bluuebunny/crossref_metadata_2025 huggingface dataset:
Faser‐Bragg‐Gitter: frequenzselektive Faserelemente mit maßgeschneiderten Eigenschaften
Authors: Hagemann V. , Rothhardt M. , Müller H.‐R. , Bartelt H.
Published: February 2013

Faser‐Bragg‐Gitter eröffnen eine neue Möglichkeit, über eine optische Strukturierung des Kerns von Lichtleitfasern deren spektrales Transmissionsverhalten flexibel zu gestalten. Die erforderlichen Herstellungstechnologien werden inzwischen so gut beherrscht, daß sich den Faser‐Bragg‐Gittern die unterschiedlichsten Anwendungsbereiche etwa in der Telekommunikation, der optischen Sensorik und der Lasertechnik erschließen. Die kommerzielle Umsetzung dieser Forschungsergebnisse ist jetzt in vollem Gange.
Gammastrahlung aus dem Kosmos
Authors: Schönfelder V.
Published: February 2013

Gammastrahlen‐Astronomie erlebt derzeit eine Blütezeit. Das Compton‐Observatorium der NASA, das sich seit 1991 im Weltraum befindet, hat uns eine Fülle neuer Erkenntnisse beschert. Wir haben gelernt, daß der Himmel reich an Hochenergie‐Phänomenen ist und daß es vor allem die kompaktesten und energiereichsten Objekte im Universum sind, die Gammastrahlung aussenden. In der Gammaastronomie geht es vor allem um Neutronensterne, stellare und massive Schwarze Löcher und um Supernova‐Explosionen. Wir haben erfahren, daß manche dieser Objekte ihr Leuchtkraft‐maximum im Gammastrahlen‐Bereich haben. Es ist daher unmöglich, die Physik dieser Objekte zu verstehen, ohne ihre Gammastrahlungseigenschaften zu kennen. Die Gammaastronomie hat sich inzwischen zu einem voll integrierten Bestandteil der Astronomie und Astrophysik entwickelt.
Riesenmagnetowiderstand — Transfer in die Anwendung
Authors: Reiss G. , Brückl H. , Hütten A.
Published: February 2013

Die Entdeckung des Riesenmagnetowiderstands löste eine fieberhafte Forschungsaktivität bei nanoskaligen, magnetischen Schichtsystemen aus, die bereits zu ersten Anwendungen bei der Sensorik und der Informations‐ und Speichertechnologie geführt hat. „Spintransistoren”︁ könnten in der Zukunft den Grundstein für eine neue Nanoelektronik, die „Magnetoelektronik”︁, legen.
Eine überraschende Eigenschaft von Plexiglas: Elliptisch polarisiertes Licht sichtbar gemacht – optische Verzögerungsplatten von der Stange
Authors: Schneider W. B.
Published: February 2013

Zu einer der vielfältigen Aufgaben der Fachdidaktik Physik gehört es, neue Materialien für die Lehre zu erschließen. Hierzu sind in den letzten Jahren viele interessante Vorschläge gemacht worden, die aber, da sie meistens nur in Lehrerzeitschriften veröffentlicht worden sind, wenig Akzeptanz in der Physikergemeinde gefunden haben. Im folgenden soll daher an einem Beispiel an diese Fundgrube erinnert werden, und zwar wird ein Demonstrationsexperiment aus der Optik vorgestellt, bei dem Plexiglas eine entscheidende Rolle spielt. Viele Eigenschaften von Plexiglas sind wohlbekannt. Daneben gibt es zwei weniger beachtete, überraschende Eigenschaften: Plexiglas1) ist schwach linear doppelbrechend, und es streut Licht, was bei Verwendung eines intensiven Laserstrahls gut zu beobachten ist. Beide Eigenschaften zusammen gestatten die eindrucksvolle, direkte Demonstration von elliptisch polarisiertem Licht in einem Medium und die einfache Herstellung von „zero order”︁‐Verzögerungsplatten mit gewünschter Verzögerung für eine vorgegebene Wellenlänge.
Solarwärme im Erdreich einzulagern …
Authors: Drach V.
Published: February 2013

…ist die Aufgabe eines Erdsondenspeichers, dessen erster Bauabschnitt Ende Oktober 1997 im Neckarsulmer Neubaugebiet Amorbach II als Teil eines solarunterstützten Nahwärmenetzes eingeweiht wurde. Indem er die während des Sommers im Überschuß anfallende Solarwärme in den Winter hinüberrettet, soll er dafür sorgen, daß sich im Endausbau etwa 50% des Jahreswärmeverbrauchs eines ganzen Neubaugebietes CO2‐ und schadstofffrei decken lassen.
Beratender Ausschuß der Industriephysiker: Silicon‐on‐Insulator‐Technologie: Neue „ow‐Power”︁‐CMOS‐Anwendungen mit Betriebsspannungen kleiner 0,9 V
Authors: Pindl S. , Risch L.
Published: February 2013

Silicon‐on‐Insulator‐(SOI‐)Substrate erleben in den letzten Jahren einen neuen Aufschwung im Bereich der CMOS‐Anwendungen. Aufgrund der sehr guten Bauelement‐Eigenschaften, wie der besseren elektrischen Kopplung zwischen Gate‐Elektrode und Transistor‐Kanal, der geringen parasitären Kapazitäten und der ausgezeichneten Isolation der Bauelemente erscheint eine SOI‐CMOS‐Technologie besonders vielversprechend für Anwendungen mit Betriebsspannungen kleiner 0,9 V. Weitere Vorteile bietet SOI aufgrund einer Reduzierung der Prozeßschritte, seiner Strahlungsfestigkeit und der möglichen hohen Betriebstemperaturen. Sehr wichtig ist allerdings, bei der Prozessierung von SOI‐CMOS‐Transistoren einige Besonderheiten zu berücksichtigen. Abweichungen zeigen sich dabei aufgrund des veränderten Schichtaufbaus z. B. bei Rapid‐Thermal‐Prozessen und im Temperaturverhalten von Dotierstoffen. Weitere Unterschiede finden sich bei der Prozessierung der Isolationsgebiete. Insgesamt ist die SOI‐Technologie heutzutage als die vielversprechendste CMOS‐Technologie für Anwendungen mit Betriebsspannungen kleiner 0,9 V anzusehen.
Kreisel aus Büroklammern
Authors: Ucke C.
Published: February 2013

Das Spiel mit dem Kreisel gehört zu den kindlichen Grunderfahrungen, die theoretischen Hintergründe werden dazu nicht benötigt. Physiker befassen sich dagegen seit jeher wissenschaftlich mit der Thematik, zu der Studenten reizvolle und auch schwierige Aufgaben bearbeiten müssen. Der japanische Professor Takao Sakai hat einige genial einfache Kreiselkonstruktionen erdacht, die Kinder und Wissenschaftler gleichermaßen in den Bann ziehen können.
Vom Speicherleuchtstoff zum Röntgendetektor
Authors: Thoms M.
Published: February 2013

