Physik Journal 1 / 2022

Cover

Die aktive Galaxie Centaurus A mit ihrem relativistischen Jet (vgl. S. 24, Bild: ESO / WFI; MPIfR / ESO / APEX / A. Weiss et al.; NASA / CXC / CfA / R. Kraft et al.)


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Meinung

Mutig zur Wissenschaft stehenLutz Schröter und Ulrich Bleyer1/2022Seite 3

Mutig zur Wissenschaft stehen

Nicht die Wissenschaft entscheidet über den Lockdown, sondern die Politik.

Aktuell

Alexander Pawlak1/2022Seite 6DPG-Mitglieder

Mehr Sachlichkeit in der Krise!

Die Berichterstattung der BILD-Zeitung über Forscher:innen und Coronamaßnahmen hat zu Protesten aus der Wissenschaft und zu Beschwerden beim Presserat geführt.

Anja Hauck1/2022Seite 7DPG-Mitglieder

Pläne, Pakte und Programme

Reaktionen auf die hochschul- und wissenschaftspolitischen Pläne der neuen Bundesregierung

Maike Pfalz1/2022Seite 10DPG-Mitglieder

Unvollständig gerankt

Das CHE-Masterranking 2021 beleuchtet erstmals die Zufriedenheit der Physik-Masterstudierenden an deutschen Hochschulen.

Maike Pfalz1/2022Seite 11DPG-Mitglieder

Maßgeschneidert im Nanomaßstab

In der turnusgemäßen Evaluierung wurde die Forschung am Paul-Drude-Institut für Festkörperelektronik in Berlin sehr gut bis exzellent bewertet.

Kerstin Sonnabend1/2022Seite 12DPG-Mitglieder

Demnächst kreisen sie wieder

Nach dem Long Shutdown 2 laufen am Large Hadron Collider die letzten Vorbereitungen für den dritten Daten-Run mit Protonen und Ionen.

Maike Pfalz / U Innsbruck1/2022Seite 12DPG-Mitglieder

Ein Haus für die Physik

An der Universität Innsbruck wird ein „Haus der Physik“ entstehen, das 2028 eröffnen soll.

Kerstin Sonnabend1/2022Seite 14DPG-Mitglieder

In die große weite Welt

In die große weite Welt Erstmals stellt ein Bericht umfassend dar, wie es um die Internationalität der Promotion an deutschen ­Hochschulen bestellt ist.

1/2022Seite 15DPG-Mitglieder

DFG: Neue SFBs

Alexander Pawlak1/2022Seite 15DPG-Mitglieder

Jahr 2022 … die für Nachhaltigkeit forschen wollen

Die Vereinten Nationen haben 2022 zum Internationalen Jahr der Grundlagenforschung für nachhaltige Entwicklung ausgerufen.

Anja Hauck1/2022Seite 15DPG-Mitglieder

Studentinnen im Stress

Eine Umfrage zeigt, dass Studentinnen eher als ihre männlichen Kommilitonen unter den Einschränkungen durch die Corona-Pandemie leiden.

Matthias Delbrück1/2022Seite 16DPG-Mitglieder

Der etwas andere Klimagipfel

Europäische und US-amerikanische Forschungszentren wollen ihre Kohlendioxid-Emissionen reduzieren.

Alexander Pawlak1/2022Seite 16DPG-Mitglieder

Der Schubs gegen die Katastrophe

Die Dart-Testmission zur Asteroidenabwehr ist auf dem Weg zum Doppelasteroiden (65803) Didymos.

Matthias Delbrück1/2022Seite 17DPG-Mitglieder

Verkürzte Zeitskalen

Private Unternehmen wollen Strom aus Kernfusionsanlagen schon in den 2030er-Jahren ins Netz bringen.

Matthias Delbrück1/2022Seite 17DPG-Mitglieder

USA

Leserbriefe

Prof. Dr. Christoph Buchal; Prof. Dr. Gerhard (Gerd) Wolf; Dr. Thomas Dörfler; Dr. Björn Peters1/2022Seite 19DPG-Mitglieder

Kernenergie gegen den Klimawandel?

High-Tech

Michael Vogel1/2022Seite 20DPG-Mitglieder

Megagute Metalinse; Kompakter Drucker; Sensorik fürs Grobe; Mit Energie versorgt

Brennpunkt

Exotische ExzitonenTorsten Stiehm und Ursula Wurstbauer1/2022Seite 22DPG-Mitglieder

Exotische Exzitonen

Besondere energiereiche Exzitonen bewirken Quanteninterferenzeffekte in atomar dünnen Halbleitern.

