Physik Journal 6 / 2024

Cover

Der Lärm im Ozean
Langreichweitige Wechselwirkungen
Der Wert der Astronomie

Der Lärm in den Ozeanen nimmt immer mehr zu und stört die Lebewesen unter Wasser. Häufig sind Blasen die Ursache für den Lärm. (Foto von Max Gotts auf Unsplash, vgl. S. 32)


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Meinung

Wegbereiter für den WandelWolfgang Viöl6/2024Seite 3

Wegbereiter für den Wandel

Forschung an Hochschulen für angewandte Wissenschaften schien eine
„Mission Unmöglich“ und wurde doch zur Erfolgsgeschichte in der Physik.

Aktuell

Anja Hauck6/2024Seite 6DPG-Mitglieder

Studierende haben die Wahl

Das neue CHE-Ranking zeigt, wo sich am besten Physik studieren lässt.

Maike Pfalz / WR6/2024Seite 7DPG-Mitglieder

Empfehlungen und Evaluationen

Der Wissenschaftsrat hat Empfehlungen für Forschungsbauten gegeben und verschiedene Stellungnahmen veröffentlicht.

Anja Hauck / BMBF / Fraunhofer IPA6/2024Seite 8DPG-Mitglieder

Batterien für die Zukunft

Das erste Gebäude der Fraunhofer-Einrichtung Forschungsfertigung Batteriezelle wurde in Münster eröffnet.

Kerstin Sonnabend6/2024Seite 10DPG-Mitglieder

Mehr Material für Batterien

In Ulm bietet die Pilotanlage Powder-Up! die Möglichkeit, neue Funktionsmaterialien im großen Maßstab für die Forschung herzustellen.

Kerstin Sonnabend6/2024Seite 12DPG-Mitglieder

Weltrekord mit neutralen Teilchen

Der Teststand ELISE am Max-Planck-Institut für Plasmaphysik erreicht erstmals die vom Fusionsexperiment ITER geforderten Zielwerte einer Neutralteilchen-Heizung.

Matthias Delbrück6/2024Seite 13DPG-Mitglieder

Experimentum crucis?

Der neue Dunkle-Materie-Detektor COSINUS soll widersprüchliche Messresultate aufklären.

Maike Pfalz6/2024Seite 14DPG-Mitglieder

Vom Nutzen der Quanten

Australien investiert erheblich in Quantentechnologien.

HGF / Kerstin Sonnabend6/2024Seite 14DPG-Mitglieder

Leistungsstärker und flexibler

Eine Initiative der Helmholtz-Gemeinschaft leistet Pionierarbeit zu Founda­tion Models.

6/2024Seite 15DPG-Mitglieder

DFG: Neue Graduierten­kollegs

Matthias Delbrück6/2024Seite 15DPG-Mitglieder

Investition in Infrastruktur

Die britische Regierung stellt fast eine halbe Milliarde Pfund für Forschungseinrichtungen zur Verfügung.

Matthias Delbrück6/2024Seite 16DPG-Mitglieder

USA: Meilenstein 3a erreicht; Geplante Armverlängerung

Leserbriefe

Dieter Röß6/2024Seite 17DPG-Mitglieder

Ergänzende Anmerkung

Zu: I. Rückmann und W. Luhs, Physik Journal, April 2024, S. 26 (mit Erwiderung der Autoren)

High-Tech

Michael Vogel6/2024Seite 18DPG-Mitglieder

Präzise UV-Spektroskopie; Bessere Kernspintomografie; Sensor und Display in einem; Verlässlich überwacht

Brennpunkt

Galaxien am Rand des UniversumsVolker Bromm6/2024Seite 20DPG-Mitglieder

Galaxien am Rand des Universums

Hat das James Webb Space Telescope die Quellen der kosmischen Reionisation gefunden?

Aus der TraumRudolf Hackl6/2024Seite 22DPG-Mitglieder

Aus der Traum

Ranga Dias machte mit sensationellen Ergebnissen zu Supraleitung bei Umgebungsbedingungen auf sich aufmerksam. Wie eine Untersuchung nun zeigt, waren diese gefälscht.

Lehre

Bildende AstronomieOliver Schwarz und Karl-Heinz Lotze6/2024Seite 27DPG-Mitglieder

Bildende Astronomie

Der Wert der Astronomie für die Allgemeinbildung ist kaum zu überschätzen.