Materialien, die die Energie von Röntgenstrahlung oder anderer ionisierender Strahlung speichern können, sind bereits seit langem bekannt. Ein Beispiel sind thermolumineszente Materialien, bei denen sich die gespeicherte Energie durch Erwärmung wieder als Licht freisetzen läßt. Ihnen ähnlich sind Speicherleuchtstoffe, allerdings mit dem wichtigen Unterschied, daß sich die gespeicherte Energie durch die Einwirkung von Licht wieder freisetzen läßt. Ihr Anwendungspotential für Röntgendetektoren wurde erst Ende der 70er Jahre erkannt; heute stehen Bildplattendetektoren vielfältige Anwendungen u. a. in der Strukturaufklärung, Materialprüfung und Röntgendiagnostik offen.
Lokalisierungskontrolle durch periodischen Antrieb: Zwischen Quantenoptik und Festkörperphysik
Authors: Holthaus M.
Published: February 2013

Landésche g‐Faktoren von Atomen lassen sich in gekreuzten statischen und oszillierenden Magnetfeldern durch die Stärke des oszillierenden Feldes verändern; bei bestimmten Werten der Antriebsstärke verschwinden sie sogar völlig. In ganz ähnlicher Weise können auch die Breiten der (Quasi‐)Energiebänder in geeigneten Gittersystemen durch eine periodische Kraft manipuliert werden. Enthält das Gitter Defekte, so folgt aus der Steuerbarkeit der Bandbreiten, daß sich auch die Ausdehnung von Defektzuständen steuern läßt. Ein eng verwandter Effekt könnte bei ultrakalten Atomen in quasiperiodischen Lichtgittern sogar zu einem Übergang von ausgedehnten zu lokalisierten Zuständen führen.
Tagungsnachlese Bayreuth: Chemische Physik, Kurzzeitphysik, Plasmaphysik und Polymerphysik
Authors: Möhwald H. , Tauschwitz A. , Laun M.
Published: February 2013

Vier Fachverbände der DPG, die Chemische Physik, die Kurzzeitphysik, die Plasmaphysik und die Polymerphysik, tagten vom 9.–13. März in Bayreuth. Die Tagung war mit etwa 750 Teilnehmern der Größe der Universität und der Stadt angemessen. Es fiel daher leicht, die bestehenden Synergien zwischen den Fachverbänden auszunützen. Besonders zu erwähnen sind in diesem Zusammenhang das Sondersymposium der Chemischen Physik und der Polymerphysik sowie die gemeinsamen Veranstaltungen der Plasmaphysik und der Kurzzeitphysik. Bei der Tagung hat sich wieder einmal gezeigt, daß auch kleinere Frühjahrstagungen ihre Berechtigung haben und dazu geeignet sind, die Diskussion zwischen den Fachverbänden zu stimulieren und den Gedankenaustausch über derzeitige und künftige Formen einer “selbstorganisierten Physik” anzuregen. (D. Haarer)
Mikrolaser als Photonen‐Billards: Wie Chaos ans Licht kommt
Authors: Nöckel J. U.
Published: February 2013

Mikrolaser haben ein großes Anwendungspotential in der Telekommunikation, Datenverarbeitung und Spektroskopie [1]. Mit Resonatoren, deren Abmessungen in keiner Raumrichtung sehr viel größer als die Lichtwellenlänge sind, stößt man nun in einen Bereich zwischen Wellen‐und Strahlenoptik vor, in dem technologischer Fortschritt von neuen physikalischen Methoden profitieren kann. Das gilt speziell für ovale dielektrische Resonatoren, in denen sich ein Teil der Lichtstrahlen chaotisch ausbreitet. Experimentell erreicht man gerade mit solchen Strukturen eine dramatische Verbesserung von Ausgangsleistung und Strahleigenschaften im Vergleich zu konventionellen Laser‐Geometrien.
Halbleiteroberflächen im Elektrolyten…
Authors: Zegenhagen J. , Scherb G.
Published: February 2013

… lassen sich, gesteuert durch das Elektrodenpotential, ätzen, beschichten, metallisieren und strukturieren. Angesichts der möglichen technischen Anwendungen überrascht es, daß diese Vorgänge bislang wenig erforscht sind. Mit in‐situ‐Röntgenuntersuchungen zeigen wir am Beispiel der (00l)‐Oberfläche von GaAs, wie sich die Struktur und die Morphologie dieser Oberfläche im wäßrigen Elektrolyten modifizieren läßt, wie sich Kupfer epitaktisch aufwachsen läßt und wie es gelingt, die Oberflächenregion durch potentialkontrollierte Auflösung des Kristalls tiefenselektiv zu analysieren.
Eine Ideenbörse wahrhaft europäischer Dimension
Authors: Vogl G.
Published: February 2013

Grenoble ist nicht nur ein Zentrum des Wintersports und des Bergwanderns. Hier, in einer der damals ärmsten Gegenden Frankreichs, wurde im vorigen Jahrhundert mit der „weißen Steinkohle”︁, der Wasserkraft, die Technik und insbesondere die Elektrotechnik in einer riesigen Anstrengung von Ausbildung und Entwicklung vorangetrieben. Heute ist Grenoble das zweitwichtigste Forschungszentrum in Frankreich und eines der wichtigsten europäischen wissenschaftlichen Zentren.
Inelastische Neutronenstreuung und Festkörperchemie mit Fullerenen
Authors: Schober H. , Renker B.
Published: February 2013

Fullerene haben sich als ein besonders fruchtbares Forschungsobjekt für sowohl die Physik als auch die Chemie erwiesen [1]. In den letzten Jahren wurde insbesondere deren Fähigkeit, hochgeordnete Polymerverbände auszubilden, großes Interesse zuteil. Spektroskopische Untersuchungen im allgemeinen und die inelastische Neutronenstreuung im besonderen erlauben es, den Übergang vom Molekül zum mehrdimensional verknüpften Netzwerk direkt zu verfolgen.
Die brillanteste Röntgenquelle der Welt
Authors: Kunz C.
Published: February 2013

Die ESRF (European Synchrotron Radiation Facility) ist ein europäisches Institut mit zwölf Mitgliedsländern und zwei assoziierten Ländern, an dem Deutschland zu 25 % beteiligt ist. Es betreibt einen Elektronen‐Speicherring mit einem Umfang von 850 m und einer Strahlenergie von 6 GeV, dessen Gebäude das Bild von Grenoble prägt. An den ca. 40 Meßplätzen rund um den Ring wird auch die Spitzenforschung mit Röntgenstrahlung geprägt, sei es in der Proteinkristallographie, der Strukturanalyse von Hochdruckphasen, Polymeren und Werkstoffen, der Aufklärung magnetischer Ordnung, der Dynamik kondensierter Materie oder der röntgenographischen Abbildung in Materialforschung und Medizin. Die ESRF unterhält enge Kontakte mit einer Außenstelle des Europäischen Labors für Molekularbiologie (EMBL), und auch immer mehr Industrieunternehmen erkennen den Wert dieser einzigartigen Quelle. Demnächst nimmt eine Meßstation zur Charakterisierung von Verunreinigungen von 300‐mm‐Chips ihren Betrieb auf, die im Rahmen der EUREKA‐Kollaboration (MEDEA) errichtet wurde. Das Labor wurde im Rahmen der ursprünglichen Termin‐ und Budgetplanung aufgebaut und hat die Designbrillanz um zwei Größenordnungen übertroffen.
Resonante Kernstreuung mit gepulster Synchrotronstrahlung
Authors: Rüffer R.
Published: February 2013

