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Fullerene und Fullerite: Neue Formen des Kohlenstoffs
Authors: Krätschmer W.
Published: February 2013

C60 und andere, „Fullerene”︁ genannte Kohlenstoffmoleküle mit in sich geschlossener Struktur lassen sich jetzt in präparativen Mengen herstellen und faszinieren dadurch Physiker und Chemiker in gesteigertem Maße. Die aus Fullerenen aufgebauten Festkörper werden „Fullerite”︁ genannt. Sie sind neben Graphit und Diamant die neuen Modifikationen des Kohlenstoffs.
Das Kernclustermodell: Aktuelle Anwendungen einer etablierten Theorie
Authors: Langanke K.
Published: February 2013

Das Kernclustermodell hat sich seit langem als effiziente und vernünftige Methode zur mikroskopischen Beschreibung leichter Atomkerne und Kernreaktionen bewährt. Waren die Studien zunächst durch grundlegende Fragestellungen wie der Rolle des Pauli‐Prinzips im Vielnukleonensystem motiviert, so wurde das Modell in den letzten Jahren mehr anwendungsorientiert benutzt: Seine hervorragende Eigenschaft, gebundene und Kontinuumszustände eines Kernsystems konsistent und quantitativ vernünftig zu beschreiben, macht das Kernclustermodell zu einem wertvollen Hilfsmittel in vielen Problemstellungen der modernen Kernphysik. Der Artikel verdeutlicht dies anhand einiger ausgewählter Beispiele; sie behandeln die nukleare Astrophysik, die kernphysikalischen Grundlagen der Fusion in heißen und kalten Plasmen oder den Reaktionsmechanismus elektronen‐induzierter Kernreaktionen.
„Hier nähert sich der Fachmann den Barbaren”︁ — ein Fehlurteil über Max v. Laue
Authors: Siemsen F. , Rechenberg H.
Published: February 2013

Zur Veröffentlichung der „Farm‐Hall‐Gespräche”︁ und der Berichterstattung in der Frankfurter Allgemeinen Zeitung (F.A.Z., 13. August 1992).
Vakuum‐Rabi‐Aufspaltung einzelner Atome — ein neues „Molekül”︁ stellt sich vor
Authors: Rempe G. , Thompson R. J. , Kimble H. J.
Published: February 2013

Die Wechselwirkung angeregter Atome mit dem Vakuumfeld eines Resonators höchster Güte führt zu einer Aufspaltung des Spektrums. Die resultierende Dublettstruktur kennzeichnet den ersten angeregten Zustand eines Systems, das aus einem Atom und einer Resonatormode zusammengesetzt ist. Dies ergibt ein neuartiges „Molekül”︁, mit dem es möglich sein wird, eine Reihe von grundlegenden Phänomenen bei der Wechselwirkung von Licht mit Materie zu beobachten. Dazu gehören die Lichtkraft des Vakuums und die Änderung der spontanen Zerfallsrate eines Teilchens, wenn dieses mit „gequetschtem”︁ Licht beleuchtet wird.
Neue Mikrofone: Ein aktuelles Gebiet der physikalischen Sensorik
Authors: Sessler G. M.
Published: February 2013

Die Entwicklungen in der Sensorik haben auch bei den Schallwandlern zu bemerkenswerten Neuerungen geführt. Repräsentativ dafür stehen Lichtwellenleiter‐Mikrofone und Siliziummikrofone. In den Lichtwellenleiter‐Mikrofonen bewirkt der Schalldruck eine Phasen‐ oder Intensitätsmodulation der in einem optischen Wellenleiter geführten Lichtwelle und wird dadurch detektierbar. Siliziummikrofone werden mit den Methoden der Mikromechanik hergestellt und arbeiten nach dem kapazitiven, piezoelektrischen oder piezoresistiven Prinzip.
57. PHYSIKERTAGUNG MAINZ 1993/Die Preise der Deutschen Physikalischen Gesellschaft/Preisverleihungen 1993/Weitere Physik‐Preise 1992/193/DPG‐Tagungskalender
Authors: Wolf H. C.
Published: February 2013

Die Deutsche Physikalische Gesellschaft verleiht 1993 die folgenden Preise:

– Die Max‐Planck‐Medaille, die Stern‐Gerlach‐Medaille, der Robert‐Wichard‐Pohl‐Preis, der Max‐Born‐Preis und der Gustav‐Hertz‐Preis werden den Preisträgern auf der Festsitzung der 57. Physikertagung am 24. März 1993 in Mainz vom DPG‐Präsidenten, Prof. Dr. H. Schopper, überreicht.

– Der Walter‐Schottky‐Preis für Festkörperforschung wird der Preisträgerin auf der Tagung des Arbeitskreises Festkörperphysik in Regensburg vom DPG‐Präsidenten, Prof. Dr. H. Schopper, überreicht.
Marangoni‐Konvektion in einem offenen Spalt bei Mikrogravitation
Authors: Schwabe D. , Metzger J. , Scharmann A.
Published: February 2013

Dreizehn Minuten Schwerelosigkeit (genauer: Mikrogravitationsbedingungen) bot die Raketenmission MAXUS 1‐b im letzten November. Der Beitrag beschreibt Zielsetzungen und vorläufige Ergebnisse eines der drei während des Fluges dieser ballistischen Rakete durchgeführten materialwissenschaftlichen Experimente.
Atome und Antiatome im Gravitationsfeld
Authors: Ebner D. , Dehnen H.
Published: February 2013

Die Frage, ob das Äquivalenzprinzip (Gleichheit von träger und schwerer Masse) auch von Antimaterie befolgt wird, ist erneut Gegenstand besonderen Interesses, nachdem sich die Möglichkeit abzeichnet, mit elektrisch neutraler Antimaterie (Antiwasserstoff) zu experimentieren. Auf der Grundlage einiger weniger fundamentaler Naturgesetze — Unmöglichkeit eines perpetuum mobile erster Art, Äquivalenz von Masse und Energie, Reaktionsprinzip — zeigen wir, daß das Äquivalenzprinzip allgemein gültig sein sollte. Die Bedeutung dieser Fragestellung und ihrer Beantwortung liegt darin, daß mit der Gültigkeit des Äquivalenzprinzips die Allgemeine Relativitätstheorie steht und fällt.
Die hohe Kunst der Zustandsmessung
Authors: Freyberger M. , Schleich W.
Published: February 2013

Zwei wichtige Methoden, um den Zustand eines Quantensystems vollständig zu untersuchen, sind die „tomographische Methode”︁ und die „simultane Messung„. Mit ihnen lassen sich Phasenraumfunktionen rekonstruieren, die die volle Information über diesen Zustand enthalten.
Instantanes Tunneln: Tunnelexperimente mit elektromagnetischen Wellen
Authors: Nimtz G.
Published: February 2013