Dieser Artikel soll zeigen, was wir unter astronomischer Bildung verstehen und warum wir deren angemessene Repräsentation in den schulischen Lehrplänen und in den Ausbildungsgängen des naturwissenschaftlichen Nachwuchses für unerlässlich halten. Dabei berücksichtigen wir weder die oft kurzlebigen, durch den Zeitgeist bestimmten bildungs- und schulpolitischen Wunschvorstellungen noch die adressatenabhängigen methodischen Aspekte der Wissensvermittlung.

Obwohl es unterschiedliche Auffassungen zum Begriff „Bildung“ gibt, wird gerade der Himmelskunde häufig eine bedeutsame Rolle eingeräumt. Dabei konkurrieren bestimmte Ansichten über die Nützlichkeit von Wissen im Sinne „ökonomischer Verwertbarkeit“ sowie motivationale Aspekte (z. B. das Wecken eines Interesses an Physik) mit erkenntnis- und wissenschaftstheoretischen Gesichtspunkten des dargebotenen Stoffes, mit der Bedeutung eines naturwissenschaftlich begründeten Weltbildes und auch mit der Fähigkeit des Individuums, sich selbst in größere Zusammenhänge einzuordnen.

Für Wilhelm von Humboldt war Bildung der entscheidende Weg, um sich als Mensch selbst zu vervollkommnen, seine Talente zu entwickeln und individuelle Fähigkeiten zu erkunden und zu fördern [1]. Dieses Bildungs­ideal entspricht durchaus den Vorstellungen derjenigen jungen Menschen, die sich dem Studium der Astronomie und Physik widmen und wissen wollen, was die „Welt im Innersten zusammenhält“, und die sich an der Suche nach Antworten auf diese Frage beteiligen und daran individuell wachsen wollen. Gleiches darf man, altersgerecht abgestuft, auch von Schulkindern behaupten, die sich im naturwissenschaftlichen Unterricht bevorzugt für aktuelle Themen astrophysikalischer Forschung interessieren. (...)

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Überblick

Der Lärm der OzeaneDetlef Lohse6/2024Seite 32DPG-Mitglieder

Der Lärm der Ozeane

Faszinierende Unterwasserakustik – von Blasen und natürlichem wie auch zivilisatorischem Lärm in unseren Meeren.

Der Ozean wird oft mit Stille assoziiert. Doch das ist alles andere als wahr: Der Lärm in den Ozeanen nimmt immer mehr zu. Was sind die (physikalischen) Ursachen dafür und was können wir dagegen tun?

Der Stille Ozean – der Pazifik – kam angeblich zu seinem Namen, als Ferdinand Magellan im November 1520 vom Atlantik kommend durch die stürmische, heute nach ihm benannte Magellanstraße segelte und vor sich eine riesige, völlig ruhige Wasseroberfläche sah. Aber so still ist der Stille Ozean gar nicht – genauso wenig wie andere Ozeane. Hier sind nicht Sturm und Wellen gemeint, sondern der Lärm unter der Wasseroberfläche. Zum einen gibt es natürliche Lärmquellen, etwa das Brechen der Wellen, Regentropfen, die auf die Wasseroberfläche fallen, Wale, Fische, Krebse oder seismische Aktivität. Zum anderen verursachen Menschen Lärm unter Wasser, und zwar immer mehr. Zu den Ursachen gehören vor allem die Schifffahrt, militärische Aktivitäten, Sonar, Bauaktivitäten im Ozean oder seismische Erkundungen. Die Unterwassertierwelt nimmt diese Geräusche als sehr störend wahr, insbesondere Delfine und Wale [1].

In diesem Artikel geht es um beide Lärmquellen – die natürlichen und die menschengemachten – mit Fokus auf der Physik hinter der Lärmentstehung und -ausbreitung. Beides ist eng verbunden mit der Physik oder genauer der Dynamik der Blasen. Weiterhin geht es um Maßnahmen gegen die zunehmende Lärmverschmutzung im Ozean. (...)

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Kalkulierte FernbeziehungAndreas A. Buchheit, Torsten Keßler und Benedikt Fauseweh6/2024Seite 41DPG-Mitglieder

Kalkulierte Fernbeziehung

Wie sich langreichweitige Wechselwirkungen in makroskopischen Systemen berechnen lassen.

Ähnlich wie Fernbeziehungen die Stärke und Widerstandsfähigkeit zwischenmenschlicher Beziehungen trotz großer Distanzen unter Beweis stellen, offen­bart das Universum durch langreichweitige Wechselwirkungen zwischen Teilchen seine tiefgreifenden Verbindungen. Die unsichtbaren Bande, welche die Teilchen auch über große Längen zusammenhalten, verkörpern die Essenz von Kooperation und Kohärenz – ähnlich wie bei der Entstehung von Cooper-Paaren in Supraleitern.