Die resonante Kernstreuung, d.h. die Streuung von Synchrotonstrahlung an Kernen unter Anregung von inneren Niveaus, ist eine zeitaufgelöste Methode. Sie vereinigt die hohe Energieschärfe der Kernniveaus mit der hohen Brillanz der Synchrotronstrahlung und ihrem gepulsten Charakter. Diese Verbindung hat zu einer neuen Spektroskopie geführt, die einzigartige Möglichkeiten auf vielen Gebieten eröffnet.
Inelastische Röntgenstreuung und atomare Dynamik von kondensierter Materie
Authors: Krisch M.
Published: February 2013

Die erst in den letzten Jahren entwickelte Technik der inelastischen Röntgenstreuung mit einer Energieauflösung im meV‐Bereich erlaubt es, kollektive atomare Anregungen bei Energie‐ und Impulsüberträgen zu studieren, die nur bedingt inelastischer Neutronenstreuung zugänglich sind. Insbesondere bei Untersuchungen an ungeordneten Systemen wie Flüssigkeiten und Gläsern hat sich diese neue Technik als sehr erfolgreich erwiesen.
Halokerne: Professor Peter Brix zu seinem 80. Geburtstag gewidmet
Authors: Richter A. , Jonson B.
Published: February 2013

Vor etwa zehn Jahren wurden erstmals leichte instabile und sehr neutronenreiche Atomkerne erzeugt, deren Neutronenverteilung bis zu großen Abständen vom Kernmittelpunkt reicht und deshalb unerwartet verschieden von der stabiler Kerne ist. Dieses Phänomen „verdünnter”︁ und weit außerhalb des Kerns lokalisierter Kernmaterie wird seither in Analogie zu Lichterscheinungen in der Natur als Halo bezeichnet. Seit der Entdeckung hat sich das Gebiet zu einer eigenständigen Disziplin der modernen Kernphysik entwickelt, und zwar sowohl experimentell durch immer effektivere Techniken bei der Produktion und dem Nachweis instabiler Kerne als auch theoretisch durch verbesserte Modelle zur Beschreibung der Eigenschaften leichter Kerne. Der folgende Beitrag wirft einen Blick auf die Geschichte der Halokerne, diskutiert anhand von Beispielen den Stand des Gebietes und weist auf zukünftige Entwicklungen hin.
Schutz geistigen Eigentums — ein Überblick
Authors: Schramm M. , Weigelt U.
Published: February 2013

Im Rahmen erfolgreicher Unternehmenspolitik ist es aufgrund der sich verschärfenden Wettbewerbssituation besonders wichtig, im Unternehmen entwickeltes geistiges Eigentum zu schützen und sich dadurch einen Vorsprung gegenüber Wettbewerbern zu sichern. Das Instrumentarium der gewerblichen Schutzrechte bietet hierfür die Basis. Neben der vor kurzem hier erschienenen Darstellung der Grundzüge des Patentrechts [1] wird mit diesem Artikel ein Überblick über alle wichtigen Rechte zum Schutz geistigen Eigentums gegeben.
Freie Radikale — die treibende Kraft der Stoffumsetzungen in der Atmosphäre
Authors: Platt U.
Published: February 2013

Bei der Selbstreinigung der Atmosphäre von Fremdstoffen, die durch menschliche, aber auch natürliche Aktivitäten in die Atmosphäre gelangen, spielen sogenannte freie Radikale eine zentrale Rolle. Bereits in geringsten Spuren (ein Radikal auf 1013 Luftmoleküle) entfalten sie ihre Wirkung. Diese extreme Seltenheit der Teilchen erklärt auch, daß Radikale — obwohl seit Jahrzehnten postuliert — erst in jüngster Zeit durch neue physikalische Meßverfahren eindeutig in der Umgebungsluft nachgewiesen werden konnten.
Relativistische Schwerionen und Kerntechnik des 21. Jahrhunderts: Professor Christoph Schmelzer zum 90. Geburtstag gewidmet
Authors: Armbruster P.
Published: February 2013

Das Schwerionensynchrotron SIS und der Fragmentseparator FRS der Gesellschaft für Schwerionenforschung GSI ermöglichen es, Kernstöße mit relativistischen Ionen durchzuführen, alle Stoßfragmente zu separieren und die einzelnen Wirkungsquerschnitte zu bestimmen. Diese Experimente liefern neue Erkenntnisse über die schon lange bekannten Prozesse der Spallation und Kernspaltung. Der Bau neuer Hybridsysteme aus Beschleunigern und Kernreaktoren setzt die Kenntnis der Erzeugungsquerschnitte und der kinetischen Energien der beteiligten Reaktionsprodukte voraus. Hybridsysteme könnten im nächsten Jahrhundert sowohl zur Energieerzeugung als auch zur Einäscherung langlebiger radioaktiver Isotope aus der heutigen Kerntechnik eingesetzt werden.
Hochauflösende optische Absorptionsspektroskopie: Cavity‐Ring‐Down‐Spektroskopie
Authors: Ruth A. A.
Published: February 2013

Die Absorption von Licht gehört zu den fundamentalen Prozessen der optischen Spektroskopie seit deren Begründung durch Joseph Fraunhofer. Absorptions‐messungen spielen nicht nur in der Grundlagenforschung der Astronomie, Molekül‐ und Festkörperphysik eine bedeutsame Rolle, sondern auch in zunehmendem Maße in der Analytik und Diagnostik im Bereich der Umweltforschung. Die Methoden und Techniken, die zu Absorptionsmessungen herangezogen werden, haben sich in den letzten Jahrzehnten, je nach den untersuchten Systemen, stark weiterentwickelt. Eine dieser Weiterentwicklungen auf dem Gebiet der hochauflösenden optischen Spektroskopie mit Lasern, die zur Messung schwächster Absorptionen in gasförmigen Medien eingesetzt wird und den englischen Namen „Cavity Ring‐Down”︁‐Technik trägt, wird in diesem Artikel vorgestellt.
Physic ist wahrlich das eigentliche Studium des Menschen: Anmerkungen zur Edition der physikalischen Schriften von Georg Christoph Lichtenberg (1742–1799)
Authors: Zehe H.
Published: February 2013

Peter Brix und Ulrich Joost (”︁Mit wenigen Worten viel sagen”︁) und Gustav Beuermann (”︁Sie schwänzen aber jetzt schon, bis es blitzt und donnert”︁) haben anläßlich des 250. Geburtstages Person und Werk von Georg Christoph Lichtenberg in diesen Blättern (vgl. Phys. Bl., Juni 1992) vorgestellt und gewürdigt. Der 200. Todestag am 24. Februar 1999 wird zum Anlaß genommen, auf die geplante Edition der naturwissenschaftlichen Schriften Lichtenbergs aufmerksam zu machen und Lichtenberg selbst mit einem bisher unveröffentlichten Stück aus seinen Vorlesungen zu Worte kommen zu lassen. ‐ Im folgenden sind wörtliche Zitate kursiv gesetzt; Ergänzungen des Herausgebers stehen in [eckigen Klammern].
Was ist uns der Physikunterricht in der Schule wert?
Authors: Jorda Stefan , Müller‐Krumbhaar Heiner
Published: February 2013