Das physikalische Phänomen des Tunnelns ist mehr als ein halbes Jahrhundert nach der Formulierung der Quantenmechanik noch immer Gegenstand zahlreicher theoretischer und experimenteller Untersuchungen. Die vorliegende Arbeit beschreibt Messungen, nach denen die Laufzeit von Mikrowellen durch einen eingeschnürten Hohlleiter (Tunnelstrecke) unabhängig von der Länge dieser Engstelle ist. Daraus folgen Gruppengeschwindigkeiten größer als die Lichtgeschwindigkeit. Die Experimente bestätigen erstmals die formale Analogie der Ausbreitung von Wellenpaketen in elektromagnetischen Wellenleitern und dem eindimensionalen quantenmechanischen Tunneln.
Reiche Ernte für die Atomphysik: Klare Sicht auf die Struktur höchstgeladener, schwerer Ionen —Ergebnisse vom Schwerionenspeicherring ESR
Authors: Mokler P. H.
Published: February 2013

Ursprünglich wurde der strukturelle Aufbau von atomaren Systemen vor allem durch die Spektroskopie von Wenig‐Elektronen‐Systemen — wie von H‐, He‐ und Li‐Atomen und bei steigender Kernladungszahl Z den entsprechenden ähnlichen ionischen Sequenzen mit ein, zwei bzw. drei Elektronen — erhellt. Allerdings war für sehr schwere Ionen der ungetrübte Blick auf die klare Struktur der Wenig‐Elektronen‐Ionen lange Zeit durch einen mit zunehmendem Z immer dichteren Schleier von immer mehr und fester gebundenen Elektronen verhüllt. Der neue Experimentier‐Speicher‐Ring „ESR”︁ bei der GSI erlaubt nun, in Verbindung mit dem Schwer‐Ionen‐Synchrotron „SIS”︁, den freien, unverhüllten Blick auf die Struktur der schwersten Wenig‐Elektronen‐Ionen bis hinauf zum H‐ähnlichen Uran, U91+. Ziel ist, relativistische und quantenelektrodynamische Effekte bei starken Zentralfeldern mit hoher Präzision zu vermessen. Es besteht die Hoffnung, durch das Studium quasi‐molekularer Stöße sogar im superschweren Z‐Bereich bis hin zu effektiven Z‐Werten von 184 die „atomare Struktur”︁ zu spektroskopieren. Ein weiteres, in die Zukunft weisendes Forschungsgebiet betrifft die Wechselwirkung zwischen Kern und Hülle bei hohem Z. Grundzustands‐Hyperfeinaufspaltung und der β‐Zerfall in gebundene Zustände ergeben völlig neue Einblicke in die Struktur und Physik von hochgeladenen, schweren Ionen.
Rückblick auf fünf Jahrzehnte Physik
Authors: Maier‐Leibnitz H. , Rechenberg H. , Ulbig S.
Published: February 2013

Der fünfzigste Jahrgang der Physikalischen Blätter ist ein willkommener Anlaß, die Entwicklung der Physik in Deutschland sowie der zugrundeliegenden Forschungsstrukturen über diesen Zeitraum einmal Revue passieren zu lassen. Wie kaum ein anderer ist dazu Professor Heinz Maier‐Leibnitz geeignet, der als Hochschullehrer, Institutsgründer und langjähriger Präsident der Deutschen Forschungsgemeinschaft sowohl die Physik als auch die Forschungslandschaft entscheidend mitgeprägt hat. In dem folgenden Gespräch mit Helmut Rechenberg und Stefan Ulbig beschreibt er aber nicht nur seine ganz persönlichen Erfahrungen aus dieser Zeit, sondern er bezieht darüber hinaus Position zu aktuellen Fragen wie: Ist Europas Forschung durch die Brüsseler Bürokraten bedroht? Forschen wir zuviel? Wie läßt sich die Qualität der Lehre verbessern?
Neutroneninterferometrie — ein Labor der Quantenmechanik
Authors: Rauch H.
Published: February 2013

Interferometrie mit elektromagnetischer und korpuskularer Strahlung hat stets hohe Aufmerksamkeit bei Physikern gefunden — nicht zuletzt deshalb, weil damit fundamentale Vorhersagen der Quantenmechanik verifiziert werden konnten und die meisten höchstempfindlichen Meßmethoden auf interferometrischen Prinzipien aufbauen. Mit dem Perfektkristall‐Neutroneninterferometer gelang es in den letzten Jahren, den magnetischen Josephson‐, den skalaren Aharonov‐Bohm‐ und den Aharonov‐Casher‐Effekt nachzuweisen. In all diesen Fällen wirkt keine klassische Kraft auf das Neutron, sondern der meßbare Phasenschub wird durch eine Beeinflussung des kanonischen Impulses verursacht. Bei großen Phasenschüben, die die Kohärenzlänge deutlich übersteigen, so daß im Ortsraum separierte Wellenpakete auftreten, konnte im Impulsraum eine markante Spektrumsmodulation beobachtet werden. Solche „Schrödinger‐Katzen”︁‐Zustände sind gegenüber Fluktuationen extrem empfindlich und zeigen bei gewissen Werten den aus der Quantenoptik bekannten „squeezing”︁‐Effekt. Ihre Untersuchung bietet einen Weg zu einem besseren Verständnis des quantenmechanischen Meßprozesses.
Röntgenemission und Aktivität kühler Sterne: Problemstellung und ROSAT‐Ergebnisse
Authors: Schmitt J. H. M. M.
Published: February 2013

Im Januar‐Heft der Physikalischen Blätter hat J. Trümper die reiche Ernte der ROSAT‐Himmelsdurchmusterung im Überblick vorgestellt und weitere Detailberichte angekündigt. Im folgenden Beitrag beschreibt J. Schmitt, wie ROSAT unser Wissen über stellare Koronen entscheidend erweitert hat. (E. D.)
Ungarn: Internationalität als Markenzeichen
Authors: Kiss D.
Published: February 2013

Wie in allen sozialistischen Ländern war auch in Ungarn die Forschung an Akademieinstituten konzentriert und von der universitären Ausbildung abgekoppelt. Diese künstliche Trennung zu beseitigen ist heute das Hauptanliegen der Reformen. Von existentieller Bedeutung für die Physik in Ungarn ist die Einbindung in internationale Kooperationen.
Brennstoffzellen —Renaissance nach 150 Jahren
Authors: Gajewski W.
Published: February 2013

Als Sir William Grove 1839 die Brennstoffzelle erfand, bei der, anders als bei den damals schon bekannten Batterien, die Brennstoffe — Wasserstoff und Sauerstoff — kontinuierlich nachgeführt werden, schien die Stromquelle für technische Anwendungen gefunden zu sein. Die erzielbaren Leistungen blieben jedoch zu gering. Mit der Entdeckung des dynamoelektrischen Prinzips durch Werner von Siemens 1866 und der anschließend konsequent vorangetriebenen Entwicklung von Generatoren versank die Brennstoffzelle energiewirtschaftlich gesehen in der Bedeutungslosigkeit. Nur bei einigen Spezialanwendungen ist sie in den letzten zwanzig Jahren wieder zum Einsatz gekommen. In allerneuester Zeit werden jedoch weltweit große Anstrengungen unternommen, Brennstoffzellen auch für den Einsatz im Kraftwerksbereich und sogar als Antrieb für Automobile zu entwickeln. Was ist der Grund für diese Renaissance nach mehr als 150 Jahren?
Rußland: Grundlagenforschung vor der Existenzfrage
Authors: Zelevinsky V. G. , Sokolov V. V.
Published: February 2013