Überblick

Extrem beschleunigendElisa Pueschel und Gernot Maier1/2022Seite 24DPG-Mitglieder

Extrem beschleunigend

Astrophysikalische Jets gelten als Quellen ultrahochenergetischer Strahlung und hochenergetischer Neutrinos.

Relativistische Plasmaströme oder „Jets“ treten in unter­schiedlichsten astrophysikalischen Umgebungen auf und besitzen stellare bis galaktische Dimensionen. Mit modernen Teleskopen lassen sie sich im gesamten elektromagnetischen Wellenlängenbereich bis zu Energien von einigen TeV beobachten. Offen bleiben derzeit Fragen zu den grundlegenden Aspekten der Beschleunigungsmechanismen. Außerdem ist unklar, welche astronomischen Objekte mit Jets effiziente Teilchen­beschleuniger sind.

Astrophysikalische Jets sind kollimierte, bipolare, relativistische Plasmaströme. Als universelles Phänomen der Astrophysik treten sie in Verbindung mit Akkretion von Materie auf kompakte Objekte auf. Damit sind Objekte hoher Dichte gemeint, z. B. Schwarze Löcher, Neutronensterne oder Weiße Zwerge. Physikalische Prozesse in Jets sowie deren Einfluss auf ihre Umgebung spielen in der Astrophysik eine wichtige Rolle, beispielsweise in der Entstehung von Galaxien [1]. In diesem Artikel konzentrieren wir uns auf Aspekte der Hochenergiephysik: die Emission hochenergetischer Photonen, Neutrinos und geladener Teilchen sowie den Ursprung hochenergetischer kosmischer Strahlung. Letztere besteht aus einzelnen Atomkernen mit Energien bis zu 1020 eV. Das entspricht der kinetischen Energie eines Tennisballs beim Aufschlag, komprimiert in einem um 40 Größenordnungen kleineren Volumen. Die Vorhersage, dass diese extreme Teilchenbeschleunigung in Jets aktiver galaktischer Kerne (AGN) stattfindet, ist bereits 40 Jahre alt. Heute erlauben es Beobachtungen sowie detaillierte theoretische Modelle, die verschiedenen physikalischen Prozesse in Jets zu verstehen. (...)

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Selbstgetriebene TeilchenBenno Liebchen und Hartmut Löwen1/2022Seite 31DPG-Mitglieder

Selbstgetriebene Teilchen

Aktive Kolloide zeigen neue Nichtgleichgewichtseffekte und weisen den Weg zu Mikrorobotern der Zukunft.

Aktive Materie besteht aus Bausteinen mit intrinsischem Antrieb und umfasst Systeme wie Bakte­rien­kolonien, Fischschwärme und künstliche ­Mikro­schwimmer. In diesem interdisziplinären Forschungsgebiet hilft die Physik, die selbstgetriebene Bewegung aktiver Par­tikel zu modellieren und ihr kollektives Verhalten im Nichtgleichgewicht zu verstehen und vorherzusagen. Die Erkenntnisse der Physik der aktiven Materie haben uns der Vision von Mikro-U-Booten, die Medikamente an Krebszellen liefern oder chirurgische Eingriffe vornehmen, näher gebracht.

inige Bakterien wie E. coli oder T. Majus erreichen Geschwindigkeiten von 10 oder sogar 100 Körperlängen pro Sekunde. Das schaffen selbst die schnellsten Motorboote kaum. Menschliche Schwimmer bewegen sich bestenfalls mit etwa 1,5 Körperlängen pro Sekunde fort. Doch wie schwimmen Bakterien überhaupt? Die Art, wie Menschen kraulen oder Fische und Muscheln schwimmen, setzt stets Trägheits­effekte voraus. Auf der Größenskala von Bakterien – also wenigen Mikrometern – erzeugt dies keinen Vortrieb. Hier dominieren viskose Kräfte, die mit der linearen Ausdehnung l der Teilchen skalieren. Sie sind um viele Größenordnungen stärker als Trägheitskräfte, die mit der Masse bzw. mit l3 skalieren. Die Flüssigkeit erscheint hierdurch für Bakterien sehr dickflüssig, vergleichbar damit, als müsste ein Mensch durch Honig schwimmen. Ohne Trägheit findet Bewegung nur statt, solange Kräfte wirken. 
In der Konsequenz würde sich eine Muschel nach Schrumpfung auf die Mikroskala nicht mehr fortbewegen. Sie schwimmt, indem sie sich langsam öffnet und schnell wieder schließt, wobei sie Trägkeitseffekte in der Flüssigkeit erzeugt (Abb. 1a). Eine Mikro­muschel würde, abgesehen von Fluktuationen, nur um einen festen Raumpunkt oszillieren, weil sich die wirkenden Kräfte beim Öffnen und Schließen reziprok verhalten. Um bei niedriger Reynolds-Zahl, dem Verhältnis von trägen zu viskosen Kräften, zu schwimmen, braucht es nicht-reziproke Bewegungen („Scallop Theorem“) [1]. (...)

