Einzelne Ytterbium-Ionen, die in dieser Falle gespeichert sind, könnten als Taktgeber von hochpräzisen Ein-Atom-Uhren dienen. Die Ringelektrode in der Bildmitte hat einen Durchmesser von 1,3 mm. Rechts erkennt man den Yb-Ofen und darüber die Elektronenquelle zur Ionisierung (vgl. S. 47).
Einzelne Ytterbium-Ionen, die in dieser Falle gespeichert sind, könnten als Taktgeber von hochpräzisen Ein-Atom-Uhren dienen. Die Ringelektrode in der Bildmitte hat einen Durchmesser von 1,3 mm. Rechts erkennt man den Yb-Ofen und darüber die Elektronenquelle zur Ionisierung (vgl. S. 47).
· Nevada klagt gegen Endlager · Kein Bedarf für Brutreaktor · Hoffnung für unterirdisches Physiklabor · Freiheit fürs Wasserstoffauto · Sparen am Schulunterricht?
Der Weg von der Promotion zur Professur führt über wissenschaftliche Wanderjahre mit befristeten Arbeitsverträgen und ist mit vielen Unwägbarkeiten verbunden. Rein statistisch steigen die Chancen für den wissenschaftlichen Nachwuchs, denn in den nächsten zehn Jahren geht rund die Hälfte aller Physik-Professoren in den Ruhestand.
Zu: "Aufruf zur Rettung des Magnus-Hauses für die DPG und die Physik", November 2001, S. 24
Die große praktische Bedeutung der stark miniaturisierten Optik steht außer Frage. Die Mikrooptik hat eine ganze Reihe völlig neuer Technologien ermöglicht - man denke nur an die Glasfaser-Nachrichtentechnik, die Compact Disc (CD), miniaturisierte optoelektronische Bauelemente oder moderne optische Sensoren. Um weitere anwendungsrelevante Innovationen entwickeln zu können, müssen die funktionellen Strukturen der Optotechnik kleiner werden. Das Abbe-Limit verhindert jedoch das einfache Verkleinern von optischen Elemente in den Subwellenlängenbereich - neue Konzepte sind gefordert.
Frequenznormale mit Atomen, "Atomuhren", finden heute Verwendung in der Metrologie, Präzisionsspektroskopie und Astronomie sowie in technischen Anwendungen, wie beispielsweise der Navigation, Geodäsie, Raumfahrt und der digitalen Kommunikation. Sie sind darüber hinaus wegen ihrer hohen Genauigkeit ein unverzichtbares Instrument zur Bestimmung fundamentaler Naturkonstanten und zur Prüfung grundlegender Theorien wie der Relativitätstheorie und der Quantenelektrodynamik. Die gegenwärtig besten Frequenznormale nutzen atomare Referenzübergänge im Mikrowellenbereich und erreichen nach einigen Stunden relative Genauigkeiten in der Größenordnung von 10¿15. Unlängst wurde in mehreren Experimenten gezeigt, dass ein in einer Falle gespeichertes Ion mit einem Referenzübergang im optischen Spektralbereich eine vergleichbare Genauigkeit schon bei erheblich kürzerer Mittelungszeit liefern kann. Genauigkeiten bis in den Bereich von 10-18 scheinen möglich zu sein. Eine solche Uhr würde in zehn Milliarden Jahren gerade einmal eine Sekunde falsch gehen. In diesem Artikel betrachten wir einige Aspekte der Physik der optischen Ionenfallen-Frequenznormale und stellen aktuelle Experimente vor.
Konventionelle Phasenübergänge wie das Schmelzen von Eis werden durch Variation der Temperatur und damit durch thermische Fluktuationen getrieben. Makroskopische Ordnung kann aber auch am absoluten Temperaturnullpunkt zerstört werden - dafür verantwortlich sind Quantenfluktuationen, die sich aus der Heisenbergschen Unschärferelation ergeben.
Können bereits Grundschulkinder komplexe physikalische Phänomene verstehen? Weit verbreitet ist die Annahme, dass erst Schüler der Sekundarstufe etwas mit physikalischen Konzepten wie Dichte und Auftrieb anfangen können. Diese Annahme hat die Lehrpläne an den Grundschulen geprägt; naturwissenschaftliche Inhalte sind in fast allen Bundesländern randständig. In zwei Untersuchungen zeigen wir, dass Kinder sehr wohl in der Lage und interessiert sind, naturwissenschaftliche Phänomene zumindest in Ansätzen zu verstehen. Wir fordern deshalb, dass bereits im Sachunterricht der Grundschule physikalisches Basisverständnis erarbeitet wird, an das der Unterricht in der Sekundarstufe anknüpfen kann.
· 66. Physikertagung Leipzig 2002 · DPG-Fortbildungskurse für Physiklehrer 2002
Physikzentrum Magnus-Haus Frühjahrstagungen