Die Grundlagenforschung in Rußland leidet besonders stark unter dem Umbruch, in dem sich die Länder Osteuropas befinden. Schreckensmeldungen über vielversprechende Nachwuchswissenschaftler, die scharenweise in finanziell lukrativere Berufe abwandern, oder über Professoren, die sich durch Taxifahren über Wasser halten müssen, gehen durch die Medien. Vladimir G. Zelevinsky und Valentin V. Sokolov, beide Wissenschaftler aus dem Budker‐Institut für Kernphysik in Novosibirsk und derzeit im westlichen Ausland arbeitend, geben auf Bitten der Redaktion ihre ganz persönliche Einschätzung der Lage der Physik in Rußland.
Die Luttinger‐Flüssigkeit — neue Fragen und ein neues Modellsystem
Authors: Voit J.
Published: February 2013

Ein neues Experiment zum Tunneln von Elektronen beim Quanten‐Hall‐Effekt bestätigt im Detail die Beschreibung eindimensionaler Metalle als sog. Luttinger‐Flüssigkeit [1]. Damit rückt ein über dreißig Jahre altes Modell zur Beschreibung der stark wechselwirkenden Elektronen in eindimensionalen Systemen in den Blickpunkt des Interesses. In neuem Licht erscheinen auch kürzlich durchgeführte Experimente an eindimensionalen organischen Kristallen [2], die überraschenderweise auf extrem starke Wechselwirkung der Ladungsträger hindeuten.
Die Europäische Synchrotronstrahlungsanlage ESRF in Grenoble: ESRF nahm Nutzerbetrieb auf
Authors: Haensel R.
Published: February 2013

Mit der Europäischen Synchrotronstrahlungsanlage ESRF in Grenoble, die im September dieses Jahres ihren Nutzerbetrieb aufnahm, steht den Wissenschaftlern zum ersten Mal eine Synchrotronstrahlungsquelle der sog. 3. Generation für das Röntgengebiet zur Verfügung. Die neue Quelle wird eine Reihe von völlig neuartigen Experimenten in der Physik, Chemie, Materialkunde, Mikromechanik, Biologie, Medizin, Kristallographie und Metrologie ermöglichen. Herzstück der neuen Anlage ist der 6‐GeV‐Elektronen‐Speicherring mit einem Umfang von 850 Metern. In seinem Innern befinden sich 32 gerade Strecken, von denen 29 mit Wigglern und Undulatoren ausgerüstet werden können. Außerdem können über 20 Strahlrohre an die Ablenkmagnete angeschlossen werden. Auf diese Weise lassen sich insgesamt 30 ESRF‐Meßplätze und weitere, von externen Gruppen errichtete Meßstationen mit Synchrotronstrahlung bisher nicht gekannter Intensität versorgen.
Persönliches: Nachruf auf Sergei Polikanov
Authors: Armbruster P. , Specht H. J.
Published: February 2013

Am 2. September 1994 starb im Alter von 67 Jahren Professor Dr. Dr. h.c. Sergei Polikanov, Wissenschaftliches Mitglied der GSI Darmstadt und Honorarprofessor an der Universität Heidelberg.

Sergei Polikanov wurde 1926 in Moskau geboren. Ab 1944 studierte er Physik, zunächst am Moskauer Luftfahrt‐Institut, dann am Moskauer Institut für Technische Physik, wo er 1950 diplomierte. Seine wichtigsten Lehrer in dieser Zeit waren L. D. Landau und I. E. Tamm. Der sich anschließende Wechsel zum Moskauer Atomenergie‐Institut brachte die erste Berührung mit seinen späteren Hauptarbeitsgebieten, Kernspaltung und Schwerionen‐Reaktionen. Mit G. N. Flerov arbeitete er neben Experimenten mit Neutronen an Versuchen zur Synthese von Transuranen (vor allem von Z = 102 und 103), die dann ab 1958 im Vereinigten Institut für Kernforschung in Dubna weitergeführt wurden. Die Entdeckung des Elements Z = 102 (Nobelium) wurde dreißig Jahre später, dem Bericht einer IUPAC/IUPAP‐Kommission folgend, den damals durchgeführten Experimenten zugesprochen.
Zahlentheorie in der Physik
Authors: Schroeder M.
Published: February 2013

Entgegen vielfach geäußerten Ansichten findet die „ach so abstrakte”︁ Zahlentheorie neuerdings in verschiedenen Gebieten zahlreiche durchaus praktische Anwendungen. Einige besonders eindrucksvolle Anwendungen in der Physik beschreibt der folgende Beitrag: Sie reichen über die Verteilung der Resonanzen in einem Hohlraum und der Verbesserung der akustischen Qualität von Konzertsälen über fehlerkorrigierende Kodes und Tests der Allgemeinen Relativitätstheorie bis zur Untersuchung nichtlinearer dynamischer Systeme.
Stimulierte Brillouin‐Streuung in Glasfasern
Authors: Dämmig M. , Mitschke F.
Published: February 2013

Bei der Ausbreitung von Licht in Glasfasern treten zahlreiche nichtlineare Effekte auf. Derjenige mit der niedrigsten Schwellintensität ist die stimulierte Brillouin‐Streuung. Wir geben eine Übersicht über den aktuellen Stand des Verständnisses des Schwellverhaltens und der Dynamik dieses Prozesses. Es stellt sich heraus, daß er äußerst empfindlich auf Rückkopplungen in Form von Reflexionen von den Faserendflächen reagiert. Auswirkungen und Anwendungen der stimulierten Brillouin‐Streuung in Glasfasern im Bereich der Technik werden anhand einiger Beispiele erläutert.
Die innere Struktur des Protons: Farbneutrale Konstituenten im Nukleon — dem Pomeron auf der Spur
Authors: Bauerdick L. A. T. , Kowalski H. , Wolf G.
Published: February 2013

Diffraktive Prozesse bei der tiefinelastischen Streuung von Elektronen an Protonen mit HERA weisen auf die Existenz neuer farbneutraler Konstituenten im Proton. Sie eröffnen die Möglichkeit, die Eigenschaften des für diffraktive Prozesse postulierten Pomerons zu untersuchen und ein Verständnis für das Pomeron im Rahmen der QCD zu gewinnen.
Superluminale Eigenschaften von Wellenpaketen
Authors: Raithel G.
Published: February 2013

In einer ganzen Reihe von Arbeiten wurden in den letzten Jahren superluminale Effekte vorausgesagt und beobachtet. Der Beitrag zeigt, daß die in den verschiedenen Experimenten beobachteten Phänomene nicht dem Kausalitätsprinzip widersprechen. Oft existiert sogar eine anschauliche Begründung, weshalb die „Überlichtgeschwindigkeiten”︁ Scheingeschwindigkeiten darstellen, die sich auf Paare von Raum‐Zeit‐Punkten ohne kausalen Zusammenhang beziehen.
Neue Entwicklungen beim synergetischen Computer
Authors: Reimann D.
Published: February 2013

