Physik & Mehr

Bislang scheint die Dunkle Materie sich jeglichem Nachweis zu entziehen. Mit dem Cosinus-Experiment wollen Physiker nun endlich Klarheit schaffen und inspizieren dazu verstärkt die Milchstraße.

Ausguck: die Sternwarte des Vereinsgebäudes in Frankfurt-Bockenheim

Physikalischer Verein:
Von brennenden Hammelfüßen zur Quantenphysik

Er lieferte Brandgutachten, synchronisierte die Uhren der Stadt und legte den Grundstein für die naturwissenschaftliche Fakultät der Goethe-Universität: Vor 200 Jahren wurde in Frankfurt der Physikalische Verein gegründet. Seinen Bildungsauftrag erfüllt er bis heute.
Peter Higgs bei einem Besuch am Forschungszentrum CERN. Im Hintergrund der CMS-Teilchendetektor, mit dem 2012 die Existenz des Higgs-Bosons nachgewiesen werden konnte.

Zum Tod von Peter Higgs:
Der Vater des „Gottesteilchens“

Er hatte erkannt, wie Elementarteilchen zu ihrer Masse kommen. Fünfzig Jahre später bekam er für diesen Geistesblitz den Physiknobelpreis. Am Montag ist Peter Higgs im Alter von 94 Jahren gestorben.
Peter Thirolf betreibt Experimentalphysik am Limit.

Zeitmessung:
Genauer als genau

Lässt sich die Zeit noch präziser messen als mit einer Atomuhr? Eine Kernuhr könnte das. In Garching wird daran gearbeitet.
Vanilleschoten und deren Extrakte.

Vanillin:
Aroma für alle

Seit 150 Jahren wird Vanillin synthetisch hergestellt. Auf tropische Rankpflanzen ist seither niemand mehr angewiesen. Den Geschmacksstoff erzeugt man aus Fichten, Holzresten oder Erdöl.
Flößerei in Russland: Experten vermuten, dass Holz aus Russland trotz Sanktionen in die Europäische Union gelangt. (Symbolbild)

Verbotenes Holz:
Isotope gegen Putin

Forscher decken mit chemischen Analysen die verschlungenen Pfade von Holzexporten auf. Damit wollen sie helfen, Sanktionen gegen Russland durchzusetzen.
Dieses Wärmebild zeigt Schwachstellen in der Isolierung von Wohngebäuden. Ein größer Teil der Wärme verpufft noch immer in die Umwelt.

Thermoelektrischer Effekt:
Wärmewende im Nanokanal

Noch immer verpufft viel zu viel Abwärme ungenutzt in die Umwelt. Forscher haben nun neue Anwendungsmöglichkeiten für Wärme niedriger Temperatur entdeckt. Sie kämen auch für Gebäudefassaden in Frage.

Die Luftnummer der Corona-Aufarbeitung


Produktion von Akkus für Elektroautos. Die Rohstoffe aus Altbatterien wiederzugewinnen, um sie in neuen einzusetzen, ist ein Ziel der Forschung.

Rohstoffe:
Mit der Säure aus Mangold und Rhabarber

Elektroautos treiben den Lithiumbedarf nach oben, die Förderung reicht nicht mehr aus. Ein Forschungsteam hat nun ein neues Recyclingverfahren für Batterien entwickelt.
„Kopf oder Zahl“ entschied hier am 23. Oktober beim Eröffnungsspiel der diesjährigen Cricket-Weltmeisterschaft der Männer zwischen Pakistan und Afghanistan, welche Mannschaft vor dem ersten Inning entscheiden durfte, ob sie zunächst als Schlag- oder als Feldmannschaft antreten wollte.

Münzwurf:
„Kopf“ und „Zahl“ sind nicht gleich wahrscheinlich

Beim Münzwurf sind die Ergebnisse „Kopf“ oder „Zahl“ keineswegs genau gleich wahrscheinlich. Das haben Forscher nun auch empirisch gezeigt.
Eine mögliche Anwendung für doppelbrechende magnetooptische Materialien: Solarzellen.

Naturgesetz:
Strahlungsgesetz auf Abwegen

Ein guter Absorber ist auch ein guter Emitter – ein optomagnetisches Material bricht mit dieser Regel.
Makroskopische Veranschaulichung des Funktionsprinzips eines Reservoir-Computers: Klangfiguren-Muster werden im Sand auf einem dünnen Blech durch akustische Wellen erzeugt.

Magnetelektronik:
Trommeln für die grüne Zukunft

Die heutige Computer-Hardware hat ein Kernproblem: Sie extrem ineffizient. Eine Lösung könnten unkonventionelle Rechnerarchitekturen bieten, die mit Elektronenspins statt mit Ladungen arbeiten.
Die Lösungen in den Fläschchen leuchten, weil sie winzige Licht emittierende halbleitende Nanokristalle enthalten.

