Physik

Wegen der besonderen Eigenschaften des quantenmechanischen Zustands könnte das System einmal die Navigation revolutionieren.

Pressemitteilung: New quantum navigation device uses atoms to measure acceleration in 3D

Paper: Vector atom accelerometry in an optical lattice | PDF

Ein Grundprinzip der Physik galt lange als unumstößlich: Wer Zeit präziser messen will, muss dafür Energie opfern - je präziser, desto mehr. Ein Forschungsteam aus Wien zeigt jetzt, dass es auch anders geht - mit einem Quantenuhren-Konzept, das einen Trick beherrscht.

Zusammenfassung

• Wiener Forschungsteam entwickelt revolutionäres Quantenuhren-Konzept
• Präzise Zeitmessung ohne entsprechend hohen Energieverbrauch möglich
• Neuartige Uhr nutzt kohärenten Vielkörpertransport statt klassischer Taktgeber
• Veröffentlichung in Nature Physics am 16. Juni 2025 mit wegweisenden Ergebnissen
• Supraleitende Schaltkreise mit Josephson-Kontakten bilden technologische Basis
• Energieverbrauch steigt nicht proportional zur Messgenauigkeit wie bisher
• Potenzielle Anwendungen in Quantenkontrolle und -kommunikation in Reichweite

Paper: Precision is not limited by the second law of thermodynamics | PDF

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Hexastickstoff (N6) ist das energiereichste jemals hergestellte Molekül und sollte eigentlich sofort zerfallen. Doch einem Team um Peter R. Schreiner von der Universität Gießen gelang es, das Molekül herzustellen und bei –196 Grad Celsius stabil zu lagern.

Der Schlüssel zur Stabilität von Hexastickstoff liegt in seiner Struktur aus zwei N3-Bausteinen, die als Azidogruppen bekannt sind. Diese Struktur ermöglicht es dem Molekül, bei extrem niedrigen Temperaturen stabil zu bleiben. Hexastickstoff enthält doppelt so viel Energie wie der stärkste bekannte Sprengstoff, Oktogen.

Hexastickstoff könnte als Basis für Hochenergiematerialien wie Raketentreibstoff oder als Energiespeicher dienen. Im Gegensatz zu Hydrazin ist es weder giftig noch aggressiv und zerfällt bei der Verbrennung in ungiftigen Distickstoff. Die Herausforderung besteht jedoch darin, die enthaltene Energie kontrolliert freizusetzen.

-- Zusammenfassung durch Le Chat - Mistral AI

Paper: Preparation of a neutral nitrogen allotrope hexanitrogen C2h-N6 | PDF

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Blasen auf einer Wasseroberfläche erzeugen kreuzförmige Lichtfiguren, die als Leonardo-Kreuz bekannt sind. Diese Effekte entstehen durch Lichtbrechung an den Menisken, die die Blasen umgeben. Leonardo da Vinci beobachtete dies bereits vor über 500 Jahren.

Ein Strohhalm, der die Wasseroberfläche durchdringt, erzeugt ähnliche Lichtfiguren, bekannt als Shadow-Sausage-Effekt. Dieser Effekt entsteht durch einen konkaven Meniskus, der das Licht bricht und auf den Boden lenkt.

Mit einem Laserpointer kann man die Lichtbrechung an den Menisken einer Blase nachvollziehen. Die Blase wirkt wie ein Hohlspiegel und erzeugt Brennlinien auf dem Boden. Zusätzlich können Interferenzeffekte und Totalreflexion weitere Lichtphänomene erzeugen.

-- Zusammenfassung durch Le Chat - Mistral AI

Wie Albert Einstein in einem Jahr unsere Welt auf den Kopf stellte

Am 9. Juni 1905 – vor 120 Jahren – veröffentlichte Albert Einstein den ersten von vier bahnbrechenden Fachartikeln des Jahres 1905. Sie revolutionierten das Weltbild der Physik und prägen unsere Sicht von Licht, Zeit und Raum bis heute. Doch wie kam es dazu? Und was war das Besondere an Einsteins Ideen?

