Physik & Mehr

Ansicht des geöffneten Teilchendetektors CMS. In dessen Inneren kollidieren gegenläufige Protonenstrahlen mit voller Wucht. Dabei entstehen für einen kurzen Augenblick auch W-Bosonen, die sofort in Antineutrinos und geladene Myonen zerfallen.

Die Physik stimmt:
Die Debatte um das W-Boson

Wie schwer ist das W-Boson? Physiker des CERN haben mit dem Teilchenbeschleuniger LHC die Masse dieses zentralen Bausteins des Standardmodells jetzt neu bestimmt.

Geologisches Phänomen: In einem Steinbruch im Fichtelgebirge ist einst Wasserstoff entstanden.

Energiewende:
Schatzsuche im Fichtelgebirge

Natürlicher Wasserstoff kann in tiefem Gestein entstehen. Deshalb fahnden Geologen nach dem Stoff, aus dem die Energiewende ist. Auch in Deutschland.
Sprengstoff-Expertin Sabrina Wahler

Explodierende Pager:
„0,2 Gramm Sprengstoff reichen aus, um einen Teil des Fingers zu verlieren“

Sabrina Wahler ist Chemikerin und Sprengstoff-Expertin. Im Interview spricht sie über die explodierenden Pager in Libanon, die Wirkung von Druckwellen – und offene Fragen zum Gewicht der Sprengladungen.
Weggeworfen zur Müllverbrennung in der Hochatmosphäre: Am 15. November 2019 treibt der ­Verschluss eines Teilchendetektors  auf der Internationalen Raum- station im All, nachdem Astronauten ihn bei einem Außenbordeinsatz ­entfernt und Richtung Erde  geschubst hatten.

Atmosphäre:
Was passiert mit verglühtem Raumfahrtmaterial?

Immer mehr Raketen schicken immer mehr Hardware ins All, die schließlich in der Erdatmosphäre verglüht. Was weiß man eigentlich über die Auswirkungen der Substanzen, die dabei entstehen?
Aus rund 500 Kilometern Höhe soll der QUBE-Kleinstsatellit Quantenschlüssel mit einem Laser zur Bodenstation in Oberpfaffenhofen übertragen, um dann später damit abhörsichere Kommunikation auf der Erde zu ermöglichen.

Quanteninternet am Start:
Erster deutscher Quantensatellit ist gestartet

Das Abhören vertraulicher Nachrichten soll auch in Europa bald ein Ende haben. Jetzt ist der erste deutsche Quantensatellit gestartet. Er wird abhörsichere Quantencodes zur Erde schicken.
Antriebskraft: Drei Tonnen schwere Magnete im Herzstück der Anlage, dem Ringbeschleuniger

Forschungsanlage FAIR:
Beschleunigung bis fast auf Lichtgeschwindigkeit

Der Bau der Forschungsanlage FAIR in Darmstadt schreitet voran: Im 17 Meter tiefen Tunnel werden Magneten eingesetzt, die als Antriebskraft dienen.
Luftaufnahme des LNG-Speicher- und Verdampfungs-Schiffes „Höegh Esperanza“ am Flüssiggas-Terminal Wilhelmshaven.

Energiewende:
Warum synthetisches Methan eine grüne Mogelpackung ist

Synthetisches Methan soll nach dem Willen der Bundesregierung fossiles Erdgas ersetzen. Ist das sinnvoll? Die Herstellung ist wenig effizient und schadet dem Klima.

Strafbar, aber geduldet – oder erwünscht?


Auch immer Sommer kann es plötzlich sehr stark regnen.

Plötzlicher Regen:
Warum in Europa das Wetter verrückt spielt

In diesem Sommer zeigt sich, was der Klimawandel für Folgen hat. In Europa gibt es besonders viele Niederschläge - und ihr Auftreten ist schwieriger vorherzusagen.

