Blick in das Attosekundenlabor am Max-Planck-Institut für Quantenoptik in Garching (vgl. S. 25, Quelle: Thorsten Naeser).
Physik Journal 1 / 2012
Grußwort
Inhaltsverzeichnis
Aktuell
• 1/2012 • Seite 15
USA
15 Haushalt 2012 – ein Lichtblick Mit oder ohne Gutachter Kongress rupft Office of Science Rettung für Supercomputer
High-Tech
Im Brennpunkt
• 1/2012 • Seite 20Atomare Dämpfer
Ultrakalte Atome, die in einem hybriden Quantensystem an eine Nano-Membran koppeln, dämpfen deren mechanische Vibration.
Überblick
• 1/2012 • Seite 25Elektronen unter Kontrolle
Mithilfe ultrakurzer Lichtimpulse lassen sich Elektronen in Molekülen und Nanostrukturen auf Zeitskalen von Attosekunden steuern und beobachten.
Während sich die Atomkerne in Molekülen und Nanostrukturen typischerweise auf einer Zeitskala von Femtosekunden bewegen, läuft die Dynamik der viel leichteren Elektronen rund tausendmal schneller auf einer Zeitskala von Attosekunden ab, also 0,000 000 000 000 000 001 Sekunden! Dennoch erlauben es neue Techniken, diese Bewegungen zu steuern und sie zu filmen. Dies verspricht die gezielte Kontrolle von chemischen Reaktionen oder rein optische Schaltkreise. ...
Sehr schnelle Vorgänge lassen sich mit Kameras beobachten, deren Belichtungszeiten kürzer sind als die Zeitskala dieser Vorgänge. Bei einer fliegenden Gewehrkugel bedeutet dies, dass eine Belichtungszeit von einigen Mikrosekunden für ein scharfes Foto ausreicht. Im Gegensatz dazu bewegen sich bei chemischen Prozessen die Atomkerne in Molekülen typischerweise auf einer Zeitskala von Femtosekunden (1 fs = 10–15 s). Diese Bewegung konnte Ahmed Zewail erstmals zeitaufgelöst beobachten – dafür erhielt er 1999 den Nobelpreis für Chemie [1]. Nochmal um Größenordnungen schneller bewegen sich Elektronen, da ihre Masse um einen Faktor 1836 kleiner ist als die eines Protons. Um dennoch die Bewegung von Elektronen zu „fotografieren“, benötigt die „Kamera“ eine Belichtungszeit im Bereich von Attosekunden (1 as = 10–18 s). Eine Attosekunde verhält sich zu einer Sekunde wie eine Sekunde zum Alter des Universums! Dennoch ist es 2001 gelungen, Attosekunden-Laserblitze zu erzeugen und nachzuweisen [2, 3]. Die Dauer dieser Lichtblitze wurde stetig verkürzt und hat 2008 mit 80 as den derzeitigen Rekord erreicht [4]. ...
• 1/2012 • Seite 31Die Universalmaschine auf Kurs
In den nächsten Jahren soll mit FAIR ein internationales Beschleunigerzentrum für Experimente mit Ionen und Antiprotonen entstehen.
Mit der Facility for Antiproton and Ion Research in Europe (FAIR) entsteht an der GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH in Darmstadt ein weltweit einzigartiges Beschleunigerzentrum, das ein breit gefächertes Experimentierprogramm ermöglichen wird. FAIR wird Antiprotonen- und Ionenstrahlen mit bislang unerreichter Intensität und Qualität liefern, mit denen sich Wissenschaftler aus aller Welt Einblicke in den Aufbau der Materie und die Entwicklung des Universums seit dem Urknall erhoffen. ...