Der synergetische Computer, zunächst als Anwendung synergetischer Prinzipien mehr von akademischem Interesse, findet neuerdings Eingang in industrielle Anwendungen. Zugleich wurde sein Konzept erweitert, und Hardware‐Realisierungen durch Halbleiter zeichnen sich ab.
Diamant als Elektronikmaterial
Authors: Sauer R.
Published: February 2013

Synthetische Diamantschichten können heute in CVD‐Prozessen polykristallin mit hoher Qualität auf (001)‐Siliziumsubstraten abgeschieden werden; sie lassen sich p‐dotieren, und es gelingt mit ausgesuchten Metallen, ohmsche Kontakte wie auch gleichrichtende Schottky‐Übergänge herzustellen. Zusammen mit den extremen elektronischen Materialeigenschaften des Diamants haben diese Fortschritte lang gehegte Hoffnungen auf eine Diamantelektronik beflügelt. Diamant wird häufig sogar als überragendes Elektronikmaterial für Bauelemente bei hohen Temperaturen, Frequenzen, Leistungen und Packungsdichtungen dargestellt. Der Artikel berichtet über die jüngeren Entwicklungen und beleuchtet kritisch diese hohen Erwartungen.
Kosmische Strahlung — Teilchen mit Energien oberhalb von 1020 eV
Authors: Biermann P. L.
Published: February 2013

Mehrere Experimente haben jetzt einzelne Ereignisse nachgewiesen, die auf Teilchen der kosmischen Strahlung mit Energien jenseits von 1020 eV schließen lassen. Das ist um so bemerkenswerter als solche Teilchen durch die Wechselwirkung mit dem Mikrowellen‐Hintergrund nur aus geringen Entfernungen kommen können (etwa maximal 50 Mpc). In einer solchen Entfernung sollten wir aber alle möglichen Kandidaten kennen, die in der Lage sein könnten, Teilchen zu so extremen Energien zu beschleunigen. Das bedeutet, daß es sich entweder um exotische Teilchen handelt, oder um normale Teilchen aus dem Zerfall exotischer Teilchen wie etwa „Cosmic Strings”︁. Es kämen aber auch Neutrinos oder Photonen oder eben doch Protonen oder schwere Kerne in Frage. Die Erforschung der Natur der Teilchen, ihrer möglichen Herkunft und der Mechanismen ihrer Beschleunigung verspricht spannend zu werden.
Korrelierte Fermionen in hohen Dimensionen
Authors: Metzner W.
Published: February 2013

In Spinsystemen wie dem Ising‐ oder Heisenberg‐Modell liefert die Weisssche Mean‐Field‐Theorie eine Näherungslösung, die in hohen Dimensionen d immer genauer wird, und im Limes d → ∞ sogar exakt. In wechselwirkenden Fermi‐Systemen hingegen sind die gängigen Mean‐Field‐Theorien, darunter insbesondere die Hartree‐Fock‐Näherung, auch in hohen Dimensionen im allgemeinen unzureichend. Erst kürzlich führte die gezielte Analyse wechselwirkender Fermi‐Systeme im Limes d → ∞ zur Entwicklung einer in hohen Dimensionen exakten Mean‐Field‐Theorie. Das mittlere Feld in dieser Theorie hat zwangsläufig dynamischen Charakter, im Gegensatz zum statischen Feld in der einfacheren Hartree‐Fock‐Näherung. Dieser neue Zugang führte zu einem großen Fortschritt bei vielen, zum Teil auch sehr alten, Problemen stark korrelierter Fermi‐Systeme. Das bisher spektakulärste Ergebnis hierbei ist die Formulierung der ersten konsistenten Mean‐Field‐Theorie des korrelationsinduzierten Mottschen Metall‐Isolator‐Übergangs.
Physics at the frontiers of extremely high laser intensity
Authors: Key M. H.
Published: February 2013

Experiments with focused intensity of laser light exceeding 1019 Wcm−2 have recently become possible through exploitation of new laser techniques and materials. The rate of advance is rapid and petawatt (1015 W) power with focused intensity upto 1021 Wcm−2 is only a year or two away. — In this review I will summarise the main features of state of the art lasers designed for high power and intensity using as illustrations chirped pulse amplification (CPA) operation of the infrared Nd glass laser (Vulcan) and both CPA and Raman laser operation of the ultraviolet KrF laser (Sprite) at the Rutherford Appleton Laboratory in the UK. These laser systems delivering upto 1019 Wcm−2 in focused beams, are enabling research investigations at the highest intensities currently available. — I will present also highlights of current research using these lasers in the fields of XUV harmonic generation, X‐ray laser development and studies underlying a new concept of fast ignition of thermonuclear fusion.
Der Endspurt: Zu den Hintergründen der Entscheidung für den Bombenabwurf auf Hiroshima und Nagasaki
Authors: Goldberg S.
Published: February 2013

Als vor fünfzig Jahren, am 6. und 9. August 1945, US‐amerikanische Atombomben die japanischen Städte Hiroshima und Nagasaki zerstörten, wurde dieser Einsatz offiziell damit begründet, auf diese Weise die japanische Kapitulation erzwungen und eine verlustreiche Invasion der japanischen Hauptinsel unnötig gemacht zu haben. Daß es bei den Atombombenabwürfen aber nicht nur um die Rettung von (amerikanischen) Menschenleben ging, sondern auch um Machtpolitik — ein rasches Kriegsende mußte die Teilhabe der Sowjetunion am Sieg über Japan minimieren ‐, darauf hatten amerikanische Historiker schon seit den sechziger Jahren hingewiesen (vergl. z. B. G. Alperovitz: „Trumpfkarte im Spiel gegen Stalin”︁, DIE ZEIT vom 14. Juli 1995, S. 28)

Einen weiteren Aspekt dieser bis heute anhaltenden Debatte über die Hintergründe des Atombombeneinsatzes behandelt der nachstehende Artikel des amerikanischen Wissenschaftshistorikers Stanley Goldberg: Auch die zivilen und militärischen Verantwortlichen des Manhattan‐Projekts selbst hatten ein großes Interesse an einem „erfolgreichen”︁, d. h. militärischen Einsatz der Bombe. Nur so konnten sie aus ihrer Sicht ihr Ansehen wahren und peinlichen Befragungen durch den Kongreß entgehen. Dies belegt Goldberg anhand seiner intimen Kenntnis des amerikanischen Atombombenprojekts und des Lebens von General Leslie R. Groves (eine Biographie dieses militärischen Leiters des Manhattan‐Projekts von Goldberg steht kurz vor dem Abschluß).