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20 Jahre Physik Journal

Geburtstagsgrüße1/2022Seite 38

Geburtstagsgrüße

Die Physikalischen Blätter erschienen erstmals im Jahr 1944, ab 1977 waren sie die Mitgliederzeitschrift der Deutschen Physikalischen Gesellschaft. Vor genau 20 Jahren wurden sie aus verlagstechnischen Gründen in „Physik Journal“ umbenannt.

Physik im Alltag

Erst frieren, dann trocknenDenise Müller-Dum und Jens Kube1/2022Seite 48DPG-Mitglieder

Erst frieren, dann trocknen

Lebensmittel und Medikamente schonend haltbar zu machen, gelingt mit dem direkten Übergang von Eis zu Wasserdampf bei frostigen Temperaturen.

Menschen

1/2022Seite 50DPG-Mitglieder

Personalien

Joachim Trümper, Karl Lackner und Friedrich Wagner1/2022Seite 54DPG-Mitglieder

Nachruf auf Klaus Pinkau

Alexander Pawlak1/2022Seite 56

„Eine Art Flugsimulator für die Optik“

DPG

1/2022Seite 30DPG-Mitglieder

Ein Tag vor Ort

1/2022Seite 37DPG-Mitglieder

Symposium mit Abendvortrag: Walther Gerlach

1/2022Seite 55DPG-Mitglieder

Einladung zur Mitglieder­versammlung 2022

1/2022Seite 57DPG-Mitglieder

Physikerin der Woche

1/2022Seite 58DPG-Mitglieder

WE-Heraeus-Förderprogramm

1/2022Seite 59DPG-Mitglieder

Physik-Preise 2022

1/2022Seite 68DPG-Mitglieder

Voraussetzungen für digitale Bildung schaffen

1/2022Seite 68DPG-Mitglieder

Publika­tionswesen – von Wissenschaftlern für Wissenschaftler

1/2022Seite 69DPG-Mitglieder

Gehirnforschung und Glücksklee auf der ISS

1/2022Seite 72DPG-Mitglieder

Mitgliederversammlung 2022

1/2022Seite 72DPG-Mitglieder

Mitgliedsbeiträge 2022

1/2022Seite 72DPG-Mitglieder

Kurzprotokoll zur Vorstandsratssitzung

1/2022Seite 73DPG-Mitglieder

Haushaltsplan 2022

1/2022Seite 73DPG-Mitglieder

Vorläufige Tagesordnung der Sitzung des ­Vorstandsrats

1/2022Seite 74DPG-Mitglieder

Mitgliederversammlung der PGzB

1/2022Seite 75DPG-Mitglieder

WE-Heraeus-Klausurtagungen

Rezensionen

Prof. Dr. Klaus Hentschel1/2022Seite 70DPG-Mitglieder

Kurt Scharnberg: Hans ­Jensen, Physiker und Nobelpreisträger

Prof. Dr. Thomas Wilhelm1/2022Seite 70DPG-Mitglieder

Rainer Müller: Mechanik. Physik für Lehramtsstudierende

Kerstin Sonnabend1/2022Seite 71DPG-Mitglieder

Marcus Weber, ­Judith Weber: Phantastisch physikalisch

Tagungen

1/2022Seite 74DPG-Mitglieder

Tagungskalender

1/2022Seite 76DPG-Mitglieder

Sensing with Quantum Light

1/2022Seite 76DPG-Mitglieder

Photoemission Tomography: Applications and Future ­Developments

1/2022Seite 76DPG-Mitglieder

­Science Facts & Science Fiction

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