Neutrinodetektor KM3NeT
Bewegung von Bakterien
Heisenberg auf Helgoland
Die Detektoren des Neutrinoobservatoriums KM3NeT befinden sich in der Tiefsee des Mittelmeeres. (Bild: Copyright KM3NeT, vgl. S. 24)
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Physik Journal 5 / 2025
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Meinung
Aktuell
• 5/2025 • Seite 6 • DPG-Mitglieder
Schwerwiegende Kürzungen für die Forschung
In den USA sorgen gestrichene Fördergelder und massenhafte Entlassungen für ein Klima der Unsicherheit in Forschungseinrichtungen und Universitäten.
• 5/2025 • Seite 7 • DPG-Mitglieder
Quanten folgen auf Optik
Mit Göttingen wird zum zweiten Mal eine ganze Stadt zur „EPS Historic Site“, nicht zuletzt aufgrund ihrer großen Bedeutung für die Entwicklung der Quantenmechanik.
• 5/2025 • Seite 8 • DPG-Mitglieder
Materialien mit Funktion
Die Evaluation des Leibniz-Instituts für Neue Materialien in Saarbrücken fällt sehr gut bis exzellent aus.
• 5/2025 • Seite 10 • DPG-Mitglieder
Stadtbummel mit Lerneffekt
In der Darmstädter Innenstadt lädt ein Science Pop-Up dazu ein, die Forschung des GSI Helmholtzzentrums für Schwerionenforschung kennenzulernen.
• 5/2025 • Seite 11 • DPG-Mitglieder
Mit Energie in die Zukunft
Anfang April wurde in Berlin das neue Wissenschaftsjahr zum Thema Zukunftsenergie eröffnet.
• 5/2025 • Seite 12 • DPG-Mitglieder
„Wir müssen immer beide Seiten hören.“
Erneut gab es Vorwürfe des Machtmissbrauchs an Max-Planck-Instituten.
• 5/2025 • Seite 13 • DPG-Mitglieder
Forschende Behörden im Dritten Reich
Ein Forschungsprojekt präsentiert neue Ergebnisse zur Rolle von drei Bundesanstalten in der NS- und Nachkriegszeit.
• 5/2025 • Seite 14 • DPG-Mitglieder
Mehr als Meteorologie
Das Max-Planck-Institut für Meteorologie feiert 50-jähriges Jubiläum.
• 5/2025 • Seite 15 • DPG-Mitglieder
Lebendige Weltraumpläne
Der Rat der Europäischen Weltraumorganisation ESA verlängert internationale Kollaborationen und hat die „Strategie 2040“ fertiggestellt.
• 5/2025 • Seite 16 • DPG-Mitglieder
Ein bewegender Kampf für die Freiheit
Bericht über einen Besuch von Lehr- und Forschungseinrichtungen in Kiew und Charkiw
• 5/2025 • Seite 17 • DPG-Mitglieder
Machbare Kollisionen?
Das CERN veröffentlicht einen Bericht über die Durchführbarkeit eines möglichen Future Circular Collider.
• 5/2025 • Seite 18 • DPG-Mitglieder
Freiheit für die Wissenschaft
Die Allianz der Wissenschaftsorganisationen und das BMBF haben eine gemeinsame Erklärung zur Wissenschaftsfreiheit herausgegeben.
Leserbriefe
• 5/2025 • Seite 20 • DPG-Mitglieder
KI kann mehr!
Zu: R. Otte, Physik Journal, Februar 2025, S. 3; mit Erwiderung des Autors
High-Tech
Brennpunkt
• 5/2025 • Seite 24 • DPG-MitgliederEin rekordverdächtiges Neutrino
Das Neutrinoobservatorium KM3NeT hat ein Neutrino detektiert, dessen Energie diejenige aller bisher gemessenen astrophysikalischen Neutrinos übertrifft.
• 5/2025 • Seite 26 • DPG-MitgliederMit einem Dreh zur Supraleitfähigkeit
In Proben aus verdrehtem Wolframdiselenid ließ sich Supraleitung nachweisen.
Geschichte
• 5/2025 • Seite 31 • DPG-MitgliederEin Sonnenaufgang auf Helgoland?