Die Schulleistungsstudie TIMSS hatte es an den Tag gebracht: Deutsche Schülerinnen und Schüler belegen hinsichtlich ihrer mathematischen und naturwissenschaftlichen Kenntnisse — sei es in der Mittelstufe, sei es in der Oberstufe — im internationalen Vergleich nur enttäuschende Plätze im Mittelfeld. Aus Sorge über dieses Ergebnis sowie über seine gesamtgesellschaftlichen Auswirkungen hat die DPG die Diskussionsveranstaltung am “19. Tag der DPG” dem Thema Physikunterricht in Deutschland gewidmet. Den einführenden Vortrag hielt Prof. Dr. Jürgen Baumert vom Max‐Planck‐Institut für Bildungsforschung in Berlin, der als deutscher Projektkoordinator an TIMSS beteiligt war.1) Obwohl TIMSS eine rein deskriptive Studie ist, drehte sich erwartungsgemäß ein Großteil der sich anschließenden Diskussion um die Frage nach den Ursachen für das schlechte Abschneiden der deutschen Schülerinnen und Schüler, wobei die Komplexe “Lehrer”, “Methodik” und “Inhalte” diskutiert wurden. Einigkeit herrschte darüber, daß es keine einfachen Erklärungen gibt — das in deutschen Klassenräumen praktizierte kleinschrittige Lernen wurde aber als eine wichtige Ursache dafür identifiziert, daß deutsche Schülerinnen und Schüler zwar Routineaufgaben gut lösen können, beim Fähigkeitsniveau “Argumentieren, Problemlösen” aber ungenügende Leistungen erreichen.
Medizinphysik: Bildgebung mit magnetischer Resonanz: Ein diagnostisches Verfahren hat sich durchgesetzt
Authors: Laub Gerhard , Oppelt Arnulf
Published: February 2013

Seit Lauterbur 1973 vorschlug, kernmagnetische Resonanz zur Bildgebung zu verwenden, hat sich die Magnetresonanztomographie zu einem der mächtigsten diagnostischen Werkzeuge in der Medizin entwickelt. Sie führte zur breiten technischen Anwendung supraleitender Magnete. Die Abhängigkeit des Kernresonanzsignals von verschiedenen Parametern wie den Relaxationszeiten, dem Bewegungszustand der Magnetisierung oder der Elektronenhülle des Moleküls, in dem die Kerne eingebaut sind, ermöglicht es nicht nur, Gewebe äußerst detailliert morphologisch darzustellen, sondern auch funktionelle Vorgänge im menschlichen Körper zu untersuchen oder das Gefäßsystem abzubilden (MR‐Angiographie). Waren ursprünglich Meßzeiten von mehreren Minuten nötig, gelang es mittlerweile, die Bildaufnahmezeit auf den Subsekundenbereich zu reduzieren, so daß die Magnetresonanztomographie jetzt auch interaktiv genutzt wird.
Technikfeindlichkeit oder stures Beharren?
Authors: Körblein Alfred
Published: February 2013

Zu: Zur Nutzung von hochangereichertem Uran im Forschungsreaktor FRM‐II, Februar 1999, S. 16
Teilchenphysik: Das BABAR‐Experiment: CP‐Verletzung in B‐Mesonen‐Zerfällen als Test des Standardmodells
Authors: Kunze Marcel , Schubert Klaus R. , Spaan Bernhard
Published: February 2013

In diesem Monat wird der Aufbau des BABAR‐Detektors im SLAC‐Laboratorium (Stanford, USA) abgeschlossen. In internationaler Kollaboration werden dann etwa 500 Physiker der aufregenden Frage nachgehen, ob die seit 1964 bekannte kleine Asymmetrie zwischen Teilchen und Antiteilchen „auch nur”︁ ein Phänomen des Standardmodells der Elementarteilchenphysik ist oder ob sich hier „Neue Physik”︁ zeigt. An den Elektron‐Positron‐Speicherring PEP‐II, der BABAR mit B‐Mesonen versorgt, werden völlig neue Anforderungen gestellt. Auch muß wegen der großen erwarteten Ereignisrate die Datenerfassung und ‐verarbeitung des Experimentes völlig neue Wege beschreiten.
Displays: Multimedia‐Displays – von der Physik zur Technik
Authors: Blankenbach Karlheinz
Published: February 2013

Sichtbarster Ausdruck des elektronischen Zeitalters ist die nahezu allgegenwärtige digitale Anzeige von Daten und Bildern, angefangen bei einfachen Displays in Armbanduhren und Taschenrechnern bis hin zu den komplexen Bildschirmen multimedialer Notebooks. Bei den Display‐Technologien kommen interessante Kombinationen physikalischer Grundlagen zur Anwendung, die bisher in der Standardliteratur kaum repräsentiert sind. In diesem Artikel wird die Funktionsweise etablierter und zukunftsträchtiger, multimediafähiger (Flach‐)Display‐Technologien vorgestellt. Für die immer häufiger gewünschten multimedialen Anwendungen benötigt man videotaugliche, farbige Anzeigen mit (mindestens) VGA‐Auflösung. Eine optimale Display‐Technologie für alle Zwecke existiert heute noch nicht. Flüssigkristallanzeigen kommen dem Ideal zwar schon recht nahe, doch im Bereich der PC‐Monitore konnten sie sich aus Kostengründen bisher kaum durchsetzen.
The Structure of Hadronic Physics
Authors: Dainton John
Published: February 2013

The phenomenology of hadronic interactions at high energy, which developed in the 1960s, is briefly explained. Following the introduction of Quantum Chromodynamics (QCD) and its success in elucidating the nature of nucleon structure in the 1970s, experimental results, both new and not so new, are described which, when taken together, provide insight into the structure of hadrons and of the chromodynamic mechanisms responsible for their interactions.
Die Momentaufnahme der Molekülspaltung: Chemie‐Nobelpreis 1999
Authors: Gerber Gustav
Published: February 2013

Die Königliche Schwedische Akademie hat den Chemie‐Nobelpreis 1999 an Ahmed H. Zewail vom California Institute of Technology in Pasadena verliehen. Ahmed Zewail erhält die Auszeichnung für „Bahnbrechende Untersuchungen des Übergangszustandes chemischer Reaktionen mit der Femtosekunden‐Spektroskopie”︁. Seine Pionierarbeiten haben das Verständnis chemischer Reaktionsdynamik revolutioniert und wesentliche Beitrüge auch in den Nachbardisziplinen Physik und Biologie geliefert. Zewail hat fundamentale chemische Reaktionen mit ultrakurzen Laserpulsen untersucht. Mit Hilfe von Femtosekunden‐Laserpulsen ist es ihm gelungen, den Bruch oder die Bildung einer chemischen Bindung auf der Zeitskala der Atombewegung — gleichsam in Echtzeit — zu verfolgen. Eine Femtosekunde entspricht 10−15 Sekunden, typische Reaktionen dauern bis zu einigen 100 fs. Die auf dieser Zeitskala beobachteten Prozesse der molekularen Reaktionsdynamik hat Zewail mit dem Begriff der Femto‐Chemie belegt.
Goethe versus Newton: Zum 250. Geburtstag von Johann Wolfgang von Goethe
Authors: Schüller Volkmar
Published: February 2013

