Die quantenmechanische Eigenschaft von Teilchen, sich auch wie Wellen zu verhalten, ermöglicht ihnen das Durchtunneln von Barrieren, ohne über die dazu klassisch notwendige Energie zu verfügen. Dies kann auch ein Pfad für chemische Reaktionen sein. Doch bislang fehlte es an präzisen Vergleichen zwischen Theorie und Experiment.
Künstlerische Darstellung der Tunnelreaktion: Harald Ritsch
Die quantenmechanische Eigenschaft von Teilchen, sich auch wie Wellen zu verhalten, ermöglicht ihnen das Durchtunneln von Barrieren, ohne über die dazu klassisch notwendige Energie zu verfügen. Dass dies auch ein Pfad für chemische Reaktionen sein kann, war zwar bekannt. Vermutlich spielen solche Tunnelreaktionen eine wichtige Rolle bei der Entstehung komplexerer Moleküle in der kalten Umgebung des Weltalls. Allerdings fehlte es an präzisen Vergleichen zwischen Theorie und Experiment. Diese Lücke konnten wir mit einem Ionenexperiment schließen.
Aufgrund ihrer niedrigen Energie stellt der Nachweis einzelner Infrarot-Photonen erhebliche experimentelle Herausforderungen dar. Unser Team hat erfolgreich die Detektion einzelner Infrarot-Photonen mithilfe eines hochempfindlichen Materials namens „Magic-Angle-Twisted-Bilayer-Graphen“ demonstriert. Dies stellt einen wichtigen Schritt zur Erweiterung der Einzelphotonen-Detektion in das Terahertz-Spektrum dar.
Mikroskopische Andreev-Qubits lassen sich nun kohärent über makroskopische Distanzen koppeln, was die Erzeugung von verschränkten Zuständen und allgemeinen Zwei-Qubit-Operationen ermöglicht. Dies konnte kürzlich sowohl für Andreev-Paar-Qubits als auch für Andreev-Spin-Qubits demonstriert werden.
Jedes Jahr verschlafen Millionen von Tieren die kalten Wintermonate – doch wie schafft es ihr Körper, bei niedrigen Temperaturen weiterhin zu funktionieren? Wir haben nun die mechanischen Eigenschaften von roten Blutzellen bei Menschen sowie von zwei Fledermausarten untersucht, von denen eine Winterschlaf hält, während die andere ganzjährig aktiv ist. Die Erkenntnisse könnten nicht nur unser Verständnis des natürlichen Winterschlafes vertiefen, sondern auch neue Möglichkeiten in Medizin und Raumfahrt eröffnen.
Die quantenmechanische Eigenschaft von Teilchen, sich auch wie Wellen zu verhalten, ermöglicht ihnen das Durchtunneln von Barrieren, ohne über die dazu klassisch notwendige Energie zu verfügen. Dass dies auch ein Pfad für chemische Reaktionen sein kann, war zwar bekannt. Vermutlich spielen solche Tunnelreaktionen eine wichtige Rolle bei der Entstehung komplexerer Moleküle in der kalten Umgebung des Weltalls. Allerdings fehlte es an präzisen Vergleichen zwischen Theorie und Experiment. Diese Lücke konnten wir mit einem Ionenexperiment schließen.
Die Dichtefunktionaltheorie ist spätestens seit den 1990er-Jahren ein gängiges Werkzeug der Quantenchemie und der Materialforschung. Wie besteht sie im Zeitalter des Maschinellen Lernens?
Ansichten von Einschlagstrukturen auf der Erdoberfläche aus dem Weltraum sind nicht nur ein interessantes Motiv, sondern können auch helfen, potenzielle Impakte zu identifizieren. Heutzutage liefert eine Armada von Erdbeobachtungssatelliten beständig Unmengen an Daten, aus denen sich entsprechende Darstellungen generieren lassen.
Das System Land-Atmosphäre umfasst die unterste Atmosphärenschicht inklusive des Bodens. Dort lebt fast die gesamte Menschheit, dort sichert die Landwirtschaft die Welternährung. Mit dem Klimawandel wächst besonders hier die Bedrohung durch Wetter-Extrema, von Dürren bis zu Starkniederschlägen. Um diese Extrema besser in Modellen simulieren zu können, ist ein genaueres physikalisches Verständnis der komplexen Prozesse in diesem Teil des Erdsystem essenziell. Daher ist diese Forschung auch wichtig für Klimaanpassungsstrategien.
Die Energiewende in Deutschland steht vor einer großen Herausforderung: Der geplante Zuwachs von Windenergie und Photovoltaik verstärkt die Schwankungen im Stromnetz. Das erfordert einen massiven Ausbau an Kurzzeit-Stromspeichern. Stillgelegte Tagebaugruben bieten eine einmalige Gelegenheit, mit Unterwasser-Pumpspeicherkraftwerken zügig große Speicherkapazitäten aufzubauen. Mit anderen Speichertechnologien sind diese realistisch kaum erreichbar. Teil 1 des Zweiteilers stellt das Projekt im „Hambacher Loch“ als ein Beispiel für solche smarten Lösungen vor. Teil 2 widmet sich dem Zweispeichermodell und zwei Bauformen von Pumpspeicher-Kraftwerken in Tagebaulöchern.
Das Öffnen einer Weinflasche mit einem simplen Korkenzieher erfordert immerhin eine Kraft von 250 bis 300 N. Zum Glück geht es auch einfacher!
Mit Audio Analyzer lassen sich zu akustischen Phänomenen Spektrogramme, Frequenzspektren und Oszillogramme in hervorragender Qualität erzeugen, was quantitative Analysen von Schallereignissen ermöglicht. Hier betrachten wir jedoch niederfrequente elektromagnetische Wellen von Blitzentladungen in der Atmosphäre und schätzen die Höhe der Ionosphäre ab.
Er geht Militärstrategien wissenschaftlich an und erhält für seine Nebelkammer-Untersuchungen den Physik-Nobelpreis.
Eine Novelle erzählt, wie Neues gedacht und Vertrautes neu geschaut wird.
