglasmodelle für neuronale Netze werden seit gut zehn Jahren in der Statistischen Physik untersucht und haben ein breites Spektrum von Zustimmung und Ablehnung hervorgerufen. Euphorische Überbewertung, die das theoretische Verständnis von Gehirn und Seele in greifbarer Nähe sieht, wird dem Gebiet ebensowenig gerecht wie undifferenzierte Abwertung als Modespielerei weltfremder Theoretiker. Anhand eines fiktiven Dialogs zwischen einem Skeptiker und einem Optimisten sollen Anregungen für eine sachliche Einordnung des Gebietes und eine kritische Bilanz des Erreichten gegeben werden.
Das Röntgenspektrum des wasserstoffähnlichen Urans
Authors: Stöhlker Th.
Published: February 2013

Die Quantenelektrodynamik (QED) ist eine der am besten überprüften Theorien der Physik. Für die extrem starken elektrischen Felder in den schwersten Atomen werden allerdings QED‐Effekte höherer Ordnung vorhergesagt, deren experimentelle Überprüfung bislang noch aussteht. Aufgrund ihrer einfachen Struktur sind für einen solchen Test die schwersten Atome mit nur einem Elektron besonders geeignet. An der Schwerionen‐Beschleunigeranlage der GSI in Darmstadt gelang es, die Lyman‐ und Balmer‐Röntgenserie des Uranatoms mit nur einem Elektron präzise zu vermessen, was zu einem sensitiven Nachweis der QED‐Effekte höherer Ordnung genutzt werden kann.
Informationsübertragung und Informationsverarbeitung in der Quantenwelt
Authors: Weinfurter H. , Zeilinger A.
Published: February 2013

In den allerletzten Jahren wurden eine Reihe von neuen Konzepten entwickelt, die quantenmechanische Prinzipien und Methoden in der Informationsübertragung und Informationsverarbeitung anwenden. Die bekanntesten Schlagworte in diesem Zusammenhang sind Quantenkryptographie und Quantencomputer. Der vorliegende Artikel gibt eine kurze Einführung in die Grundprinzipien und einen Überblick über dieses neue Gebiet.
DPG‐Preise 1996/DPG Information Einladung zur 60. Physikertagung Jena 1996/Frühjahrstagung Jena 1996/DPG‐Nachrichten
Authors: Zoubek N. , Daab Vorsitzender P.
Published: February 2013

Die deutsche Physikalische Gesellschaft verleiht 1996 folgende Preise:

— Der deutsch‐britische Max‐Born‐Preis wurde bereits Ende Januar in London vom IOP‐Präsidenten verliehen.

— Der Walter‐Schottky‐Preis wird dem Preisträger auf der Festsitzung der Frühjahrstagung des AKF in Regensburg, am 27. März 1996, vom Designierten DPG‐Präsidenten überreicht.

— Die Max‐Planck‐Medaille, die Stern‐Gerlach‐Medaille, den Robert‐Wichard‐Pohl‐Preis, den Gustav‐Hertz‐Preis, den deutsch‐französischen Gentner‐Kastler‐Preis und den Schülerpreis — diese Preise werden den Preisträgern auf der Festsitzung der 60. Physikertagung in Jena, am 13. März 1996, vom DPG‐Präsidenten überreicht.