Werner Heisenbergs Beitrag zur Quantenmechanik und seine Erinnerungen daran
Die komplexe Entstehung der Matrizenmechanik lässt sich auf wenigen Seiten nicht mit der nötigen Sorgfalt erzählen. In diesem Artikel versuchen wir einen chronologischen und thematischen Überblick zu geben. Anhand der überlieferten Quellen möchten wir zeigen, was den jungen Heisenberg zwischen Herbst 1924 und Sommer 1925 umtrieb und wie sich Helgoland in die unmittelbare Entstehungsgeschichte der Quantenmechanik einreiht. Hierfür analysieren wir anschließend, wie sich Heisenberg in den 1960er-Jahren zurückerinnerte und welche Rolle diese Erinnerung für ihn und sein Publikum spielte.
In Helgoland war ein Augenblick, in dem es mir wie eine Erleuchtung kam, als ich sah, dass die Energie zeitlich konstant war. Es war ziemlich spät in der Nacht. Ich rechnete es mühsam aus, und es stimmte. Da bin ich auf einen Felsen gestiegen und habe den Sonnenaufgang gesehen und war glücklich“ [1, S. 25]. So erinnerte sich Werner Heisenberg ab den 1950er-Jahren an seine akademische Sturm-und-Drang-Zeit. Ähnlich wie Newtons Apfel wurde Helgoland zur Chiffre für eine naturreligiöse Erfahrung, in welcher der geniale Physiker mit der Natur ringt und letztlich durch Erkenntnis belohnt wird – ein junger aufstrebender Physiker allein mit sich und den Geheimnissen der Quantenwelt und nicht im Studierzimmer an der Göttinger Universität mit der Mathematik David Hilberts oder im Kopenhagener Institut für theoretische Physik mit dem „Direktor der Atomphysik” Niels Bohr.
Hundert Jahre später blickt die Physik zurück zu den Anfängen der Quantenmechanik und knüpft an Heisenbergs Erzählung an, reist für Jubiläumskonferenzen an den mythischen Ort der Quantenrevolution. Es zeigt sich hier vor allem das Charisma des späten Heisenbergs, der spätestens in den 1960er-Jahren zu einem Meister der wissenschaftlichen Erzählung geworden war. Die Helgoland-Episode ist tief im kollektiven Bewusstsein der Physik verankert. (...)
• 5/2025 • Seite 38 • DPG-MitgliederMaria Goeppert Mayer
Die spätere Nobelpreisträgerin leistete einen wichtigen Beitrag zur Theorie der Zwei-Photonen-Absorption.
Die deutsch-amerikanische theoretische Physikerin Maria Goeppert Mayer ist vor allem für ihre Mitentwicklung des Schalenmodells des Atomkerns bekannt, die ihr den Nobelpreis einbrachte. Bisher weniger beachtet ist jedoch ihre frühe grundlegende Arbeit in der Quantenphysik zur Theorie der Zwei-Photonen-Absorption.
Der große Moment ist gekommen: In den festlich erleuchteten Sälen des Stockholmer Konzerthauses, inmitten einer erlesenen, in Fracks und Abendroben gekleideten Gesellschaft, erhebt sich Maria Goeppert Mayer1) und wechselt ein kurzes Lächeln mit ihrem Nachbarn. „Im Namen der Akademie gratuliere ich Ihnen herzlich und bitte Sie, den Nobelpreis für Physik für das Jahr 1963 aus den Händen seiner Majestät des Königs entgegenzunehmen.“ Als erst zweite Frau in der Geschichte wird sie Physik-Nobelpreisträgerin, zusammen mit Eugene Wigner und J. Hans D. Jensen (Abb. 1). Als der großgewachsene König Gustaf VI. Adolf sich vorbeugt, um ihr die Urkunde und die Medaille zu überreichen, bewegt sich Mayers rechter Arm nach vorne, gefolgt – etwas langsamer – vom linken. Dieser ist teilweise gelähmt aufgrund eines Schlaganfalls, den sie drei Jahre zuvor erlitten hatte und der ihre Gesundheit dauerhaft beeinträchtigte. Der feierliche Moment der Anerkennung ihrer herausragenden wissenschaftlichen Leistungen ist daher auch von Zerbrechlichkeit geprägt. Goeppert Mayers Karriere lässt sich aus unterschiedlichen, miteinander verwobenen Perspektiven lesen: durch höchste wissenschaftliche Errungenschaften zum einen, aber auch durch persönliche Herausforderungen, Schicksalsschläge und Widerstände, die sie als Wissenschaftlerin in ihrer Zeit erlebte. (...)
