Physik in unserer Zeit 6 / 2024

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Quantensysteme sind idealerweise von äußeren Rauschquellen abgeschirmt und befinden sich am absoluten Temperaturnullpunkt. Allerdings überleben Quanteneffekte auch bei endlicher Temperatur, was zu interessanten Fragen führt. Was bedeutet Wärme in der Quantenwelt? Welche Konsequenzen folgen aus thermischen Effekten für angewandte Quantentechnologien?

(Foto: J. Höfer)

Inhalt: Physik in unserer Zeit 2024 / 6

6/2024Seite 263

Inhalt

Physik in unserer Zeit: Volume 55, Issue 6

263-311
November 2024
                      

Titelbild

   

Wärme in der Quantenwelt

  • First Published: 05 November 2024
Quantensysteme sind idealerweise von äußeren Rauschquellen abgeschirmt und befinden sich am absoluten Temperaturnullpunkt. Allerdings überleben Quanteneffekte auch bei endlicher Temperatur, was zu interessanten Fragen führt. Was bedeutet Wärme in der Quantenwelt? Welche Konsequenzen folgen aus thermischen Effekten für angewandte Quantentechnologien?                      
            
      

Editorial

Gibt es ein Quant der Entropie?

            
  • Pages: 263        
  • First Published: 05 November 2024
      

Inhalt

Inhalt: Physik in unserer Zeit 6/2024

  • Pages: 264-265              
  • First Published: 05 November 2024 
      

Treffpunkt Forschung


Mpemba-Effekt in einem Quantensimulator: Quantenphysik

  • Pages: 266-267         
  • First Published: 05 November 2024
Der Mpemba-Effekt, bei dem heißes Wasser unter bestimmten Bedingungen schneller gefriert als kaltes, ist ein faszinierendes Phänomen. Forschern der Österreichischen Akademie der Wissenschaften und der Universität Innsbruck ist es nun mithilfe eines Quantensimulators gelungen, einen ähnlichen Effekt in der Quantenmechanik zu beobachten. Der sogenannte Quanten-Mpemba-Effekt beschreibt dabei einen Prozess, bei dem ein anfänglich weiter vom Gleichgewicht entfernter Quantenzustand schneller in den Gleichgewichtszustand übergeht.                      
         
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Rätselhafter Überschuss an kosmischen Deuteronen: Astrophysik

            
  • Pages: 267-268
  • First Published: 05 November 2024
Die jüngste Analyse von Daten, die mit dem Alpha Magnetic Spectrometer (AMS-02) an Bord der Internationalen Raumstation gesammelt wurden, hat einen überraschenden Überschuss an kosmischen Deuteronen offenbart. Das wirft grundlegende Fragen zur Entstehung und Ausbreitung kosmischer Strahlung auf.                      
         
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Quantensensor mit atomarer Auflösung: Quantensensorik

  • Pages: 269-270
  • First Published: 05 November 2024
Quantensensoren ermöglichen die Messung physikalischer Größen mit hoher Empfindlichkeit. Ein neuartiger Quantensensor, der auf einem Molekül an der Spitze eines Rastertunnelmikroskops basiert, erlaubt die Messung elektrischer und magnetischer Felder einzelner Atome mit – und das ist der eigentliche Durchbruch – einer räumlichen Auflösung von weniger als einem Atomdurchmesser.                      
         
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Physics News

  • Pages: 270
  • First Published: 05 November 2024
         
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Die innersten Schalen durchleuchtet: Nobelpreis vor hundert Jahren

  • Pages: 271
  • First Published: 05 November 2024

Der Nobelpreis für Physik des Jahres 1924 ging an Manne Siegbahn „für seine röntgenspektroskopischen Entdeckungen und Forschungen“.                      

            

Artikel

Pioniere des KI-Booms: Physik-Nobelpreis 2024

  • Pages: 272-273   
  • First Published: 05 November 2024

Der diesjährige Physik-Nobelpreis geht an John Hopfield und Geoffrey Hinton „für bahnbrechende Entdeckungen und Erfindungen, die maschinelles Lernen mit künstlichen neuronalen Netzen ermöglichen“. 