Anläßlich seines 250. Geburtstages soll daran erinnert werden, daß Johann Wolfgang von Goethe nicht nur ein Werk von weltliterarischer Bedeutung hinterlassen hat, sondern auch ein überragender Naturforscher war. Während viele Ergebnisse seiner botanischen und zoologischen Forschungen in die Fachwissenschaften Eingang gefunden haben, ist seinen Untersuchungen zur Optik, insbesondere zur Farbenlehre, diese Anerkennung versagt geblieben.
Bruce: Sherlock Holmes und der Energie‐Anarchist/Bergström/Goobar: Cosmology and Particle Astrophysics/Seitz: The Science Matrix The Journey, Travails, Triumphs/Jacobson: Fundamentals of Atmospheric Modeling/Hendee: Biomedical Uses of Radiation. Part A — Diagnostic Applications, Part B — Therapeutic Applications/Percival: Quantum State Diffusion/Igor Pro 3.14
Authors: Jentsch Christian , Raffelt Georg , Schemmel Matthias , Feicher Johann , Machenhauer Bennert , Kiefer Jürgen , Wilkens Martin , Kalbeck Alexander
Published: February 2013

Bruce: Sherlock Holmes und der Energie‐Anarchist/Bergström: Cosmology and Particle Astrophysics/Seitz: The Science Matrix: The Journey, Travails, Triumphs/Jacobson: Fundamentals of Atmospheric Modeling/Hendee: Biomedical Uses of Radiation. Part A — Diagnostic Applications, Part B — Therapeutic Applications/Percival: Quantum State Diffusion/Igor Pro 3.14/
Eine „Atemgasanalyse”︁ für Pflanzen: Der photoakustische Spurengasnachweis in der Pflanzenphysiologie
Authors: Kühnemann Frank , Urban Wolfgang
Published: February 2013

Beim Stichwort „Spurengasmessung”︁ denken Physikerinnen und Physiker zunächst an die Analyse von Verbrennungsprozessen oder den Nachweis von chemisch aktiven Substanzen in der Atmosphäre. Aber auch Pflanzen produzieren zahlreiche flüchtige Verbindungen und geben sie an die Umgebung ab. Mit einer geeigneten „Nase”︁ ausgestattet, kann der Biologe mit ihrer Hilfe eine Vielzahl von Informationen über das Innenleben der Pflanzen gewinnen, ohne diese sezieren zu müssen. Mit dem photoakustischen Spurengasnachweis stellen die Physiker ihren Kollegen in den Life Sciences eine solche Nase zur Verfügung (Abb. 1).
Elementarteilchenphysik — ein „taugliches Objekt staatlicher Anstrengungen”︁: Eine Podiumsdiskussion über die Zukunft der Teilchenbeschleuniger
Authors: Zilles Dorothee
Published: February 2013

Teilchenbeschleuniger gehören zu den größten und teuersten Forschungseinrichtungen, und mit jedem neuen Beschleunigerprojekt werden die Fragen nach ihrem Sinn lauter. Diesen Fragen und möglichen Antworten war das Forum „Elementarteilchenphysik — Vorstoß an die Grenze der Wissenschaft oder milliardenteure Sackgasse?”︁ gewidmet, das der Spiegel‐Verlag am 14. Dezember an der Universität Hamburg veranstaltete. Deutschlands größte Forschungsmaschine, der Teilchenbeschleuniger HERA, befindet sich unweit von dort am Deutschen Elektronensynchrotron DESY, wo auch Pläne geschmiedet werden für einen neuen Linearbeschleuniger.
Kernspintomographie unter Nutzung des Overhauser‐Effekts
Authors: Katscher Ulrich , Petersson Stefan
Published: February 2013

Der so genannte Overhauser‐Effekt, die Übertragung der Polarisation angeregter Elektronen auf die bilderzeugenden Protonen, könnte die Kernspintomographie revolutionieren. Denkbare Anwendungsmöglichkeiten reichen von offenen Niedrigfeldsystemen bei höchster Bildqualität bis zur Bestimmung der Sauerstoffkonzentration im menschlichen Gewebe. Eine Vielzahl biochemischer, physikalischer und technischer Probleme sind jedoch bis zum ersten Prototypen eines Overhauser‐Kernspintomographen zu lösen.
Random Walk auf dem Börsenparkett: Für die Risikobewertung von Derivaten bedienen sich Banken der statistischen Physik
Authors: Bennemann Christoph , Burmester Christoph , Werner Andreas
Published: February 2013

Aktienwerte und Wechselkurse schwanken. Doch nicht alle Anleger möchten das volle Risiko dieser Kursschwankungen tragen und steuern ihr Risiko gezielt durch den Einsatz von Derivaten. Dabei sind zunehmend auch Physiker gefragt — die wichtigste Differentialgleichung der Finanzmathematik hat die Struktur der Wärmeleitungsgleichung.
Diplom ade?: Die neuen Bachelor‐ und Masterstudiengänge konkurrieren mit dem Diplom — der Zusammenhalt der Physikfachbereiche bröckelt
Authors: Flegel Ilka
Published: February 2013

Auch in der Physik nimmt der Trend zu: Immer mehr Fachbereiche richten Studiengänge mit den Abschlüssen Bachelor und Master ein. Ziel des „gestuften”︁ Ausbildungsangebots ist es vor allem, das Studium in Deutschland international kompatibel zu machen. Doch die Wellen der Diskussion schlagen hoch — läuten die angelsächsischen Klänge das Ende des guten alten Diploms ein?
Der Kosmos im Licht von Gamma‐Strahlung sehr hoher Energie: Die HEGRA Cherenkov‐Teleskope erlauben Einblicke in das nicht‐thermische Universum
Authors: Krawczynski Henric , Kohnle Antje , Völk Heinz , Heinzelmann Götz
Published: February 2013

Auf der Kanarischen Insel La Palma erforscht eine deutsch‐spanisch‐armenische Kollaboration mit dem HEGRA‐Experiment (High Energy Gamma‐Ray Astronomy) den Kosmos im Licht sehr hochenergetischer Gamma‐Strahlung1). Da Gamma‐Quanten sehr hoher Energie (rund 1012 eV) nicht aus einer thermischen Teilchenverteilung stammen können, bedeutet dies die Erkundung des nicht‐thermischen Universums, im Unterschied zum thermischen Kosmos, mit dem sich der Großteil der Astronomie beschäftigt. Über diese Gamma‐Astronomie wird hier berichtet. Seit Ende 1996 ist ein stereoskopisches System von abbildenden atmosphärischen Cherenkov‐Teleskopen in Betrieb, eines der weltweit empfindlichsten Instrumente in diesem Energiebereich.
Ballonexperimente zur Erforschung der kosmischen Strahlung
Authors: Simon Manfred
Published: February 2013

