Physik Journal 10 / 2023

Cover

Plasmabeschleunigung
50 Jahre CKM-Matrix
Künstliche Intelligenz in der Lehre

Wenn sich ein kurzer Laserpuls im Plasma ausbreitet, werden die Elektronen stark radial nach außen geschleudert. (Bild: superbossa.com, vgl. S. 26) 



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Meinung

Relevant und doch verkanntDetlef Lohse10/2023Seite 3

Relevant und doch verkannt

Die Fluiddynamik wird häufig unterschätzt, spielt aber für viele
gesellschaftlich wichtige Bereiche eine essenzielle Rolle.

Aktuell

Alexander Pawlak10/2023Seite 6DPG-Mitglieder

Harte und weiche Landungen

Die Raumfahrt zum Mond erlebt eine Renaissance. Indien ist die vierte Nation,
der eine weiche Landung auf dem Mond gelungen ist.

Alexander Pawlak10/2023Seite 7DPG-Mitglieder

Knotenpunkt für Quantenkommunikation

In Erfurt fiel der Startschuss für den weiteren Ausbau des deutschen Netzwerks für Quantenkommunikation.

Kerstin Sonnabend10/2023Seite 8DPG-Mitglieder

Dokumentierte Herausforderungen

Ein ESFRI-Bericht beschreibt, wie die Pandemie und der Krieg in der Ukraine
Forschungsinfrastrukturen beeinträchtigen.

Kerstin Sonnabend10/2023Seite 10DPG-Mitglieder

Feierstunde für Flaggschiffe

Das Human Brain Project und das Graphene Flagship haben das Ende ihrer zehnjährigen Laufzeit erreicht.

Kerstin Sonnabend10/2023Seite 12DPG-Mitglieder

Kritik am Verhaltenskodex

Eine Überarbeitung des Verhaltens­kodex der IAU stößt nicht nur auf Gegen­liebe.

Kerstin Sonnabend10/2023Seite 12DPG-Mitglieder

Ein maßgeschneidertes Abkommen

Das Vereinigte Königreich ist ab dem nächsten Jahr assoziiertes Mitglied bei Horizon Europe.

Matthias Delbrück10/2023Seite 13DPG-Mitglieder

Zu viel politischer Einfluss

Indien investiert einen Milliardenbetrag in seine neue Agentur für Grundlagen- und angewandte Forschung.

BMBF / Anja Hauck10/2023Seite 13DPG-Mitglieder

Fusionsforschung fördern

Matthias Delbrück10/2023Seite 14DPG-Mitglieder

Frischer Wind für Solarenergie

Die niederländische Regierung fördert ein großangelegtes Solar-Forschungsprogramm.

Alexander Pawlak10/2023Seite 15DPG-Mitglieder

Sag mir, wie viel Lichter ausgehen

Gesucht sind Personen, die per App die Lichtnutzung in ihrer Umgebung erfassen wollen.

Alexander Pawlak10/2023Seite 15DPG-Mitglieder

Hintergrundrauschen

Phasendrescherei

Matthias Delbrück10/2023Seite 16DPG-Mitglieder

Vier gewinnt

Im vierten Anlauf schickt Japan erfolgreich ein Röntgenobservatorium ins All.

Matthias Delbrück10/2023Seite 16DPG-Mitglieder

USA: Zehn auf einen Streich

Brennpunkt

Atmosphäre in BrandMichael Wiescher und Karlheinz Langanke10/2023Seite 17DPG-Mitglieder

Atmosphäre in Brand

Ein Los Alamos Laboratory Report von 1946 behandelt die Frage, ob eine
atomare Explosion die Atmosphäre entzünden könnte.

High-Tech

Michael Vogel10/2023Seite 20DPG-Mitglieder

Super aufgelöst; Nanoplastik detektieren; Geschriebene Elektronik; Passiv gemanagt

Lehre

Lehrreiche Künstliche IntelligenzStefan Küchemann, Steffen Steinert und Jochen Kuhn10/2023Seite 22DPG-Mitglieder

Lehrreiche Künstliche Intelligenz

Stefan Küchemann, Steffen Steinert und Jochen Kuhn

Die Digitalisierung in Schule und Hochschule hat nicht zuletzt durch die Corona-Pandemie einen großen Schub erhalten. Onlinebasierte Formate fanden größere Verbreitung; allein die Lernplattform Moodle umfasste im September 2023 über 46 Millionen Kurse und über 394 Millionen Nutzende weltweit [1]. Dies macht digitale Daten verfügbar und verarbeit­bar, nicht zuletzt durch Methoden der Künstlichen Intelligenz. Insbesondere verdeutlicht das Sprach­modell ChatGPT von OpenAI, dass KI-basierte Anwendungen für Lernen und Lehren weit über den Rahmen­ von gängigen Lernplattformen hinausgehen [2].