Olympia in Paris:
Die Materialschlacht

Die Olympischen Spiele sind auch ein Wettbewerb der Ingenieurskunst. Wie funktionieren Hightech-Schuhe, aerodynamische Speere und modernste Schwimmanzüge? Und wie viel Technologie verträgt der Sport?
Mini-Drohne CoulombFly

Robotik:
Solarbetriebenes Leichtgewicht hebt ab

Chinesische Forscher haben eine solarbetriebenen Miniatur-Drohne entwickelt, die neue Maßstäbe setzt. Auch was die Flugdauer betrifft, ist sie konkurrenzlos.
Batterieteststand am Karlsruher Institut für Technologie, KIT

Batterietechnik:
„Effizienter als ein Verbrenner“

Natrium-Ionen-Akkus gelten als die Hoffnungsträger unter den wiederaufladbaren Stromspeichern. Sie sind sicher, billiger und benötigen keine wertvollen Materialien, wie der Chemiker Maximilian Fichtner erklärt.
IBM Q Network Quantencomputer: Der Quantenprozessor selbst ist im unteren Teil des Fotos zu erkennen.

Zukunftslabor Lindau:
Die Rechnerturbos am Horizont

Empfindlichere Sensoren, abhörsichere Kommunikation und schnelle Quantencomputer – sind die Erwartungen in die Quantentechnologien berechtigt oder ist alles nur ein großer Hype? Eine Podiumsdiskussion in Lindau sucht nach Antworten.
Teleportation von Quantenzuständen, sichere Datenverschlüsselung mit einzelnen Lichtteilchen, neuartige Computer: Einstein würde sich wundern, was dank der „spukhaften Fernwirkung“ alles möglich geworden ist.

Zukunftslabor Lindau:
Triumph für die Quanten

Die Verschränkung widerspricht unserer Intuition. Zwei Quantenobjekte verhalten sich wie ein Zwillingspaar. Der Nobelpreisträger Anton Zeilinger zeigt, dass die Welt tatsächlich so verrückt ist.
Beim digitalen Bezahlen gibt es immer noch Sicherheitslücken.

Quantenkryptographie:
Sicherer Schutz vor dem Datenklau

Die Zukunft der Datenverschlüsselung basiert auf den Gesetzen der Quantenphysik. Vertrauliche Nachrichten und digitale Geldüberweisungen können dadurch sicher übermittelt werden. Das zeigen Versuche aus Wien.
Vogelperspektive in die Montagehalle eines italienischen Herstellers, in der eine der 19 gewaltigen Magnetspulen für ITER zusammengefügt wird.

Fusionsreaktor ITER:
Hinein ins Herz der künstlichen Sonne

Die Vision von der Kernfusion als saubere Energiequelle nimmt langsam Gestalt an. In Südfrankreich sind die riesigen Magnete für ITER angekommen. Der Reaktor wird gefeiert – doch Fragen bleiben.
Superkondensatoren. Sie sind ein Baustein für Stromspeicher, wie sie für die Energiewende erforderlich sind.

Energiewende:
Superbatterie gegen die Dunkelflaute

Eine Kombination aus Superkondensator und Batterie kann die Stromnetze stabilisieren, wenn erneuerbare Energiequellen zu wenig oder zu viel Strom liefern.
Die mobile optische Atomuhr (Mitte): Blick in den Anhänger

Einsteins Relativitätstheorie:
Wie hoch liegt eigentlich München?

Die Schwerkraft hat Einfluss auf den Verlauf der Zeit. Das haben Forscher dazu genutzt, den Höhenunterschied zwischen München und Braunschweig mit zwei Atomuhren zu bestimmen.
Die 3,7 Milliarden Jahre alten Isua-Gesteinschichten auf Grönland enthalten Signaturen des irdischen Ur-Magnetfelds.

Erdgeschichte:
Spuren des Ur-Magnetfelds?

Wie alt ist das irdische Magnetfeld? Forscher finden Hinweise in 3,7 Milliarden Jahre alten Gesteinsschichten aus Grönland. Doch Fragen bleiben.
Schön und unheilvoll zugleich: Polarlichter zeugen von Sonnenstürmen, die eine Gefahr für Stromnetze sind.

Gefahr aus dem All:
Wo bleibt der große Knall?

Flugzeuge ohne Funk, verlorene Satelliten, Blackouts: Sonnenstürme könnten für Chaos sorgen – wird oft gewarnt. Wirklich passiert ist bisher nicht viel. Alles Panikmache?
Ist vielleicht ein Mikroroboter unter dem Mikroplastik?

Nanoroboter:
Magere Beute

Mikroroboter sollen in Wasser kleine Plastikpartikel aufsammeln. Die Roboter sehen allerdings selbst aus wie Mikroplastik.
Hatte er unrecht? Aus Albert Einsteins Relativitätstheorie folgt, dass nichts schneller sein kann als das Licht.