• Ein „eidgenössischer Tintenscheißer“ - Der Auftakt: Einsteins Weg zum Wunderjahr
• Annus mirabilis - Einstein und der photoelektrische Effekt
• Das Rätsel der Pollenkörnchen - Einstein erklärt die Brownsche Molekularbewegung
• Die Zeit wird relativ - Einsteins erste Veröffentlichung der Speziellen Relativitätstheorie
• E = mc^2 - Einstein und die berühmteste Formel der Welt

Auf einer Seite lesen: 1905 – Einsteins Wunderjahr

Alter Post zum Thema: Annus mirabilis - Albert Einsteins Wunderjahr 1905

Am Cern wurde erfolgreich getestet, wie Antiprotonen transportiert werden können, um präzisere Messungen in störungsfreien Umgebungen durchzuführen. Die Antimaterie wird in einer Penning-Falle eingeschlossen, die mit einem konstanten Magnetfeld und einem elektrostatischen Quadrupolfeld arbeitet. Das System wird auf 4 Kelvin gekühlt und benötigt 15 Kilowatt Strom, gesichert durch eine doppelte Batterieausführung.

Der Transportcontainer wiegt etwa 900 kg und muss während der Fahrt Beschleunigungen von mehr als 1 g vermeiden, um die Fracht nicht zu gefährden. Die Tests wurden mit Protonen durchgeführt, und das System kann bis zu 200 Antiprotonen aufnehmen. Nach dem erfolgreichen Testlauf steht dem ersten Versand von Antimaterie nichts mehr im Weg.

-- Zusammenfassung durch Le Chat - Mistral AI

Am 20. Mai 1875 wurde die Basis für das internationale Einheitensystem gelegt

Ob Meter, Sekunde oder Kilogramm: Heute vor 150 Jahren wurde erstmals ein einheitlicher Standard für Grundeinheiten des Messens festgelegt. Die am 20. Mai 1875 in Paris beschlossene Meterkonvention begründete das Urmeter und das Urkilogramm, später kamen noch fünf weitere SI-Einheiten hinzu. Sie bilden bis heute das Fundament des Messens und der Wissenschaft. Welche Referenzwerte als Basis für diese Maßeinheiten dienen, hat sich allerdings in den letzten Jahren geändert.

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Dinge, die auf dem Wasser driften, verformen dessen Oberfläche. Die umhertreibenden Objekte stoßen sich deswegen gegenseitig ab oder ziehen sich an, fast wie elektrische Ladungen. Das lässt sich sogar nutzen, um gezielt Strukturen zu erzeugen.

CERN News: ALICE detects the conversion of lead into gold at the LHC

Paper: Proton emission in ultraperipheral Pb-Pb collisions at √s~NN~=5.02 TeV | PDF

Fluoratome sind schwerstes Element mit nachgewiesenem Tunneleffekt

Doch nicht unmöglich: Chemikern ist es erstmals gelungen, das Element Fluor beim quantenmechanischen Tunneln zu beobachten – ein Paradigmenwechsel. Denn bisher galt Fluor als zu schwer und zu stark bindend für einen solchen Tunnel-Effekt. Doch ein Experiment mit dem exotischen Pentafluor-Molekül belegt nun, dass auch Fluoratome bestehende Energiebarrieren durch einen Quanteneffekt durchdringen können. Sie durchbrechen damit die „Fluormauer“, wie das Team erklärt.

Paper: Experimental observation of quantum mechanical fluorine tunnelling | PDF

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Ein Team der TU Wien hat erstmals den Terrell-Penrose-Effekt sichtbar gemacht, bei dem sich schnell bewegte Objekte verdreht erscheinen. Dieser Effekt tritt bei Objekten nahe der Lichtgeschwindigkeit auf, konnte aber bisher nicht direkt beobachtet werden.

Um den Effekt zu simulieren, nutzten die Forscher ultrakurze Laserpulse und extrem kurze Belichtungszeiten. Sie beleuchteten Objekte wie einen Würfel und eine Kugel und bewegten diese präzise, um die unterschiedlichen Lichtlaufzeiten zu berücksichtigen. Dadurch entstanden Bilder, die den Terrell-Penrose-Effekt zeigen.

Der Effekt entsteht durch die Kombination von Lorentz-Kontraktion und den unterschiedlichen Wegstrecken, die das Licht von verschiedenen Teilen des Objekts zurücklegt. Obwohl die Simulation mit langsameren Geschwindigkeiten durchgeführt wurde, entsprechen die Ergebnisse dem, was bei relativistischen Geschwindigkeiten beobachtet werden könnte.

-- Zusammenfassung durch Le Chat - Mistral AI

Paper: A snapshot of relativistic motion: visualizing the Terrell-Penrose effect | PDF

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Die nun hinzugefügte Komponente ist der sechste Teil des Magneten im Zentrum des riesigen, donutförmigen Reaktors. Der komplette Zentralmagnet ist nach Betreiberangaben etwa 18 Meter hoch und hat einen Durchmesser von 4,25 Metern. Er habe ausreichend Kraft, um einen Flugzeugträger anzuheben - und sei der stärkste einzelne Magnet weltweit.