Der vorliegende Aufsatz beleuchtet aber nicht nur den historischen Aspekt des beispiellosen Unternehmens der ersten amerikanischen Atombombe, sondern greift zudem in eine sehr aktuelle und höchst brisante Debatte ein, die derzeit in der amerikanischen Öffentlichkeit entbrannt ist: Im Frühjahr dieses Jahres mußte eine geplante Ausstellung zum Atombombenabwurf im Washingtoner Air and Space Museum der Smithsonian Institution abgesagt werden, weil den Kritikern die differenzierte Art und Weise, wie man dort das Ereignis hinterfragen und analysieren wollte, zu weit ging. Goldberg, der zum wissenschaftshistorischen Beraterstab dieser Ausstellung gehörte, mochte den alsbald gefundenen und von „political correctness”︁ geprägten Kompromiß nicht mittragen und erklärte seinen Rücktritt von dieser Funktion. Der Kompromiß besteht darin, an das Ereignis zu erinnern, indem lediglich die „Enola Gay”︁ ausgestellt wird, also jenes Flugzeug, aus dem heraus die Hiroshima‐Bombe abgeworfen wurde. (Red.)
Sonolumineszenz
Authors: Lohse D.
Published: February 2013

Was Sonolumineszenz (SL) ist, erklärt sich schon fast aus dem Namen: Schall wird in Licht verwandelt! Schall in Licht? Ist das energetisch überhaupt möglich? Selbst die für SL notwendigen starken Schallfelder haben nur eine Energiedichte von etwa 10−12 eV/Molekül, während die emittierten Photonen im eV‐Bereich liegen. Mithin müßte die Energiedichte um zwölf Größenordnungen verstärkt werden! Wie kann es dazu kommen? Wie wurde dieses Phänomen entdeckt? Warum ist der Parameterbereich, in dem es auftritt, so klein? Und was sind mögliche Anwendungen?
Holz und Knochen — intelligente Werkstoffe der Natur
Authors: Fratzl P.
Published: February 2013

Holz und Knochen sind komplexe, hierarchisch aufgebaute Strukturen, die aus Faserverbundmaterialien bestehen. Holz ist in diesem Sinne ein Zellulosefaserverbund in einer amorphen Polymermatrix und Knochen ein Proteinfaserverbund mit eingelagerten Keramikteilchen. Während schon lange bekannt ist, daß der hierarchische Aufbau von Knochen und Holz die mechanischen Eigenschaften dieser Stoffe optimiert, so stellt sich mittlerweile heraus, daß auch das Material selbst sich in seiner mikroskopischen Struktur auf äußere mechanische Belastungen optimal einstellen kann.
Wie versteht man chaotisches Verhalten bei getriebenen nichtlinearen Oszillatoren?: Herrn Professor Friedrich Hund zu seinem 100. Geburtstag am 4. Februar 1996 gewidmet
Authors: Eilenberger G.
Published: February 2013

Für das physikalische Denken Friedrich Hunds, seine bahnbrechenden Arbeiten und seine unnachahmliche klare Art zu lehren und Dinge auf den Punkt zu bringen, war charakteristisch, daß er physikalische Sachverhalte im Detail „verstehen”︁ wollte; nicht nur mathematisch oder logisch herleiten (oder, was früher nur selten möglich war, numerisch ausrechnen), sondern in einer anschaulichen Weise begreifen, wobei die Verwendung geeignet zu konstruierender Modelle eine wichtige Rolle spielte. Es ist gar nicht einfach zu definieren, was dieses „Verstehen”︁, welches er von Prüflingen und Mitarbeitern gleichermaßen erwartete, genau bedeutet; aber wie man es oft mühsam erarbeitet, das hat er in den stundenlangen Sitzungen seiner Göttinger Theorieseminare zwischen 1957 und 1964 seinen Schülern nachhaltig vermittelt. Nichtverstandene Physik — auch bei korrekter Herleitung! — war einfach keine gute theoretische Physik, und vieles, was heute als formelmäßiges oder mit Großrechnern „simuliertes”︁ Ergebnis veröffentlicht und als neue Erkenntnis „verkauft”︁ wird, hätte in Hunds Augen bestenfalls Gnade gefunden als Rohmaterial, an dem das Denken erst anzusetzen hat. — Ich möchte im folgenden ein solches Bemühen um „Verständnis”︁ an einer einfachen Fragestellung der nichtlinearen Dynamik skizzieren. Es wurde von Klaus Schmidt als meinem Doktoranden und mir gemeinsam erarbeitet [1], [2].
Physik auf fraktalen Strukturen
Authors: Bunde A.
Published: February 2013

Viele in der Natur vorkommenden Strukturen sind innerhalb gewisser Längenskalen selbstähnlich. In diesem Beitrag werden theoretische Modelle zur Beschreibung einiger dieser „fraktalen”︁ Strukturen erläutert und Konzepte vorgestellt, mit denen sie sich klassifizieren lassen. Schließlich wird diskutiert, wie sich Transport‐ und Schwingungseigenschaften solcher Strukturen in charakteristischer Weise von den Eigenschaften geordneter Strukturen unterscheiden.
Nanodrähte auf Metalloberflächen
Authors: Himpsel F. J.
Published: February 2013

Fortschritte in der Oberflächenphysik machen es möglich, künstliche Kristalle mit einer Präzision von wenigen Nanometern herzustellen. Es entstehen Festkörper mit neuen Eigenschaften, die sich z. B. in magnetischen Sensoren nutzen lassen. Eindimensionale Streifenstrukturen können durch Dekorieren von gestuften Oberflächen hergestellt werden. Um das Wachstumsverhalten zu beobachten, wurde eine elementspezifische Version der Tunnelmikroskopie entwickelt.
Das Feuer im Computer und im Laserlicht
Authors: Buschmann A. , Wolfrum J. , Maas U. , Warnatz J.
Published: February 2013

Es gibt wenige Dinge, ohne die man sich die Existenz des Menschen nicht vorstellen könnte. Zu ihnen zählt zweifellos das Feuer. Verbrennungsforschung hat daher eine lange Geschichte. Nachdem Prometheus der Menschheit das Feuer brachte, schickte Zeus nach der griechischen Sage Pandora mit ihrer berühmten Büchse. Das wird heute immer deutlicher. Derzeit werden jährlich fossile Energievorräte verbraucht, die sich in einigen hunderttausend Jahren gebildet haben. Die hierbei entstehenden Schadstoffe, wie z. B. Schwefel‐ und Stickoxide, führen zu meist unerwünschten Veränderungen in der Atmosphäre und Biosphäre der Erde [1]. Auch das freigesetzte CO2 wird nur relativ langsam wieder aus der Atmosphäre entfernt [2]. Trotz aller Bemühungen um alternative Energiequellen beruhen jedoch immer noch etwa 90% der Weltenergieversorgung auf der Nutzung von Verbrennungsprozessen. Durch rasches Handeln bei der Optimierung von technischen Verbrennungsprozessen können langfristige Folgen abgemildert werden [3].
Spektroskopie mit Neutrinos — Resultate von KARMEN
Authors: Zeitnitz B.
Published: February 2013