Die kosmische Strahlung hat seit ihrer Entdeckung vor fast 90 Jahren die physikalische Forschung dieses Jahrhunderts begleitet und wesentlich beeinflusst. Während die Teilchen mit Energien jenseits von ca. 1012 eV so selten sind, dass sie sich nur indirekt durch ihre Wechselwirkung mit der Atmosphäre nachweisen lassen, ist der Teilchenfluss bei niedrigeren Energien groß genug, um sie mittels Satelliten‐ oder Ballonexperimenten direkt zu detektieren.
Wo ist die Grenze der Quantenwelt?: Selbst heiße Moleküle aus 70 Atomen haben mitunter Welleneigenschaften
Authors: Arndt Markus , Zeilinger Anton
Published: February 2013

Von den bizarren Phänomenen der Quantenwelt bleiben wir in unserem Alltag weitgehend verschont. Gibt es eine prinzipielle Grenze, die verhindert, dass wir etwa die Interferenz von Tennisbällen beobachten? Unsere Interferenzexperimente mit Fullerenen unterstützen die Ansicht, dass die Quantenwelt von der klassischen Welt nicht durch eine fundamentale Grenze getrennt ist. Um das zu verstehen, muss man die Dekohärenz eines Quantenexperiments analysieren.
Teilchenphysik: Das Higgs‐Boson: Wie nahe dran ist LEP?: Die Masse des letzten noch fehlenden Bausteins des Standardmodells lässt sich immer genauer eingrenzen – noch steht aber der direkte Nachweis aus
Authors: Desch Klaus , Wermes Norbert
Published: February 2013

Das so genannte Standardmodell der Teilchenphysik hat alle experimentellen Tests, darunter viele Präzisionsmessungen in den letzten Jahren, mit Bravour bestanden. Noch steht aber der Nachweis eines fundamentalen Bestandteils dieser Theorie, des Higgs‐Bosons, aus. Bei der fieberhaften Suche danach haben die Experimente am Elektron‐Positron‐Speicherring LEP am Europäischen Zentrum für Teilchenphysik CERN gute Chancen, deuten doch indirekte Hinweise auf eine relativ niedrige Masse des Higgs‐Bosons hin. Hochauflösende Vertexdetektoren und verfeinerte Analysetechniken zur Erkennung von schweren Quarks (b‐Quarks) erhöhen die Sensitivität auf den Nachweis dieses Teilchens.
Mesoskopische Systeme mit Wechselwirkung und Unordnung: Erhöht die Coulomb‐Wechselwirkung die Leitfähigkeit ungeordneter Festkörper?
Authors: Weinmann Dietmar
Published: February 2013

Kürzlich wurde metallisches Verhalten in zweidimensionalen Elektronensystemen mit geringer Störstellenkonzentration gemessen. Dies war überraschend, weil die Theorie vorhergesagt hatte, dass solche Systeme generell Isolatoren sein sollten, und das selbst bei noch so geringer – aber in allen Proben vorhandener – Störstellenkonzentration. Zum Verständnis der Experimente müssen neuartige theoretische Zugänge entwickelt werden.
Keine Angst vor dem Berufseinstieg: Die meisten Absolventen des Studienganges Physikalische Technik an den Fachhochschulen sind mit ihrer ersten Stelle zufrieden
Authors: Rosenfeld Eike
Published: February 2013

In den letzten Jahren sanken im Studiengang „Physikalische Technik”︁ an den Fachhochschulen der Bundesrepublik die Bewerberzahlen, und dies z. T. dramatisch. Dass dies ein allgemeinerer Trend ist, der auch andere naturwissenschaftliche und technische Disziplinen erfasst, ist dabei wenig tröstlich. Gleichzeitig wird der Ruf nach Absolventen auf dem Arbeitsmarkt immer lauter. Die jüngste Absolventenbefragung zeigt, dass die jungen Ingenieure keine Schwierigkeiten haben, einen Arbeitsplatz zu finden.
Festkörperphysik: Mesoskopische Supraleitung: Ultrakleine Strukturen aus Supraleitern und Normalleitern überraschen durch eine Reihe neuer Phänomene
Authors: Belzig Wolfgang , Bruder Christoph
Published: February 2013

Metallische und halbleitende Nanostrukturen sind eines der aktivsten Forschungsthemen der Physik. Sie bilden einerseits die Basis für immer kleinere Schaltkreise, andererseits machen sie die Quantenmechanik direkt „greifbar”︁, d.h. sie liefern einen direkten Zugang zu quantenmechanischen Erscheinungen und haben daher große Bedeutung für die Grundlagenforschung. Was passiert, wenn man sie mit Supraleitern kombiniert?
Phelix — ein Petawatt‐Hoch‐Energie‐Laser: Wenn Schwerionenstrahlen mit einem starken Laser wechselwirken
Authors: Kühl Thomas
Published: February 2013

Die Gesellschaft für Schwerionenforschung (GSI) in Darmstadt wird mit einer weltweit einzigartigen Kombination in das neue Jahrtausend starten: Einer Beschleunigeranlage, die hochenergetische Schwerionenstrahlen (GeV/u) mit bisher unerreichten Intensitäten erzeugt, in Verbindung mit einem Hoch‐Energie‐Laser, der Laserpulse mit bis zu 5 kJ Energie und über einem Petawatt (1015 Watt) Momentanleistung zur Verfügung stellen soll [1]. Von dieser Kombination verspricht man sich neuartige Experimente in der Atom‐, Kern‐, Astro‐ und Plasmaphysik sowie in der Materialforschung. Eine Besonderheit des Lasersystems wird die in weiten Grenzen variable Pulsdauer zwischen ca. 500 Femtosekunden und 20 Nanosekunden sein.
Laser: Röntgenlaser auf dem Wege zu Tabletop‐Systemen: Dank neuer Pumpverfahren passen Röntgenlaser inzwischen in ein kleines Labor
Authors: Nickles Peter V. , Janulewicz Karol A. , Sandner Wolfgang
Published: February 2013

Seit der Demonstration der ersten Röntgenlaser im Jahre 1985, die damals nur mittels großer und hochenergetischer Laser für die Fusionsforschung möglich war, sucht man nach neuen effizienten Pumpmethoden. In der letzten Dekade sind viele wichtige Experimente durchgeführt und enorme Fortschritte in Richtung kompakter, so genannter Tabletop‐Röntgenlaser mit einer hohen Brillanz erzielt worden, sodass man über konkrete Anwendungen nachdenken kann.
Anregung dichter Gase mit niederenergetischen Elektronenstrahlen: Neue Wege zu brillanten Lichtquellen und Excimer‐Lasern
Authors: Ulrich Andreas , Wieser Jochen , Salvermoser Manfred , Murnick Daniel
Published: February 2013