Chemie-Nobelpreis 2023:
Die Schöpfung der leuchtenden Winzlinge

Elektronen in Käfighaltung: Den Chemie-Nobelpreis teilen sich drei Nanoforscher für die Entdeckung und die Synthese winziger Halbleiterstrukturen, der Quantenpunkte. Eine Leistung mit Marktpotential.
Für das Chemie-Nobelkomitee präsentierte der Lindenberger Nanophysiker Heiner Linke (r) die Arbeiten der Gewinner des Nobelpreises für Chemie 2023.

Nobelpreise und Expertise:
Physik oder Chemie – was denn nun?

An den Rändern sollt ihr glänzen: Wieso so viele Chemie-Nobelpreise an Physiker gehen, und was das mit der Ausbildung von Spitzenforschern zu tun hat.
Die diesjährigen Preisträger des Chemie-Nobelpreises Moungi Bawendi, Louis Brus und Alexei Ekimov.

Bekanntgabe in Stockholm:
Chemie-Nobelpreis für Nanoforscher für Entdeckung von Quantenpunkten

Der Nobelpreis für Chemie geht in diesem Jahr an drei in den USA tätige Nanoforscher. Sie werden für die Entdeckung und Synthese von Quantenpunkten ausgezeichnet. Im Vorfeld der Bekanntgabe kam es zu einer Panne.
Momentaufnahme der Erzeugung von Attosekunden-Lichtblitzen

Physik-Nobelpreis 2023:
Kürzer als ein Augenblick

Den Physik-Nobelpreis erhalten dieses Jahr drei Pioniere der Attosekunden-Physik: die Französin Anne L’Huillier, der Franzose Pierre Agostoni und der gebürtige Ungar Ferenc Krausz. Nun lassen sich extrem schnelle Prozesse in Atomen, Molekülen und Festkörpern direkt beobachten.
Auf der Projektion an der Wand während der Bekanntgabe des Nobelpreises für Physik sind die Wissenschaftler Pierre Agostini, Ferenc Krausz und Anne L'Huillier zu sehen.

Messen von schnellen Prozessen:
Physik-Nobelpreis geht an drei Teilchenforscher

Der in den USA ansässige Pierre Agostini, Ferenc Krausz vom Max-Planck-Institut und der Universität München und die in Schweden lehrende Anne L’Huillier erhalten die diesjährige Auszeichnung. Sie forschen im Bereich Elektronendynamik.
Mister Antiwasserstoff: Der im dänischen Aarhus lehrende amerikanische Physiker Jeffrey Hangst 2018 beim Aufbau des ALPHA-Experiments am europäischen Forschungszentrum Cern bei Genf.

Gravitation:
Auch Antimaterie fällt nach unten

Antimaterie unterliegt genauso der Gravitation wie gewöhnliche Materie, haben Wissenschaftler nun nachgewiesen. Das Gegenteil wäre sehr erstaunlich gewesen, aber gerade deswegen war diese Messung so wichtig.
In einem künstlichen See hinter dem Alqueva-Damm in Portugal wurde eine Solarfarm installiert.

Energiespeicher:
Wie Wasserkraft die Energiewende voranbringen könnte

Pumpspeicherkraftwerke sind seit mehr als hundert Jahren erprobt und gute Energiespeicher. In Kombination mit Solarkraft ist ihr Potential hoch.
Das Forschungsflugzeug HALO des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) fliegt bei einem Wirbelschleppenversuch über maschinell erzeugten Rauch.

Turbulenzen auf dem Prüfstand:
Eine Welt voller Wirbel

Turbulenzen finden sich an vielen Stellen: in der Atmosphäre genau wie in der Kaffeetasse. Die Theorie dazu ist aber noch immer unvollständig, wie Versuche in einem Windkanal zeigen.
Sind Trinkhalme aus Papier gar nicht so umweltfreundlich?

PFAS-Belastung:
Ewigkeitschemikalien in Trinkhalmen aus Papier

Belgische Umweltforscher haben 16 PFAS-Chemikalien in Trinkhalmen nachgewiesen. Besonders belastet waren vermeintlich umweltfreundliche Produkte aus Papier und Bambus.
Feststoffakku im handlichen Pouchzellen-Format. Äußerlich ist kein Unterschied zu einer klassischen Lithium-Ionen-Batterie zu erkennen.

Schnellere Ladezeiten:
Feststoffakkus sind neue Hoffnungsträger für E-Autos

Sicher, leistungsfähig und günstig – die Ansprüche an künftige Lithiumbatterien sind groß. Sind wiederaufladbare Stromspeicher mit festen Elektrolyten die Lösung?
Zwei Milliarden Menschen haben nach wie vor keinen Zugang zu sauberem Wasser.