Das tonnenschwere Experiment KARMEN am Protonenbeschleuniger des Rutherford Appleton Laboratoriums ist eine einzigartige Detektoranlage zum Studium von neutrino‐induzierten Kernreaktionen. Mit seiner bisher von keinem anderen Detektor erreichten Nachweiswahrscheinlichkeit für massive, schwach wechselwirkende Teilchen, erlaubt KARMEN, Reaktionen mit Wirkungsquerschnitten bis zu 10−42 cm2 nachzuweisen. Damit werden Variablen der Messung zugänglich, die sowohl für Tests des Standardmodells der elektroschwachen Wechselwirkung als auch als astrophysikalische Eingangsgrößen von großem Interesse sind. Seit 1990 wurden etwa 1500 neutrino‐induzierte Reaktionen am 12C beobachtet. KARMEN gestattet auch Aussagen über mögliche Neutrinooszillationen: Bislang gibt es in diesem Experiment keine Evidenz dafür. Noch ohne Erklärung sind die mit KARMEN gemessenen Anomalien im Zeitspektrum der Ereignisse. Dabei könnte es sich um einen ersten Hinweis auf ein massives, schwach wechselwirkendes Supersymmetrieteilchen handeln. (Red.)
Bose‐Einstein‐Kondensation in einem Gas von Natrium‐Atomen
Authors: Ketterle W. , Mewes M.‐O.
Published: February 2013

In einer neuartigen Atomfalle konnten wir Bose‐Einstein‐Kondensation von Natrium‐Atomen beobachten. Hiermit ist es innerhalb von wenigen Monaten einer zweiten Gruppe gelungen, in einem unabhängigen Experiment dieses Phänomen nachzuweisen. Die wesentlich kürzeren Kühlzeiten und die stark erhöhte Zahl von kondensierten Atomen sind wichtige Voraussetzungen für zukünftige Experimente.
Photonische Bandstruktur in makroporösem Silizium
Authors: Grüning U. , Lehmann V. , Eberl U.
Published: February 2013

Photonische Kristalle sind künstliche dielektrische Strukturen, die eine starke Variation des Brechungsindexes mit einer Periodizität in der Größenordnung der Lichtwellenlänge zeigen. Diese Kristalle sind für Lichtstrahlen das Analogon zu den Halbleitern für Elektronen und lassen sich ebenso maßschneidern. So kann in solchen Strukturen eine photonische Bandlücke existieren, d. h. ein Frequenzbereich, in dem die Ausbreitung elektromagnetischer Strahlung für mehrere Raumrichtungen verboten ist. Auch lassen sie sich wie Halbleiter gezielt mit Defekten „verunreinigen”︁. Beides verspricht eine verstärkte Beeinflussung des elektromagnetischen Feldes und neuartige optische Effekte. Wegen der notwendigen Strukturierung im Subwellenlängenbereich liegen photonische Kristalle für infrarotes und sichtbares Licht jedoch an der Grenze des heute Machbaren. Elektrochemische Makroporenbildung in Silizium ist ein vielversprechender Weg zur Herstellung von zweidimensionalen photonischen Bandstrukturen, da sich mit dieser Technik sehr gleichmäßige Gitter realisieren lassen.
Optisch strukturierte Flüssigkeitskristall‐Anzeigen mit großem Blickwinkelbereich
Authors: Schadt M.
Published: February 2013

Bei allen handelsüblichen Flüssigkristallanzeigen (LCDs) werden noch heute die Flüssigkristalle durch Reiben der Substrate orientiert. Ein großer Nachteil dieser Methode ist die starke Blickwinkelabhängigkeit der Anzeigen, die sogar mit Kontrastinversion einhergehen kann. Eine neuartige Orientierung an optisch generierten und strukturierten Photopolymersubstraten erlaubt es, LCDs mit wesentlich größerem Blickwinkelbereich herzustellen.
Quantum Field Theory: Renormalization and the renormalization group
Authors: Zinn‐Justin J.
Published: February 2013

In the last twenty years experiments at accelerators have established with increasing accuracy the Standard Model of the weak, electromagnetic and strong interactions, a (non‐abelian) generalization of quantum electrodynamics (QED). This model is based on a mathematical structure, quantum field theory (QFT) which is a relativistic extension of quantum mechanics. An essential ingredient in the construction of the Standard Model has been that the corresponding local field theory be renormalizable, i.e. that a recipe called renormalization can be applied which allows physical results to be extracted from a theory which is affected by unavoidable short‐distance or large‐momentum divergences.
Gepulste Hochfeld‐Elektronenspin‐Resonanz: Anwendungen in der Photosyntheseforschung
Authors: Möbius K. , Prisner T. F. , Rohrer M.
Published: February 2013

In der aktuellen Photosyntheseforschung interessieren vor allem die Elektronentransferreaktionen der Ladungstrennung und ‐rekombinationen, die unmittelbar nach Lichteinfall ablaufen. Ein Elektron springt dabei eine Kette von Farbstoffmolekülen entlang, die in einer Protein‐matrix eingebettet sind, und liefert die elektrochemische Energie für die nachgeschalteten chemischen Dunkelreaktionen zur CO2‐Assimilation. Zur Aufklärung der Elektronentransfer‐Schritte werden mit Erfolg Elektronenspin‐Resonanz (EPR)‐Experimente durchgeführt, in denen nach einem kurzen Laserblitz die Strukturen und dynamischen Eigenschaften der am Ladungstransfer beteiligten Molekülzustände gemessen werden. Das in Berlin von den drei Autoren entwickelte gepulste Hochfeld‐EPR‐Spektrometer arbeitet bei zehnfach höheren Mikrowellenfrequenzen und Magnetfeldern als bisherige kommerzielle Geräte. Dadurch wird es möglich, an winzigen Probenmengen auf wenige milliardstel Sekunden genau die lichtinduzierten Reaktionen zu untersuchen und die Struktur der Reaktionspartner zu bestimmen, was für ein Verständnis komplexer biophysikalischer Prozesse unerläßlich ist. In Deutschland ist dieses Hochfeld‐Gerät bisher einzigartig.
Pyroelektrische Felder und der photorefraktive Effekt
Authors: Buse K.
Published: February 2013

Photorefraktive Kristalle gewinnen u. a. für die holographische Speicherung und für Anwendungen in der optischen Nachrichtentechnik zunehmend an Bedeutung. Diese Kristalle setzen Lichtmuster über einen mehrstufigen, reversiblen Prozeß in Brechungsindexmuster um. Dabei werden Ladungsträger umverteilt, Raumladungsfelder entstehen, und aufgrund des elektrooptischen Effekts ändert sich der Brechungsindex. Erst in jüngster Vergangenheit hat man entdeckt, daß bei hohen Lichtintensitäten ein zusätzlicher Mechanismus wirkt: Der Kristall erwärmt sich in den beleuchteten Bereichen merklich, und durch den pyroelektrischen Effekt entstehen Felder, die die Umverteilung der beweglichen Ladungsträger forcieren. Dadurch läßt sich die Photoempfindlichkeit um mehr als eine Größenordnung steigern.
Neudefinierung des Physikunterrichts — Michel Hulins Buch Le mirage et la nécessité
Authors: Sievers H.
Published: February 2013