Überblick
• 5/2025 • Seite 42 • DPG-MitgliederStrategische Bewegung
Wie Mikroorganismen schwimmen und durch Labyrinthe navigieren
Die Bewegungsstrategien von Mikroorganismen spielen nicht zuletzt für viele Vorgänge im Menschen eine zentrale Rolle: Die Befruchtung der Eizelle durch Spermien, bakterielle Infektionen oder die Ablagerung von Biofilmen auf Zähnen sind Beispiele. Um diese Prozesse besser zu verstehen, gilt es, die physikalischen Wechselwirkungen zwischen den kleinen Lebewesen und ihren komplexen Umgebungen mithilfe geeigneter Experimente und Modelle zu entschlüsseln. Die gewonnenen Erkenntnisse helfen, neue Technologien zu entwickeln, etwa kleine Motoren, die zukünftig gezielt Medikamente transportieren oder verschmutzte Gewässer reinigen könnten.
Die ersten Beobachtungen von Leben auf der Mikroskala gelangen im 17. Jahrhundert. Antonie van Leeuwenhoek untersuchte mit speziellen Linsen wässrige Lösungen aus unterschiedlichen Umgebungen und fand kleine, lebendige Kreaturen, die er „animalcula“ (auf lateinisch: kleine Tiere) nannte. Seine Skizzen zeigen unter anderem stäbchenförmige Bakterien aus dem Mundraum (Abb. 1). Bemerkenswerterweise fand er, dass manche dieser kleinen Tierchen durch die wässrige Lösung schwimmen können. Diese Schwimmbewegung lässt die Zellen vorankommen und ist damit ein wichtiger Bestandteil ihrer Überlebensstrategie. Längst wissen wir, dass Mikroorganismen allgegenwärtig sind und in den verschiedensten Umgebungen – im Ozean, in Böden und im menschlichen Körper – leben und dort eine wichtige Rolle für geologische, biologische und medizinische Prozesse spielen.
Trotz der unterschiedlichen Lebensräume und daher evolutionär unabhängiger Entwicklung weisen viele Mikroorganismen Gemeinsamkeiten auf – sowohl in ihrer Form als auch in ihrem Verhalten. Ein Beispiel ist die Verwendung fadenförmiger Strukturen – Flagellen oder Zilien – für die Schwimmbewegung. Auf der Mikroskala dominiert Reibung die Bewegung (Infokasten). Daher sind spezielle Fortbewegungsmechanismen nötig, um in der zähflüssigen Umgebung zurechtzukommen. Ein Modellorganismus für einen Mikroschwimmer ist das Darmbakterium Escherichia coli (E. coli; Abb. 2a), das mehrere spiralförmige Flagellen hat, die durch im Zellkörper verankerte Motoren in Rotation geraten. Wenn sich alle Motoren in die gleiche Richtung drehen, formen die Flagellen ein Bündel und synchronisieren sich. Dies führt zur gerichteten Bewegung des Bakteriums, ähnlich einem Korkenzieher. (...)
Physik im Alltag
Menschen
• 5/2025 • Seite 51 • DPG-Mitglieder
„Wir wollen nachhaltig für Zukunftsenergien begeistern.“
Interview mit Nele Lassalle
Rezensionen
• 5/2025 • Seite 58 • DPG-Mitglieder
Karlheinz Langanke: Kosmische Alchemie der Elemente – Die ersten 14 Milliarden Jahre
• 5/2025 • Seite 58 • DPG-Mitglieder
Jacob Beautemps: Unsere Zukunft neu denken. Innovationen, die unser Leben besser machen
DPG
5/2025 • Seite 29 • DPG-Mitglieder
Physik: Erkenntnisse und Perspektiven
Spannende Einblicke – von Quanten physik bis zur Klimaforschung.