         
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Wärme in der Quantenwelt: Thermische Effekte in Quantenschaltkreisen

  • Pages: 274-280
  • First Published: 29 May 2024
Ein einfaches Rezept für ein gutes Quantensystem könnte so beginnen: „Man nehme ein System, so klein wie möglich, von äußeren Rauschquellen abgeschirmt und bei einer absoluten Temperatur von 0 K …“. Tatsächlich überleben Quanteneffekte allerdings auch bei endlicher Temperatur, was zu vielen interessanten Fragen führt. Wie beschreiben wir Quantensysteme bei endlicher Temperatur? Und was bedeutet Wärme in der Quantenwelt? Wie sind Quanteninformation und Wärme verbunden? Wie können Temperatur und Wärme in Quantensystemen gemessen werden? Und schließlich: Welche Konsequenzen folgen aus thermischen Effekten für angewandte Quantentechnologien?                      
         
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Tiefer Einblick ins innere Sonnensystem: Parker Solar Probe – Teil 2

  • Pages: 281-285
  • First Published: 28 May 2024

Dieser zweite Teil beschreibt die Funktionsweise der WISPR-Kamera als deutschen Beitrag zur NASA-Mission und gibt Aufschluss über die neuesten optischen Beobachtungen der interplanetaren Staubverteilung im inneren Sonnensystem. WISPR hat erstmals Teile der Oberfläche der Nachtseite der Venus im optischen Spektralbereich aufgenommen. Weitere Bilder brachten wichtige neue Erkenntnisse über den Staubschweif des Asteroiden Phaeton 3200 und die Entstehung der Geminiden. Abschließend erfolgt ein kurzer Ausblick auf eine Weiterführung der Mission bei hoher Sonnenaktivität nach Ende der Primärmissionsphase.                      

         
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Kann Kernenergie zur Energiewende beitragen?
Zukünftige Energieversorgung in Deutschland

  • Pages: 286-293
  • First Published: 17 July 2024
Im Zuge der Energiewende wird die Energiegewinnung aus Kernkraft – durch Kernspaltung und zukünftig vielleicht durch Kernfusion – oft als Alternative oder Ergänzung zu erneuerbaren Energiequellen vorgeschlagen. Dabei gibt es heute bereits gute Gründe, warum die Stromerzeugung aus Kernenergie im Vergleich zu anderen Erzeugungsformen deutlich teurer ist, während die zunehmende Trockenheit im Zuge des Klimawandels die Versorgungssicherheit durch thermische Kraftwerke allgemein in Frage stellt. Für eine zukünftige Energieversorgung, die auf geringe Kosten und Versorgungssicherheit setzt, kann die Kernenergie deshalb wohl keine Rolle spielen.                      
         
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Hoch und weit hinaus: Physik des Stabhochsprungs
  • Pages: 294-297
  • First Published: 20 June 2024

Stabhochspringen zählt zu den technisch anspruchsvollsten Sportarten der Leichtathletik. Diese olympische Disziplin hat einen möglichst hohen Sprung zum Ziel. Daneben gibt es eine weitere, weniger bekannte Variante mit dem Ziel, mit einem Stab möglichst weit zu springen. Dieser Weitsprung ist nicht minder ambitioniert als der Hochsprung.

© T. Warszewski/Adobe Stock                                          

         
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Quarks unter Hochdruck im Proton: Mechanische Struktur des Protons

  • Pages: 298-306
  • First Published: 01 July 2024

Schon vor etwa 90 Jahren haben Experimente gezeigt, dass das Proton kein punktförmiges Elementarteilchen ist, wie das Elektron, sondern eine innere Struktur aufweist. Dies war der Beginn der Protonstrukturforschung, die vor Kurzem mit der Messung des Drucks im Innern des Protons einen spannenden Höhepunkt erreicht hat. Wir beschreiben die neuesten Entwicklungen in Experiment und Theorie.                      

      

Magazin

Mit LiDAR spielerisch Bewegung erkunden: Smarte Physik

  • Pages: 307-308
  • First Published: 05 November 2024

Die LiDAR-Sensoren in modernen Smartphones und Tablets verpacken jede Menge spannende Physik auf engstem Raum. Mit Motion Visualizer der App Physics Toolbox lassen sich so die Konzepte Ort, Geschwindigkeit und Beschleunigung in Form eines Bewegungsspiels erschließen.                      

                  
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Treffpunkt TV

  • Pages: 309
  • First Published: 05 November 2024
         
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Italo Calvinos Cosmicomics: Physik & Literatur

  • Pages: 310
  • First Published: 05 November 2024

Komik verbindet Physik und Literatur, wenn mit anthropomorpher Imagination über abstrakte Ideen von Raum, Zeit und Materie erzählt wird.                      

      

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