Allgemein sind langreichweitige Wechselwirkungen in der Physik von großer Bedeutung. Sie manifes­tieren sich auf allen Skalen in der Natur: von der starken Wechselwirkung zwischen Quarks über elektrostatische Wechselwirkungen zwischen geladenen Teilchen bis hin zur Gravitation zwischen Galaxien, die zur Bildung von Strukturen astronomischen Ausmaßes führt. 

Diesen Wechselwirkungen ist gemein, dass sie sich durch ein Potential der Form V(x) ∝ |x|–ν beschreiben lassen, das algebraisch mit der Distanz |x| skaliert und dessen Abklingverhalten durch den Exponenten ν bestimmt ist. Zum Beispiel ist das elektrostatische Potential einer Punktladung mit Ladung q gegeben durch V (x) = (q/4πϵ0) • |x|−1. Für sehr große Exponenten ν nimmt die Wechselwirkung so schnell ab, dass sie effektiv kurzreichweitig wirkt. Bei kleinen ν werden auch Wechselwirkungen über sehr große Distanzen wichtig. Dabei legt die Raumdimension d des Systems die Grenze zwischen effektiv kurz- und langreichweitigen Wechselwirkungen fest. 

Während bei kurzreichweitigen Wechselwirkungen nur die Teilchen in der unmittelbaren Umgebung ein Probeteilchen beeinflussen, wirkt für langreichweitige Wechselwirkungen das gesamte System auf das Probeteilchen ein. Dies führt in der theoretischen Beschreibung zu einer wichtigen Konsequenz: Die Teilchenzahl typischer makroskopischer Festkörpersysteme beträgt etwa N ≈ 1023, sodass die Auswertung einer einzelnen Wechselwirkungsenergie die Summation über 1023 Summanden erfordert. (...)

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Physik im Alltag

Sehhilfe ohne BügelMichael Vogel6/2024Seite 50DPG-Mitglieder

Sehhilfe ohne Bügel

Mit Kontaktlinsen lassen sich verschiedene Formen der Fehlsichtigkeit korrigieren. Selbst für astigmatische Augen gibt es passende Produkte.

Menschen

Kerstin Sonnabend6/2024Seite 52DPG-Mitglieder

„Ich habe meinen Traumjob gefunden.“

Interview mit Hans-Christian Schmitt

6/2024Seite 53DPG-Mitglieder

Personalien

Martin Faessler, Eberhard Jaeschke, Uli Lynen, Stephan Paul und Thomas Walcher6/2024Seite 58DPG-Mitglieder

Nachruf auf Bogdan Povh

Axel Lorke, Klaus Ensslin, Jörg Kotthaus, Richard Warburton und Achim Wixforth6/2024Seite 59DPG-Mitglieder

Zum Gedenken an Herbert Kroemer

Rezensionen

Arne Schirrmacher6/2024Seite 60DPG-Mitglieder

Olival Freire Jr. (Hrsg.): The Oxford Handbook of The History of Quantum Interpretations

Alexander Pawlak6/2024Seite 60DPG-Mitglieder

Max Brod: Tycho Brahes Weg zu Gott

Alexander Pawlak6/2024Seite 61DPG-Mitglieder

Carlo Rovelli: Weiße Löcher – Ein neues Bild des Universums

DPG

6/2024Seite 26DPG-Mitglieder

5. DPG-Forum: Wissens- und Technologietransfer im Dialog

6/2024Seite 39DPG-Mitglieder

WEH-Stiftung: Förder­programm „Moderner, ­kontextbezogener Physik­unterricht“

6/2024Seite 40DPG-Mitglieder

DPG-Arbeitstagung Forschung – Entwicklung – Innovation

6/2024Seite 47DPG-Mitglieder

Highlights der Physik in Hannover

6/2024Seite 48DPG-Mitglieder

Dissertationspreise 2025

Bero Honegger6/2024Seite 62DPG-Mitglieder

Theoretische Physik und ­Zombies

Der Wettbewerb DOPPLERS fand dieses Jahr vom 5. bis 7. April in Hannover statt.

Tagungskalender

6/2024Seite 63DPG-Mitglieder

Tagungskalender

Produkte / Firmen

6/2024Seite 64

„Wir brauchen eine starke Kultur und Struktur.“

Interview mit Sadik Hafizovic und Andrea Orzati von Zurich Instruments

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