70 Jahre CERN
Neutroneninterferometrie
Spin-Nano-Oszillatoren
In den 70 Jahren seit seiner Gründung hat das CERN wichtige Fragen der Teilchenphysik aufgeklärt.
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Physik Journal 10 / 2024
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Meinung
Aktuell
• 10/2024 • Seite 14 • DPG-Mitglieder
USA: Schwächelnde Magnete; Schwund und Persistenz; Virtuelles Quantenlabor
Leserbriefe
High-Tech
Brennpunkt
• 10/2024 • Seite 20 • DPG-MitgliederGravitation hinter Gittern
Die Newtonsche Gravitation lässt sich mittels Materiewelleninterferometrie
mit bisher unerreichter Genauigkeit messen.
• 10/2024 • Seite 22 • DPG-MitgliederEffizient von A nach B
Mesoskopische Teilchen bewegen sich mit dem geringsten Energieaufwand von einem Ort zum anderen, wenn Transportkräfte und Trajektorie symmetrisch in der Zeit sind.
Überblick
• 10/2024 • Seite 27 • DPG-MitgliederNeutronen schlagen Wellen
50 Jahre Neutroneninterferometrie – ein persönlich gefärbter Rückblick mit Ausblick
Die Wellennatur des Neutrons weckte von Anfang an den Wunsch, damit auch Interferenzexperimente durchzuführen. So einfach die Grundidee klingt, so schwierig war es, das dafür nötige Interferometer herzustellen und zum Laufen zu bringen. Erste Missgeschicke stellten sich dabei als Glücksfälle heraus, und 1974 gelang es am kleinen TRIGA-Reaktor des Atominstituts in Wien erstmals, Neutroneninterferenz nachzuweisen, was weltweit in der Fachwelt große Aufmerksamkeit erregte [1].
Mit dem Bau von Forschungsreaktoren, zunächst in den 1940er-Jahren in den USA, spielten Neutronen in der Kernphysik und dann bei der Erforschung der Materie eine wichtige Rolle. Mit den elektrisch neutralen Neutronen ließen sich Kerne anregen und umwandeln, um so etwas über Kernkräfte zu lernen. Durch Moderation gelang es, Neutronen mit Energien von einigen MeV in den meV-Bereich abzubremsen. Damit lagen ihre Wellenlängen im Bereich von Atomabständen. Der Bau von Forschungsreaktoren in Europa ab den 1950er-Jahren beflügelte die Neutronenforschung auch in Österreich. 1960 ging der erste Forschungsreaktor in Seibersdorf in Betrieb, zwei Jahre später folgte der 250-kW-TRIGA-Mark II-Reaktor des Atominstituts Wien. Das deutsch-französische Institut Laue-Langevin (ILL) entstand 1967 und nahm im April 1971 seinen 58 Megawatt starken Forschungsreaktor in Betrieb. Damit wurden Neutronen für einen großen Bereich der Strukturforschung und Neutronenoptik hoch interessant. (...)
• 10/2024 • Seite 34 • DPG-MitgliederVom Gehirn inspiriert
Ein möglicher Ansatz für neuromorphes Computing sind sogenannte Spin-Nano-Oszillatoren.
Wäre es nicht fantastisch, physische Bauelemente zu unserer elektronischen Werkzeugkiste hinzuzufügen, die das biologische Verhalten unseres Gehirns nachahmen? Gesucht hierfür ist das perfekte spintronische Bauelement, das mit aktuellen Hardwarekomponenten integrierbar ist. Sogenannte Spin-Nano-Oszillatoren sind hervorragende Kandidaten dafür. Diese wurden in kleinem Maßstab in neuronalen Netzwerken aus künstlichen Synapsen und Neuronen getestet. Wir stehen kurz davor, spintronische Bauelemente in Netzwerke zu integrieren und den Weg für anspruchsvollere integrierte neuromorphe Rechenlösungen zu ebnen.
Die heutigen Strukturgrößen und Verarbeitungsfrequenzen von Computer-Prozessoren haben fast ihre physikalischen Grenzen erreicht. Sie werden immer ausgefeilter und spezialisierter, um weiter kontinuierlich ihre Leistungsfähigkeit zu steigern. Die Nachfrage nach effizienteren Computersystemen ist groß – sie würden es etwa erlauben, Straßenschilder zu erkennen, oder könnten helfen, medizinische Bilder zu analysieren. Dies führt uns zum neuromorphen Computing, das großes Potenzial bietet für die Innovation heutiger Computersystemhardware.
Neuromorphes Computing
Neuromorphes Computing basiert auf einer Computerarchitektur, die von der Struktur und Funktion des menschlichen Gehirns inspiriert ist. Die Idee besteht darin, Informationen in Millionen kleiner Verarbeitungseinheiten zu zerlegen und parallel und dezentral auszuführen. Ziel ist nicht, das biologische Gehirn nachzuahmen, sondern es geht darum, die bekannten Aspekte seiner Struktur und Operationen zu extrahieren und in einem Computersystem zu verwenden [1]. Dieses Konzept existiert seit mindestens 30 Jahren und wurde in letzter Zeit wieder modern. Das Aufkommen datenintensiver Anwendungen wie Bilderkennung, Computer Vision und Verarbeitung natürlicher Sprache hat eine Schwäche der heutigen Computerarchitektur offenbart. (...)
Physik im Alltag
Menschen
Rezensionen
• 10/2024 • Seite 50 • DPG-Mitglieder
Ingolf Volker Hertel: Blühende Landschaften – Wie die Wissenschaft vereinigt wurde
DPG
• 10/2024 • Seite 52 • DPG-Mitglieder
jDPG erleben!
Die junge DPG lebt vom persönlichen Engagement. In dieser Interviewreihe
stellen wir aktive Mitglieder und ihre Projekte vor.