Für den Einsatz von Künstlicher Intelligenz (KI) im Bildungskontext stellen sich weitreichende Fragen: Wie lassen sich Lernende durch solche Anwendungen effektiv begleiten und (frühzeitig) fördern? Auf welche Weise lassen sich personenbezogene Daten für das Training von KI-Algorithmen nutzen und gleichzeitig schützen? Genügen Menge und Qualität der anfallenden Datensätze überhaupt für eine sinnvolle Anwendung von Künstlicher Intelligenz? (...)

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Überblick

Teilchen beim WellenreitenAllen Caldwell10/2023Seite 26DPG-Mitglieder

Teilchen beim Wellenreiten

Teilchenbeschleunigung im Plasma ermöglicht kompaktere
und kostengünstigere Beschleuniger.

In der Teilchenphysik sind bei Kollisionen immer höhere Energien notwendig, um immer neue Strukturen und Prozesse aufklären zu können. Dies erfordert größere und damit auch teurere Beschleunigeranlagen. Daher gilt es, alternative Methoden zu entwickeln. Die Plasmabeschleunigung ist in diesem Zusammenhang ein vielversprechendes Verfahren, an dem viele Forschungsgruppen arbeiten. 

Wenn Teilchen miteinander kollidieren, machen solche mit höherer Energie physikalische Prozesse und Strukturen auf kleineren Entfernungs­skalen sichtbar. Teilchenbeschleuniger waren das wichtigste Instrument bei der Entwicklung des Standardmodells der Teilchenphysik, wie zuletzt die Entdeckung des Higgs-­Bosons mit dem Large Hadron Collider (LHC) am CERN im Jahr 2012 eindrucksvoll belegte. (...)

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Mischung mit SystemJochen Dingfelder und Thomas Mannel10/2023Seite 32DPG-Mitglieder

Mischung mit System

Vor 50 Jahren präsentierten Kobayashi und Maskawa eine Lösung für das Problem
der CP-Verletzung.

Vor genau fünfzig Jahren veröffentlichten die japanischen Theoretiker Makoto Kobayashi und Toshihide Maskawa eine Arbeit, für welche die beiden zusammen mit Yōichirō Nambu 2008 mit dem Nobelpreis ausgezeichnet wurden. Die Arbeit erregte bei ihrem Erscheinen 1973 zunächst wenig Aufmerksamkeit: Sie spekulierte lediglich, ob es eine dritte Generation von Quarks und Leptonen geben könnte. Erst deren Entdeckung, insbesondere des Bottom-Quarks und die Untersuchung seiner Zerfälle, erlaubte es, die Ideen der beiden experimentell zu überprüfen. 

Im Standardmodell der Teilchenphysik lassen sich die Materieteilchen in drei Generationen einteilen, die jeweils aus zwei Quarks und zwei Leptonen bestehen. Beispielsweise gehören zur ersten Generation das Up-Quark u und das Down-Quark d, das Elektron e– und sein zugehöriges Neutrino νe. Zwischen den Teilchen verschiedener Generationen findet ein Austausch durch die schwache Wechselwirkung statt. Das führt insbesondere bei den Quarks zu einer „Quark-Flavor-Mischung“, die der sogenannte Cabibbo-Kobayashi-Maskawa-Mechanismus beschreibt [1]. Seine zentrale Größe ist die CKM-Matrix, bezeichnet mit den Initialen ihrer Schöpfer. Mit der Inbetriebnahme der B-Fabriken (Abb. 1) an den Forschungszentren SLAC in Stanford, USA, und KEK in Tsukuba, Japan, ließ sich seit 2001 der Ansatz von Kobayashi und Maskawa glänzend bestätigen. Heute ist der CKM-Mechanismus ein fester Bestandteil des Standardmodells. (...)