Der zentrale physikalische Prozess bei der Lichterzeugung in Gasentladungen, etwa von Leuchtstofflampen, ist die Elektronenstoßanregung von Atomen. Wir haben ein Verfahren entwickelt, bei dem kalte, dichte Gase intensives Vakuumultraviolettlicht abstrahlen, indem sie von außen mit Elektronen beschossen werden. Die niedrigen Elektronenenergien (E < 20 keV) führen zu einer effizienten Einkoppelung der Strahlleistung in das Gas mit sehr hoher Leistungsdichte. Auf diese Weise lassen sich daher sowohl brillante Lichtquellen als auch elektronenstrahlgepumpte Laser realisieren. Kern der Entwicklung sind extrem dünne Eintrittsfolien aus Keramik, durch die die Elektronen mit sehr geringem Energieverlust in das Gas geschossen werden. Sie sind nur ca. 300 nm dick, halten aber bei typisch 1 mm Abmessungen einer Druckbelastung von mehreren bar und einer Strahlleistung von 100 W/cm2 stand. Bisher haben wir mit der neuen Technik Excimerlampen vom extremen Vakuumultraviolet bis zum normalen UV‐Bereich sowie Infrarotlaser realisiert.
Eine etwas andere, physikalische Sehweise: Visualisierung von Energieumwandlungen und Strahlungsphysik für die (Hochschul‐)lehre
Authors: Möllmann Klaus‐Peter , Vollmer Michael
Published: February 2013

Max Planck legte 1900 mit dem nach ihm benannten Strahlungsgesetz das quantitative Fundament zu so genannten Wärmebildsystemen. 100 Jahre später gibt es — mit bedingt durch Fortschritte in der Halbleitertechnologie und Mikrosystemtechnik — Infrarotkameras, mit denen sowohl die von Planck untersuchten Strahlungsgesetze zur Hohlraumstrahlung als auch allgemein wissenschaftliche und technische Anwendungen der Temperaturstrahlung von Körpern untersucht werden können. Darüber hinaus bieten sich solche Systeme auch für didaktische Zwecke an, da physikalische Gesetzmäßigkeiten mit Energieaustauschprozesssen aus sehr vielen Gebieten der Physik durch eine etwas andere, physikalische Sehweise visualisiert und damit für Lehrzwecke eingesetzt werden können.
Nano‐Engineering für nichtflüchtige ferroelektrische Speicher
Authors: Alexe Marin , Harnagea Catalin , Hesse Dietrich
Published: February 2013

Fast jeder Computer ist heute mit einem dynamic RAM ausgerüstet, einem Speicherbaustein, der die gespeicherten Daten alle paar Millisekunden elektronisch wiederauffrischen muss. Dieses Konzept ist nicht optimal, aber die Bausteine sind billig. Die Zukunft jedoch gehört den nichtflüchtigen Speichern. Neue Verfahren der Mikrostrukturphysik machen es jetzt möglich, dünne ferroelektrische Schichten und Nanostrukturen in die Silizium‐Technologie zu integrieren und fehlerfrei auszulesen.
Die Nachbarn von Tschernobyl: Zehn Jahre nach der Reaktorkatastrophe ist die Strahlenbelastung der zurückkehrenden Bevölkerung überraschend niedrig
Authors: Beltz Detlef , Botsch Wolfgang , Handl Josef , Michel Rolf
Published: February 2013

Am 26. April 1986 kam es im Block 4 des Kernkraftwerkes von Tschernobyl zum bisher folgenschwersten Unfall in der Geschichte der friedlichen Nutzung der Kernenergie. Da die Spätfolgen in der Umgebung des Reaktors auch nach über zehn Jahren noch kontrovers diskutiert werden, haben wir die Folgen der Kontamination für die dort lebende Bevölkerung untersucht. Das Ergebnis überrascht auf den ersten Blick: Wer sich in dem von uns untersuchten Gebiet, ca. 50 bis 80 km vom Reaktor entfernt, wiederansiedelt, ist einer geringeren Strahlenexposition ausgesetzt als gemeinhin angenommen.
Oberflächenphysik: Nanostrukturierte Oberflächen: Anwendungen von Nanostrukturen setzen einfache, reproduzierbare Herstellungsverfahren voraus
Authors: Zeppenfeld Peter , Hohage Michael
Published: February 2013

Komplexe Systeme mit Abmessungen, die zwischen denen von Atomen und von Festkörpern liegen, sind das Thema eines neuen Forschungszweiges, den Nanowissenschaften. Cluster, Makromoleküle und nanostrukturierte Oberflächen besitzen einzigartige physikalische und chemische Eigenschaften, von denen bereits zahlreiche Anwendungen profitieren. Wegen ihrer geringen Größe erlauben es Nanostrukturen zudem, elektronische, optische und magnetische Bauelemente weiter zu miniaturisieren sowie komplexe Sensoren mit kleinsten Dimensionen herzustellen. Zukünftige Entwicklungen setzen die Bereitstellung geeigneter Herstellungsverfahren sowie ein genaues, mikroskopisches Verständnis der speziellen physikalischen Eigenschaften voraus. Im Folgenden werden verschiedene Wege zur Nanostrukturierung von Oberflächen vorgestellt und die zugrunde liegenden physikalischen Mechanismen erläutert.
Kosmologie: Das Rätsel der kosmischen Vakuumenergiedichte und die beschleunigte Expansion des Universums
Authors: Giulini Domenico , Straumann Norbert
Published: February 2013

Die Grundprinzipien der Allgemeinen Relativitätstheorie lassen die Freiheit, die Feldgleichungen um den so genannten kosmologischen Term zu erweitern. Dieser Term wird möglicherweise ganz oder teilweise von Quantenfluktuationen der Materiefelder verursacht und kann je nach Vorzeichen und Größe in gewissen Entwicklungsphasen des Universums zu einer beschleunigten oder verzögerten Expansion führen. Neueste kosmologische Beobachtungen scheinen dafür zu sprechen, dass wir uns gegenwärtig in einer Phase beschleunigter Expansion befinden. Wir geben zunächst einen Abriss der Geschichte und fundamentalen Problematik des kosmologischen Terms und stellen dann die gegenwärtigen Evidenzen für einen positiven Wert vor, der eben zu einer beschleunigten Expansion führt.
ħ heute ‐ Ausstellung zur Quantenphysik in Bonn
Authors: Lahr‐Nilles Elisabeth
Published: February 2013

Der 100. Geburtstag der Quantenphysik ist auch der Anlass für die Ausstellung „hheute”︁ im Deutschen Museum Bonn.
100 Jahre Quantenphysik: Schwarze Körper im Labor: Experimentelle Vorleistungen für Plancks Quantenhypothese
Authors: Hoffmann Dieter
Published: February 2013