Magnetische Wasserreinigung:
Mit „smartem“ Rost gegen Schadstoffe

Nanotechnik für sauberes Wasser: Mit speziell präparierten Eisenoxid-Kügelchen könnten die hartnäckigsten Schadstoffe entfernt werden: Öle, Mikroplastik, Hormone. Jetzt sind die Kläranlagen am Zug.
Das zerstörte Kernkraftwerk Fukushima Daiichi mit zahlreichen Stahlbehältern für Kühlwasser im Hintergrund.

Radioökologe im Interview:
Ist das Fukushima-Kühlwasser gefährlich für das Meer?

Das geplante Ablassen des radioaktiven Kühlwassers in Fukushima hat viele Proteste ausgelöst. Doch welche Gefahren hat das Vorhaben? Der Radioökologe Clemens Walther schätzt die Lage aus biologischer und radiologischer Sicht ein.
Die ultimative Energiewährung des Lebens: So sehen die kristallisierten Moleküle des Adenosintriphosphats (ATP) unter dem Mikroskop aus.

Marburger Energie-Innovation:
Stärke und „Biosprit“ direkt aus der Steckdose

Eine E-Revolution fürs Leben: In deutschen Laboren ist erstmals elektrische Energie direkt in den universellen Lebensstoff ATP umgewandelt und so gespeichert worden. Womöglich auch ein Biotech-Werkzeug für die Klimaneutralität.
Beton als Energiespeicher: Leitfähiger Ruß zieht feine Linien im gehärteten Zement.

Hoffnung für die Energiewende:
Günstiger Energiespeicher aus Ruß und Zement

Ein neuartiger Stromspeicher besteht lediglich aus Zement, Ruß und Wasser. Er lässt sich in Häuser, Windkraftanlagen oder Straßen einbauen und könnte eine günstige Alternative für Batterien werden.
Hier kreiselten bis vor kurzem noch die Myonen: Der Ringmagnet des Experiments „Myon g-2“ am Fermilab in Illinois.

„Myon g-2“-Experiment:
Ist das Standardmodell der Teilchenphysik in Gefahr?

Vor zwei Jahren nagte das Experiment „Myon g-2“ an der etablierten Theorie der Mikrophysik. Seitdem wurde gespannt darauf gewartet, ob sich die Diskrepanz erhärtet. Die Antwort ist da – aber komplizierter als erwartet.
100! Rudolph A. Marcus

Rulolph Marcus zum Hundertsten:
Springende Elektronen

Mit seiner Theorie zur Elektronentransferreaktion konnten die Chemiker viele Phänomene erstmals richtig verstehen. Heute feiert der Chemie-Nobelpreisträger Rudolph A. Marcus seinen hundertsten Geburtstag.
Die drei Nobelpreisträger unter den in Farm Hall festgehaltenen Wissenschaftlern: Werner Heisenberg, Max von Laue und Otto Hahn, hier 1946 in Göttingen

Farm-Hall-Protokolle:
Was wussten diese Physiker?

Nach dem Zweiten Weltkrieg internierten die Alliierten zehn deutsche Atomforscher auf einem Anwesen in der Nähe von Cambridge. Sechs Monate lang wurden sie abgehört. Die Protokolle der Lauschaktion liegen nun in einer Neuauflage vor.
Diese Vakuumkammer nutzten die Physiker für ihr Experiment.

Teilchenphysik:
Erfolglose Suche nach dem Unbekannten

Trotz Rekordpräzision bei seiner Vermessung offenbart das Elektron kein exotisches Verhalten. Für Teilchenphysiker ist das enttäuschend. Sie hätten gerne Hinweise auf ein besseres grundlegendes Modell.
Die Verteilung von über dem Meer erzeugtem Strom im ganzen Land ist nicht die einzige Herausforderung, die die Energiewende mit sich bringt.

Smart Grid statt Blackout:
So sollen unsere Stromnetze zukunftsfähig werden

Die Energiewende stellt das Verteilernetz vor enorme Herausforderungen. Damit Spannungsschwankungen nicht zum Blackout führen, braucht es intelligente Strommesser und bessere Überwachungsmethoden.
Quantenphysikalische Magie: Ein Hochtemperatur-Supraleiter schwebt über einem Magneten. Das magnetische Feld wird aus dem Material herausgedrängt.

Sensation oder Fake?:
Raumtemperatur-Supraleiter unter Druck

Ein wasserstoffreiches Lutetiumhydrid soll angeblich schon bei 21 Grad supraleitend werden. Doch die Zweifel an dem Befund vom März dieses Jahres werden mehr.
M4 beherrscht fast alle Fortbewegungsarten.

Rollende Drohne:
Der Transformer unter den Robotern

Der Multifunktionsroboter M4 beherrscht fast alle Fortbewegungsarten. Dadurch kommt er selbst in schwierigstem Gelände zurecht – und das autonom.