Messdaten der „Parker Solar Probe“ engen Massebereich für Dunkle-Materie-Teilchen weiter ein

Paradox: Ausgerechnet in der heißesten, hellsten Umgebung unseres Sonnensystems haben Physiker nach Teilchen der Dunklen Materie gesucht. Sie nutzten die NASA-Sonde Parker Solar Probe, um in der solaren Korona nach „Dunklen Photonen“ zu fahnden – Kandidaten-Teilchen für die Dunkle Materie. Im energiereichen Plasma müssten sich einige dieser Teilchen in normale Lichtteilchen umwandeln und so nachweisbar werden. Das Resultat der Messungen grenzt nun den Raum weiter ein, in dem sich Dunkle Photonen verbergen könnten.

Paper: In Situ Measurements of Dark Photon Dark Matter Using Parker Solar Probe: Going beyond the Radio Window | PDF

Hochdruck-Experiment belegt erstmals supraleitende Energielücke in Schwefelhydrid

Kein Fake: Ein Experiment enthüllt erstmals ein entscheidendes Merkmal des Supraleiters Schwefelhydrid – einem Material, das Strom schon bei geringen Minusgraden verlustfrei leitet. Demnach besitzt auch diese Wasserstoffverbindung eine Energielücke, die die supraleitende Elektronenpaarung ermöglicht. Damit sei Schwefelhydrid unzweifelhaft ein echter Supraleiter, so die Physiker in „Nature“. Ihre Resultate eröffnen die Chance, bei ähnlichen Hydriden den lang ersehnten Raumtemperatur-Supraleiter zu finden.

Paper: Superconducting gap of H3S measured by tunnelling spectroscopy | PDF

Warum das beliebte Modell von den Kugeln im Gummituch in die Irre führt – und wie man es retten kann.

Physiker erzeugen „Korkenzieher“-Licht mit logarithmischem Spiralmuster

Neuer Zustand des Lichts: Physiker haben erstmals Lichtstrahlen erzeugt, die einer logarithmischen Spirale ähneln – die Lichtspirale folgt dem Goldenen Schnitt. Ein solches „Rotatum“-Licht sei noch nie zuvor bei einer elektromagnetischen Welle beobachtet worden, so das Team in „Science Advances“. Möglich wird das neuartige Spirallicht durch eine gezielte Manipulation des Bahndrehimpulses. Dadurch verengen oder weiten sich die Windungen der Lichtwelle im Verlauf des Strahls nach festen mathematischen Regeln.

Paper: Rotatum of light | PDF

Fotosensoren aus Smartphones helfen bei der Antimaterieforschung

Was hier auf den ersten Blick aussieht wie ein Roulettetisch, ist in Wirklichkeit ein neuartiger Detektor für Antimaterieteilchen. Das Besondere daran: Seine Hauptkomponente sind Fotosensoren aus ganz normalen Smartphones. Der Antimaterie-Detektor befindet sich entgegen seines Aussehens also nicht in einem Casino, sondern am Forschungszentrum CERN in der Schweiz. Dort nutzen Physiker den Detektor, um das Verhalten von Antiwasserstoff in Echtzeit zu erforschen.

Paper: Real-time antiproton annihilation vertexing with submicrometer resolution | PDF

KATRIN-Experiment liefert neue Obergrenze für die Neutrinomasse

„Geisterteilchen“ im Visier: Physikern ist es gelungen, die Masse der Neutrinos weiter einzugrenzen – dank des weltweit einzigartigen KATRIN-Experiments in Karlsruhe. Demnach „wiegen“ diese für die Kosmologie wichtigen Elementarteilchen weniger als 0,45 Elektronenvolt – das ist weniger als ein Millionstel der Masse eines Elektrons [...]. Weil dieser Messwert unabhängig von kosmologischen Vorannahmen ist, kann er helfen, grundlegende physikalische Prozesse besser zu verstehen.

Paper: unfrei, also kein Open Access | Was bedeutet Open Access?

Ich höre gerade eine nettes Buch, "Wer nichts weiß, muss alles glauben". Die Themen umfassen: Biologie, Erklärungen, Glaube, Humor, Naturgesetze, Naturwissenschaft, Phänomene, Physik, Wissen, Wissenschaft. Klare lese/hör Empfehlung. Ich habe es bei mir in der Onleihe gefunden. Witzigstempel inkludiert!