Die Geschichte der Planckschen Quantenhypothese, wie die Entwicklung der Quantentheorie überhaupt, wird in der physikhistorischen Literatur gewöhnlich unter ausgeprägt theoretischen Gesichtspunkten behandelt. Dass im Vorfeld der Planckschen Entdeckung erhebliche experimentelle und instrumentelle Vorleistungen erbracht wurden, auf denen nicht zuletzt Plancks „Akt der Verzweiflung”︁ aufbauen konnte, wird dabei häufig vergessen. Der vorliegende Artikel skizziert einige dieser Vorleistungen und damit auch exemplarisch die Experimentierkultur an der Wende vom 19. zum 20. Jahrhundert.
100 Jahre Quantenphysik: Zwischen Scylla und Charybdis: Die Entstehung der Quantenmechanik im Spannungsfeld von Zahlenmystik und Korrespondenz
Authors: von Meÿenn Karl
Published: February 2013

Die in den Jahren 1925/26 in ihrer definitiven Gestalt vorliegende Quantenmechanik war in ihren wesentlichen Punkten nicht mit den Grundsätzen der klassischen Physik zu vereinbaren, weshalb es im Verlaufe ihrer 25‐jährigen Entwicklung auch nicht an Versuchen fehlte, eine Überbrückung zwischen den älteren und neuen Auffassungen herzustellen. In dem vorliegenden Aufsatz soll die Rolle der zwei bedeutendsten Leitfäden dargestellt werden, welche besonders in der letzten Entwicklungsphase den entscheidenden Durchbruch vorbereiteten: auf der einen Seite das Korrespondenzprinzip; auf der anderen die besonders bei den deutschsprachigen Physikern ausgeprägte Vorliebe für regelmäßige Zahlenverhältnisse und mathematische Struktureigenschaften. Die entscheidenden innovativen Impulse gingen dabei besonders von einigen jungen unbefangenen Nachwuchskräften aus, die sich keiner dieser beiden Richtungen rückhaltlos verpflichtet fühlten.
100 Jahre Quantenphysik: Quantenphysik zwischen Theorie und Anwendung: Zahlreiche Grundlagenexperimente haben die sonderbare Natur der Quantenphysik bestätigt: Von Schrödingers Katze bis zur Quantenteleportation
Authors: Walther Herbert
Published: February 2013

Die Quantenphysik hat zu Beginn des letzten Jahrhunderts das auf der klassischen Physik basierende Weltbild grundlegend geändert. Sie widerspricht in vielen Bereichen der Intuition, und deshalb wurde in der Vergangenheit immer wieder ihre Vollständigkeit infrage gestellt und eine Ergänzung gefordert. Dies hat neben der Diskussion der philosophischen Grundsatzfragen auch zu vielen Gedankenexperimenten geführt; ferner wurden Paradoxa aufgezeigt und diskutiert. Wir geben hier einen Überblick über experimentelle Tests der Grundlagen der Quantenphysik. Es zeigt sich, dass die Besonderheiten der Quantenphysik zu interessanten Anwendungen führen.
Metrologie: Wer gewinnt den Wettlauf um das Kilogramm?: Vier Verfahren konkurrieren um den neuen Massenstandard
Authors: Göbel Ernst O.
Published: February 2013

Im Internationalen Einheitensystem (SI) ist das Kilogramm, die Einheit der Masse, die einzig verbliebene Einheit, die seit 1889 durch eine Maßverkörperung, das Ur‐Kilogramm, dargestellt wird. Vergleichsmessungen zwischen den verschiedenen nationalen Prototypen mit dem Ur‐Kilogramm legen den Schluss nahe, dass die Masse des Ur‐Kilogramms zeitlich nicht konstant ist. Derzeit sind weltweit vier Experimente in Entwicklung, mit denen die Stabilität des Ur‐Kilogramms überwacht werden soll und die möglicherweise auch die Grundlage für eine Neudefinition der Masseneinheit liefern könnten.
Optik: Röntgenlinsen: Linsen für weiche und harte Röntgenstrahlung erlauben den Bau von Röntgenmikroskopen und Mikrosonden
Authors: Schmahl Günter , Rudolph Dietbert , Lengeler Bruno , Schroer Christian
Published: February 2013

Zur Fokussierung weicher Röntgenstrahlung mit Photonenenergien von einigen hundert Elektronenvolt bis zu einigen Kilo‐Elektronenvolt werden Zonenplatten als hochauflösende Röntgenlinsen in Röntgenmikroskopen eingesetzt. Im harten Röntgenbereich oberhalb 10 keV standen bislang keine Röntgenlinsen zur Verfügung. Erst in den letzten Jahren wurde die Lehrbuchmeinung, „dass man mit Linsen die X‐Strahlen nicht concentrieren kann”︁ [1], widerlegt und es gelang, Brechungslinsen für harte Röntgenstrahlung herzustellen. Damit sind Röntgenmikroskopie und Mikroanalytik über drei Größenordnungen der Photonenenergie möglich geworden.
Dielektrische Mikrofeldkäfige: Mit elektrischen Hochfrequenzfeldern lassen sich Zellen, Viren und Makromoleküle festhalten und umherschieben
Authors: Fuhr Günter , Schnelle Thomas
Published: February 2013

Halbleiter sind „eine Schweinerei”︁, schrieb Pauli 1931 an Peierls, womit er meinte, dass die Randbedingungen für eine physikalische Beschreibung nicht sauber genug definiert werden könnten. Lebende Systeme sind so gesehen eine noch „größere Schweinerei”︁. Sie sind hochkomplex und selbst genetisch gleichartige Zellen können im Experiment stark differierende Reaktionen zeigen. Dennoch wird die Biologie auf molekularer und zellulärer Ebene mehr und mehr zu einer Domäne der Physik. Bislang fehlten jedoch geeignete Verfahren, einzelne Zellen und Biomoleküle kontrolliert zu manipulieren. Die im Folgenden näher beschriebenen dielektrischen Feldkäfige und daraus ableitbare Multi‐Elektrodensysteme bieten einen neuen Ansatz, diese Lücke zu schließen und erlauben ein schonendes Fangen, Untersuchen und Manipulieren von Einzelzellen mit Anwendungen in Biologie und Biotechnologie.
Atomphysik: Wenn Licht Atome in Stücke reißt: Elektronenkorrelationen in starken Feldern
Authors: Dörner Reinhard , Giessen Harald , Moshammer Robert , Rottke Horst
Published: February 2013

Mit gepulsten Lasern lassen sich heute für wenige Femtosekunden Lichtintensitäten von mehr als 1018 W/cm2 erzeugen. Dabei werden elektrische Feldstärken von 1010 V/cm erreicht, vergleichbar mit den Feldern, die Elektronen in Atomen binden. Wie verhalten sich Atome unter solch extremen Bedingungen? Während auf der einen Seite Wechselwirkungen von extremen Laserfeldern mit Materie schon heute viele Anwendungen haben, etwa in der Medizin oder der Materialbearbeitung, sind auf der anderen Seite immer noch viele der fundamentalen Fragen dieser Wechselwirkung ungeklärt. Insbesondere stellt sich eines der ältesten Probleme der Quantenmechanik, das Mehrteilchenproblem, von Neuem: wie verhalten sich Mehrelektronensysteme in starken Feldern? Aufschluss darüber erlauben neue Experimente, die erstmals die Impulse von Ionen und Elektronen aus der Mehrfachionisation von Atomen in Laserfeldern sichtbar machen.