Postalische Physik

Dank der Briefmarkenserie „Astrophysik“ kann man auf Briefen Gravitationswellen entdecken oder seine Postkarten mit dem Weltraumobservatorium Gaia schmücken. Am 18. Dezember bekommt die astrophysikalische Briefmarkenserie Zuwachs, diesmal für den Großbrief.

Die erste Marke zu 145 Cent würdigt das ALMA-Observatorium, das derzeit komplexeste Großteleskop, das sich in 5000 Metern Höhe über dem Meeresspiegel auf der Chajnantor-Hochebene in Chile befindet. ALMA steht für Atacama Large Millimeter/submillimeter Array und beobachtet den Himmel seit 2013 im Submillimeterbereich. Das erlaubt unter anderem Blicke durch kosmische Gas- und Staubwolken.

Die 66 Präzisionsantennen von ALMA lassen sich zu einem einzigen Beobachtungsgerät zusammenschalten. Damit lassen sich komplexe Moleküle und ihre Verteilung im Weltraum ebenso beobachten wie frühe Stadien der Sternengeburt und Planetenentstehung oder Details junger Galaxien im frühen Universum, die für bisherige Teleskope unzugänglich waren.

Wie Galaxien entstehen, lässt sich dagegen auf Supercomputern berechnen. Einen sehr genauen Beitrag dazu leistet die Illustris-Simulation, welche die Physik der Galaxienentstehung in einem riesigen Raumbereich nachgebildet hat. Ein Ausschnitt dieser Simulation, der die Dichte der Dunklen Materie um einen besonders massereichen Galaxien-Cluster zeigt, schmückt die zweite Astrophysik-Briefmarke.

Illustris simuliert die Entstehungsgeschichte von rund 50.000 Galaxien. Schon länger konnten Astrophysiker das kosmische Netz aus Materieklumpen simulieren. Mit dem Illustris-Projekt ist es jedoch erstmals gelungen, auch elliptische und Spiralgalaxien zu schaffen und die eng verzahnte Entwicklung von interstellarem Gas und den Sternen nachzuvollziehen. Gerechnet wurde unter anderem auf dem „SuperMUC“ am Leibniz-Rechenzentrum in Garching, einem der leistungsfähigsten Supercomputer weltweit. Möglich ist die Simulation durch einen speziellen Code, der am Heidelberger Institut für Theoretische Studien (HITS) entwickelt wurde.

Ebenfalls am 18. Dezember erscheint eine 70-Cent-Briefmarke, die einen 40-fach vergrößerten Blick auf eine Flüssigkristallanzeige (LCD) zeigt. Dabei handelt es sich um eine der faszinierenden Mikrofotografien von Manfred P. Kages, die seit 2015 als Motive der Sonderpostwertzeichen-Serie „Mikrowelten“ zu bewundern sind.

Ende des 19. Jahrhunderts beobachteten sowohl der deutsche Physiker Otto Lehmann als auch der österreichische Chemiker Friedrich Reinitzer, dass es einen Zustand gibt, in dem manche Stoffe während des Schmelzens bereits flüssig sind, aber weiterhin kristalline Eigenschaften aufweisen. Daraufhin prägte Lehmann den Begriff „flüssiger Kristall“. Nach Jahrzehnten der Forschung an Flüssigkristallanzeigen gelang den Physikern Martin Schadt und Wolfgang Helfrich der Durchbruch, als sie 1970 die nematische Drehzelle zum Patent anmeldeten.

Displays auf Basis von Flüssigkristallen fanden schon zu Beginn der 1970er-Jahre Verwendung, zunächst in Digitaluhren und Taschenrechnern, später vor allem in Notebooks, Mobiltelefonen und Fernsehgeräten. Heute kommt die Technik sogar in intelligenten Fenstern oder modernen Head-up-Displays zum Einsatz.

Alexander Pawlak

Weitere Infos

• Briefmarken „Astrophysik“ (Bundesfinanzministerium)
• S. Jorda, ALMA: Astronomie auf höchster Ebene, Physik Journal, Dezember 2018, S. 46
• The Illustris Simulation
• Briefmarke „Mikrowelten: LCD“ (Bundesfinanzministerium)
• Ch. Weber, LCD: Nicht mehr in die Röhre gucken, Physik Journal, Juli 2004, S. 46
• A. Pawlak, Flüssigkristalle – Die Geschichte zweier Phasen (Physik Journal Nachrichten, 16. August 2013)