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Physik im Alltag

Der universelle AnschlussJens Kube10/2023Seite 40DPG-Mitglieder

Der universelle Anschluss

Mit der EU-weiten Verpflichtung zum USB-C-Standard sollte die Formatvielfalt
der kombinierten Daten- und Ladekabel bald der Vergangenheit angehören.

Menschen

Maike Pfalz10/2023Seite 43DPG-Mitglieder

„Wir sind in der Lage, flexibel zu reagieren.“

Interview mit Rafael Lang

10/2023Seite 44DPG-Mitglieder

Personalien

Gisela Schütz und Dagmar Goll10/2023Seite 48DPG-Mitglieder

Nachruf auf Helmut Kronmüller

Roland Böhmer, Gregor Diezemann, Franz Fujara, Burkhard Geil, Gerald Hinze, Ernst Rössler und ­Hans Wolfgang Spiess10/2023Seite 49DPG-Mitglieder

Zum Gedenken an Hans Sillescu

DPG

10/2023Seite 39DPG-Mitglieder

Ausschreibung Ars legendi- Fakultätenpreis 2024

10/2023Seite 42DPG-Mitglieder

Ein Tag vor Ort – Laborbesichtigungsprogramm

Julian Späthe, Maël Averdung und Amelie Coumans10/2023Seite 50DPG-Mitglieder

jDPG erleben!

Die junge DPG lebt vom persönlichen Engagement ihrer Mitglieder.
Eine neue Interviewreihe gibt persönliche Einblicke in dieses Engagement.

10/2023Seite 55DPG-Mitglieder

Kurzprotokoll zur Vorstandsratssitzung

10/2023Seite 58DPG-Mitglieder

DPG-Arbeitstagung Forschung – Entwicklung – Innovation

10/2023Seite 61DPG-Mitglieder

Physikerin der Woche

Rezensionen

Bianca Watzka10/2023Seite 52DPG-Mitglieder

Thomas Wilhelm (Hrsg.): Digital ­Physik unterrichten

Kerstin Sonnabend10/2023Seite 52DPG-Mitglieder

Philip Ball: Die ­Elemente

Alexander Pawlak10/2023Seite 53DPG-Mitglieder

Lukas Schuler, Kurt Wirth: Mein Haus, mein Licht, unsere Umwelt

Tagungen

10/2023Seite 54DPG-Mitglieder

Tagungskalender

Christof Wöll, Martin Aeschlimann und Roser Valentí10/2023Seite 56DPG-Mitglieder

Accelerated Discovery of New Materials

787. WE-Heraeus-Seminar

Stefan Facsko, Arkady V. Krasheninnikov, Thomas Michely und Marika Schleberger10/2023Seite 56DPG-Mitglieder

Defects in Two-dimensional Materials

750. WE-Heraeus-Seminar

Horst Schmidt-Böcking, Karl-Friedrich Ziegahn und Kurt Wagemann10/2023Seite 57DPG-Mitglieder

The Physical, Chemical and Technological Aspects of the Fundamental Transition in Energy Supply from Fossil to Renewable Sources – Key Aspect: Energy Storage

791. WE-Heraeus-Seminar

Frank Kühnemann und Sven Ramelow10/2023Seite 57DPG-Mitglieder

Sensing with Quantum Light

790. WE-Heraeus-Seminar

Nuha Chreim, Yannick ­Dengler, Fabian Frech und Timo Eichhorn Frech10/2023Seite 59DPG-Mitglieder

Methods of Effective Field Theory and Lattice Field ­Theory

Bad Honnef Physics School

Ulrike Saher und Heiko Pauthner10/2023Seite 59DPG-Mitglieder

Gravitationswellen-­Astronomie

DPG-Lehrerfortbildung

Joachim Ankerhold, Paolo Muratore-Ginanneschi, Jukka Pekola und Bayan Karimi10/2023Seite 59DPG-Mitglieder

Open Quantum Systems and Mesoscopic Physics

WE-Heraeus Physics School

Arooj Sajjad, Birte Gülk, Christian Spannfellner10/2023Seite 60DPG-Mitglieder

Physics of the Ocean

Bad Honnef Physics School

Helmut Fink10/2023Seite 60DPG-Mitglieder

Quantenphysik an der Schule

Workshop der Heisenberg-Gesellschaft

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