Der folgende Beitrag faßt Untersuchungsergebnisse und Thesen des französischen Physikers Michel Hulin zur Situation des Physikunterrichts in Frankreich zusammen, die — etwas schwer erschließbar — in einem nachgelassenen Werk Hulins niedergeschrieben sind. Vieles deckt sich mit Beobachtungen hierzulande, und auch Hulins Lösungsansätze finden sich in der fachdidaktischen Diskussion im deutschen Sprachraum und sogar in den neugefaßten Rahmenplänen einiger Bundesländer wieder. Die Auseinandersetzung mit den französischen Bestrebungen ist nicht nur im Hinblick auf die Gegebenheiten im deutschen Sprachraum wünschenswert, sondern vor allem im Sinne des Europagedankens. Um innereuropäisch unbegrenzte Mobilität gewährleisten zu können, müssen nicht nur Sprachbarrieren überwunden, sondern vor allem auch die naturwissenschaftlichen Lehrprogramme der EU Mitgliedstaaten miteinander verglichen und aneinander angepaßt werden.
Si1‐yCy‐Legierungsschichten — ein neuartiges Halbleitermaterial
Authors: Brunner K. , Winter W. , Eberl K.
Published: February 2013

Die optischen und elektronischen Eigenschaften von Heteroschichtsystemen aus Verbindungshalbleitern der III. und V. Hauptgruppe lassen sich mit geeigneten Epitaxieverfahren gezielt einstellen. Diese Möglichkeit wird in neuartigen Transistoren, Detektoren und Laserdioden ausgenutzt. Den in der Mikroelektronik bedeutendsten Halbleiter Silizium, als Gruppe‐IV‐Element, konnte man bisher nur durch Zugabe von Germanium erfolgreich modifizieren und dadurch sehr schnelle Transistoren mit Si1‐xGex‐Legierungsschichten realisieren. Die Möglichkeiten erweitern sich wesentlich, wenn man Kohlenstoff beimischt. Die reduzierte intrinsische Gitterkonstante und die starke Absenkung der Leitungsbandkante in Si1‐yCy‐Legierungen sind Eigenschaften, die zum Si1‐xGex‐Materialsystem gewissermaßen komplementär sind. Sie stellen vielfältige elektronische und optoelektronische Anwendungen für Si1‐yCy‐ und für ternäre Si1‐x‐yGexCy‐Legierungen auf herkömmlichen Si‐Substraten in Aussicht.
Halbleiterforschung in den 50er Jahren: Anwendungsorientierte Forschung und Zukunftstechnologie
Authors: Ehrenreich H.
Published: February 2013

Die heute populäre Unterscheidung zwischen „strategisch‐gerichteter”︁ und „neugier‐getriebener”︁ Forschung ist fragwürdig und wenig zielführend. Das läßt sich unter anderem am Beispiel der Entwicklung der Halbleiterforschung in den 50er Jahren belegen, die wesentlich von großen Industrielaboratorien vorangetrieben worden ist. Welche Lehren lassen sich daraus auf heutige Verhältnisse übertragen?
Wie Moleküle „explodieren”︁
Authors: Werner U. , Lutz H. O.
Published: February 2013

Moleküle, die durch energiereiche Strahlung mehrfach ionisiert wurden, können auf kurzen Zeitskalen in mehrere Fragmente zerfallen. Die Ionisation und die „Explosion”︁ zu beschreiben ist ein schwieriges theoretisches Problem, das unter Einsatz aufwendiger quantenchemischer Methoden bearbeitet werden muß. Im Experiment erlaubt der orts‐ und zeitaufgelöste Nachweis aller Fragmente die kinematisch vollständige Rekonstruktion des Zerfallsprozesses. Das hierfür notwendige spezielle Detektorsystem hat auch andere interessante Anwendungsmöglichkeiten, z. B. zur ortsauflösenden Grenzflächenanalyse.
Devisenmärkte und Turbulenz
Authors: Breymann W. , Ghashghaie S. , Peinke J. , Talkner P.
Published: February 2013

Das geläufige Wort von den „Turbulenzen am Devisenmarkt”︁ ist in einem ungeahnten Sinn zutreffend: Wie Untersuchungen von Physikern und Statistikern zeigen, weisen Kursentwicklungen an Devisenmärkten und Geschwindigkeitsverteilungen in turbulenten Strömungen verblüffende Gemeinsamkeiten auf. Das aus der Turbulenztheorie bekannte Kaskadenmodell der Energieübertragung von großen auf kleine Wirbel hat ebenso ein Analogon „auf dem Parkett”︁ wie die Belastung einer Flugzeugtragfläche in turbulenter Luftströmung. Absturz hier, Zahlungsunfähigkeit dort — hat auch hier die Umgangssprache schon längst vereint, was dem gleichen Gesetz gehorcht?
Miniatur‐Radarsensoren auf Siliziumbasis
Authors: Russer P.
Published: February 2013

Monolithisch integrierte Millimeterwellenschaltungen auf Siliziumbasis sind geeignet, der Millimeterwellentechnik neue Anwendungsbereiche in der Kommunikation und der Sensorik zu erschließen. Insbesondere läßt sich mit ihnen ein Miniaturradar verwirklichen, das in der Automatisierungs‐ und Fahrzeugtechnik zur Geschwindigkeits‐ und Abstandsmessung eingesetzt werden kann. Zu einem bedeutenden Einsatzgebiet solcher Sensoren könnte die Auslösung von Seitenairbags werden.
Energie, Wirtschaftswachstum und technischer Fortschritt
Authors: Kümmel R. , Lindenberger D. , Eichhorn W.
Published: February 2013

Das Wachstum industrieller Wertschöpfung in den USA, Japan und Deutschland während dreier Dekaden wird ökonometrisch beschrieben. Dabei tritt die Energie den Produktionsfaktoren Kapital und Arbeit als gleichberechtigter Partner zur Seite. Man erhält gute Übereinstimmung zwischen Theorie und Empirie, auch und gerade in den Rezessionszeiten nach der ersten und der zweiten Ölpreisexplosion, indem man die relativen Beiträge der Produktionsfaktoren zur Wertschöpfung technologisch‐empirisch bestimmt und nicht, wie sonst üblich, den jeweiligen Kostenanteilen gleichsetzt. Die sog. Produktionselastizität der Energie, d. h. — grob gesagt — der prozentuale Zuwachs der Wertschöpfung bei einprozentigem Zuwachs des Energieeinsatzes, ist im zeitlichen Mittel mit rund 0,5 in etwa so groß wie die entsprechenden Elastizitäten von Kapital und Arbeit zusammen. Auf diese Weise wird ein wesentlicher Teil des mit wachsender Automation verbundenen technischen Fortschritts erfaßt. Die zweite Komponente technischen Fortschritts zeigt sich in zeitweiligen Änderungen der im Modell auftretenden Technologieparameter, die auf deutliche Effizienzverbesserungen der Energieumwandlungstechniken nach der ersten Ölpreisexplosion hinweisen. Zwei zukünftige Entwicklungspfade, mit energietechnischen Innovationen und ohne, werden diskutiert.
Eine Wanderdüne als Soliton? Sichelförmige Einzeldünen (Barchane) zeigen verblüffende dynamische Eigenschaften
Authors: Besler H.
Published: February 2013

Wüstendünen werden häufig mit Meereswellen verglichen. Ihre Entstehungsprozesse haben jedoch nichts miteinander zu tun. — Nachdem im Zusammenhang mit der Nichtlinearen Dynamik die Solitonen als Ergebnis spontaner Selbstorganisation ins nähere Blickfeld gerückt sind, deutet sich jedoch auf anderer Ebene eine Verwandtschaft an: Die einzige echte Wanderdüne, der wüstenweit eher seltene Barchan, scheint alle Eigenschaften eines Solitons zu besitzen.
Sonnenradiometrie mit SUMER auf SOHO
Authors: Schühle U. , Wilhelm K. , Hollandt J. , Curdt W.
Published: February 2013