Die GSI betreibt mit ihren rund 1100 Mitarbeitern bereits jetzt ein einmaliges System von Schwerionenbeschleunigern, bestehend aus dem universalen Linearbeschleuniger UNILAC, dem Schwerionensynchrotron SIS18 und dem Experimentierspeicherring ESR. Mit diesen Maschinen und den drei verfügbaren Ionenquellenterminals können mehrere Experimente parallel stattfinden. Seit ihrer Gründung vor über 40 Jahren hat die GSI viele wichtige Beiträge zum Verständnis grundlegender physikalischer Zusammenhänge geliefert. So wurden in Darmstadt sechs neue Elemente entdeckt, und pro Jahr führen die über 1000 Nutzer aus aller Welt mehr als 50 Experimente aus der Kern- und Atomphysik, Materialforschung und Biophysik mit großem Erfolg durch. Dementsprechend befinden sich am GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung die Kompetenzen, um mit FAIR eines der weltweit größten Vorhaben für die physikalische Grundlagenforschung zu realisieren [1].1) Etwa 3000 Wissenschaftler aus über 40 Ländern planten die Experimentier- und Beschleunigeranlagen. Neun Länder haben ein völkerrechtliches Abkommen über die Errichtung des Beschleunigerzentrums unterzeichnet, weitere haben ihr Interesse signalisiert. Die Kosten betragen 1,027 Milliarden Euro (Preisstand 2005).2) Die Rodung hat begonnen, die Genehmigung des Bauantrags wird Ende Januar erwartet. 2018 soll FAIR in Betrieb gehen. ...
Geschichte
• 1/2012 • Seite 39Ein physikalisches Konzil
Wie die Solvay-Konferenz und das Solvay-Institut vor hundert Jahren nicht nur der Quantentheorie zum Durchbruch verhalfen.
Am 30. Oktober 1911 begann die erste Solvay-Konferenz, und im Mai 1912 entstand das Solvay-Institut für Physik, das die Forschung vieler späterer Nobelpreisträger förderte. Wie kam es dazu und warum konnte diese internationale Institution bis heute überdauern?
Der Berliner Physikochemiker Walther Nernst suchte im ers-ten Jahrzehnt des 20. Jahrhunderts Klarheit in Bezug auf die thermi-schen Eigenschaften von Materie. Sein 1905 aufgestelltes Wärmetheorem, das auch als Dritter Hauptsatz der Thermodynamik bekannt wurde, beschrieb, warum sich der absolute Nullpunkt nicht erreichen ließ: Mit fallender Temperatur nähert sich die spezifische Wärme nämlich einem konstanten Wert. In den Jahren 1909 und 1910 führte Nernst dazu umfangreiche Versuche bei niedrigen Temperaturen durch. Die Messergebnisse bestätigten diejenige Formel, die der damals weithin unbekannte Albert Einstein 1907 mithilfe der noch ungewöhnlichen Quanten-hypothese für die spezifische Wärmekapazität aufgestellt hatte. Konnten die Quanten aus Max Plancks Strahlungsformel vielleicht das rätselhafte Verhalten der Materie am Temperaturnullpunkt erklären? Nernst besuchte Einstein, als dieser Dozent für theoretische Physik in Zürich geworden war. Begeistert kehrte er mit einer Idee nach Berlin zurück: Nur eine Zusammenkunft der führenden Köpfe könnte sein Quantenrätsel lösen. Nernst fragte zunächst Hendrik Antoon Lorentz, Martin Knudsen und Max Planck. Doch Planck winkte ab, zu unbestimmt sei die Lage bis dato. Planck empfahl abzuwarten, zumal noch zu wenige der besten Physiker wirklich an dem Problem interessiert seien. Nernst ließ indes nicht locker und kam über seinen belgischen Chemikerkollegen Robert Goldschmidt in persönlichen Kontakt mit dem Großindustriellen Ernest Solvay, der seit Beginn des Jahrhunderts die Wissenschaft förderte (Abb. 1). ...
Physik im Alltag
Menschen
DPG
1/2012 • Seite 52
Physik-Preise 2012
Laudationes auf die Preisträgerinnen und Preisträger der Deutschen Physikalischen Gesellschaft und der Deutschen Vakuum-Gesellschaft
Bücher/Software
Neue Produkte
Tagungen
• 1/2012 • Seite 68
Micro & macro-cavities in classical and non-classical light
492. WE-Heraeus-Seminar
• 1/2012 • Seite 68
Latest Developments in Scanning Probe Techniques focused on Nanotechnology
493. WE-Heraeus-Seminar