Am 2. Dezember 1995 wurde das Sonnenobservatorium SOHO (Solar and Heliospheric Observatory) an Bord einer Atlas‐IIAS‐Rakete vom Cape Canaveral gestartet. Im Februar 1996 erreichte SOHO seine vorgesehene Beobachtungsposition. Bereits seit Januar 1996 liefern die zwölf Instrumente der Raumsonde nahezu ununterbrochen Daten von unserem Zentralgestirn, die in ihrer Vollständigkeit und Qualität alle bisherigen Sonnenmissionen übertreffen. Eines dieser Instrumente ist SUMER (Solar Ultraviolet Measurements of Emitted Radiation), das mit bisher unerreichter spektraler und räumlicher Auflösung quantitative Strahlungsmessungen der äußeren Sonnenatmosphäre im vakuum‐ultravioletten Spektralbereich ermöglicht.
Hochauflösende Photoemissionsmikroskopie mittels Synchrotronstrahlung
Authors: Schönhense G. , Schneider C. M.
Published: February 2013

Die schon Anfang der dreißiger Jahre von Brüche entdeckte Emissions‐Elektronenmikroskopie bei Anregung mit Licht und Verwendung einer sog. Kathodenlinse erlebt durch die Verfügbarkeit von Synchrotronstrahlung mit hoher Brillanz einen gewaltigen Aufschwung. Während frühere Anwendungen dieser Photoemissionsmikroskope hauptsächlich auf der lateralen Variation der lokalen Austrittsarbeit beruhten, kommt bei Anregung mit durchstimmbarer Röntgenstrahlung die Möglichkeit der elementselektiven Abbildung hinzu. Ist die Strahlung darüber hinaus noch zirkular polarisiert, so läßt sich der magnetische Zirkulardichroismus zur Domänenmikroskopie ausnutzen. Durch parallele Bilderfassung sind Experimente in Echtzeit möglich: Die Auflösung liegt um 25 nm bei der Schwellen‐Photoemission und z. Zt. bei etwa 120 nm bei Anregung mit Synchrotronstrahlung.
Das 7. Landau‐Seminar: Ende und Neubeginn?/Horizonterweiterung in den Naturwissenschaften — Das „Frontiers of Science”︁‐Konzept/Das Deutsch‐Amerikanische Akademische Konzil (DAAK)
Authors: Selke W. , Belz J.
Published: February 2013

In Stille hat sich eine neue Form wissenschaftlicher Tagungen mit fachübergreifendem Charakter etabliert: Symposien zu den „Frontiers of Science (FOS)”︁ entwickeln eine eigene Dynamik und bringen hochkarätige junge Wissenschaftler unterschiedlicher Fachdisziplinen aus verschiedenen Nationen ins Gespräch über den Systemstand naturwissenschaftlicher Forschung. Die Stiftung Deutsch‐Amerikanisches Akademisches Konzil (DAAK) fördert seit drei Jahren die „German‐American Symposia on Frontiers of Science (GAFOS)”︁.
Magnetohydrodynamik
Authors: Thess A. , Gerbeth G.
Published: February 2013

Der Traum von magnetohydrodynamischen (MHD‐)Generatoren und MHD‐Schiffsantrieben hat sich nicht erfüllt. Die magnetisch gesteuerte Kernfusion läßt auf sich warten. Doch die Stille trügt: MHD‐Technologien halten erfolgreich Einzug in Metallurgie und Verfahrenstechnik, MHD‐Experimente eröffnen neue Perspektiven für die nichtlineare Physik und Turbulenzforschung, und selbst das klassische Problem der Entstehung des Erdmagnetfeldes scheint seiner experimentellen Verifikation nahe zu sein.
SO(5)‐Theorie der Hochtemperatur‐Supraleitung: ein neues Symmetriekonzept in der Festkörperphysik
Authors: Hanke W. , Eder R. , Arrigoni E.
Published: February 2013

Hochtemperatur‐Supraleiter (HTSL) zeigen in ihrem Phasendiagramm immer gemeinsam Antiferromagnetismus und Supraleitung. Kürzlich wurde eine neue Theorie vorgeschlagen, nach der die beiden auf den ersten Blick so unterschiedlichen Phasen „zwei Seiten ein‐ und derselben Medaille”︁ sind. Sie werden durch ein gemeinsames Symmetrieprinzip, die SO(5)‐Symmetrie, vereinheitlicht. Inzwischen gelang es zu zeigen, daß dieses Symmetrieprinzip von mikroskopischen Modellen erfüllt wird, die die wichtigsten experimentellen Ergebnisse im Normalzustand einschließlich dem Antiferromagnetismus beschreiben. Aus der SO(5)‐Symmetrie folgt dann zwangsläufig, daß diese Modelle auch d‐Wellen‐Supraleitung zeigen. Daraus leitet sich eine mikroskopische Beschreibung des komplexen Phasendiagramms der HTSL von der isolierenden, antiferromagnetischen Phase über die supraleitende Phase bis zur metallischen Phase im Normalzustand ab.
Elektronische Bildwandlung: Fortschritte bei Charge Coupled Devices (CCD) und Active Pixel Sensors (APS)
Authors: Strüder L. , von Zanthier C.
Published: February 2013

Seit der Entwicklung der ersten CCD‐Bauelemente (Charge Coupled Device) bei Philips [1] und AT&T [2] in den Jahren 1969 und 1970 hat der CCD seinen Siegeszug als der optoelektronische Bildwandler angetreten. Hauptschrittmacher ist dabei die Anwendung im Video‐ und TV‐Sektor, in dem Film und Vidikon‐Bildwandlerröhre durch die kompakten CCD‐Sensoren auf Siliziumbasis ersetzt werden. Dieser Umbruch durchdringt mit kleiner werdenden Kameras und stetig fallenden Preisen immer mehr Bereiche des täglichen Lebens, aber auch der wissenschaftlichen Anwendungen. Parallel zu den CCDs hat in den letzten Jahren das Gebiet der Aktiven‐Pixel‐Sensorik (APS) große Fortschritte gemacht, die in einigen Anwendungen die CCDs bald ersetzen könnten [3].
El Niño/Southern Oscillation
Authors: Latif M.
Published: February 2013

Die stärkste natürliche Klimaschwankung auf Zeitskalen von einigen Monaten bis zu mehreren Jahren ist das El Niño/Southern Oscillation‐Phänomen (ENSO). Obwohl ENSO seinen Ursprung im tropischen Pazifik hat, beeinflußt es nicht nur das tropische Klima, sondern auch das Weltklima. Außerdem besitzt ENSO weitreichende Auswirkungen auf die tropischen Ökosysteme und auf die Volkswirtschaft verschiedener Staaten, vor allem in den Tropen. ENSO ist daher nicht nur von besonderem wissenschaftlichen, sondern auch von großem öffentlichen Interesse.