Schneller als Licht?:
Mit der Stoppuhr durch den Quantentunnel

Experimente legen nahe, dass Teilchen sich durch den Quantentunnel-Effekt schneller als das Licht fortbewegen können. Aber ist das wirklich möglich? Darmstädter Physiker tippen auf einen Messfehler und schlagen einen neuen Versuch vor.
Geht eine magnetische Festplatte kaputt, sind die darauf gespeicherten Daten selten zu retten.

Datenspeicher:
Wohin mit all den Gigabytes?

Wohin mit dem wachsenden Datenberg, der sich jedes Jahr weiter auftürmt? Die klassischen Speichermedien stoßen allmählich an ihre Kapazitätsgrenzen. Neue Lösungen sind gefragt.
Kühle Getränke. Es gibt starke wissenschaftlicher Hinweise darauf, dass fünf Grad die optimale Trinktemperatur für Bier ist.

Trinktemperaturen:
Kaltes Bier, warmer Schnaps

Verschiedene alhoholische Getränke werden bei unterschiedlichen Temperaturen genossen. Jetzt gibt es Hinweise auf eine wissenschaftliche Erklärung dafür.
Ein Ring Dunkler Materie (blaue Struktur) umhüllt einen  Galaxienhaufen. Die Verteilung der Dunklen Materie wurde am Computer anhand von Modellen errechnet und dann über ein Foto des Hubble-Weltraumteleskops gelegt.

Cosinus-Experiment am Start:
Auf der Suche nach der kosmischen Schattenwelt

Bislang scheint die Dunkle Materie sich jeglichem Nachweis zu entziehen. Mit dem Cosinus-Experiment wollen Physiker nun endlich Klarheit schaffen und inspizieren dazu verstärkt die Milchstraße.
Ausguck: die Sternwarte des Vereinsgebäudes in Frankfurt-Bockenheim

Physikalischer Verein:
Von brennenden Hammelfüßen zur Quantenphysik

Er lieferte Brandgutachten, synchronisierte die Uhren der Stadt und legte den Grundstein für die naturwissenschaftliche Fakultät der Goethe-Universität: Vor 200 Jahren wurde in Frankfurt der Physikalische Verein gegründet. Seinen Bildungsauftrag erfüllt er bis heute.
Peter Higgs bei einem Besuch am Forschungszentrum CERN. Im Hintergrund der CMS-Teilchendetektor, mit dem 2012 die Existenz des Higgs-Bosons nachgewiesen werden konnte.

Zum Tod von Peter Higgs:
Der Vater des „Gottesteilchens“

Er hatte erkannt, wie Elementarteilchen zu ihrer Masse kommen. Fünfzig Jahre später bekam er für diesen Geistesblitz den Physiknobelpreis. Am Montag ist Peter Higgs im Alter von 94 Jahren gestorben.
Peter Thirolf betreibt Experimentalphysik am Limit.

Zeitmessung:
Genauer als genau

Lässt sich die Zeit noch präziser messen als mit einer Atomuhr? Eine Kernuhr könnte das. In Garching wird daran gearbeitet.
Vanilleschoten und deren Extrakte.

Vanillin:
Aroma für alle

Seit 150 Jahren wird Vanillin synthetisch hergestellt. Auf tropische Rankpflanzen ist seither niemand mehr angewiesen. Den Geschmacksstoff erzeugt man aus Fichten, Holzresten oder Erdöl.
Flößerei in Russland: Experten vermuten, dass Holz aus Russland trotz Sanktionen in die Europäische Union gelangt. (Symbolbild)

Verbotenes Holz:
Isotope gegen Putin

Forscher decken mit chemischen Analysen die verschlungenen Pfade von Holzexporten auf. Damit wollen sie helfen, Sanktionen gegen Russland durchzusetzen.
Dieses Wärmebild zeigt Schwachstellen in der Isolierung von Wohngebäuden. Ein größer Teil der Wärme verpufft noch immer in die Umwelt.

Thermoelektrischer Effekt:
Wärmewende im Nanokanal

Noch immer verpufft viel zu viel Abwärme ungenutzt in die Umwelt. Forscher haben nun neue Anwendungsmöglichkeiten für Wärme niedriger Temperatur entdeckt. Sie kämen auch für Gebäudefassaden in Frage.
Hier kein Olivenöl: In Toluol löst sich Buckminster-Fulleren mit einer schönen purpurnen Farbe.

Buckminster-Fulleren:
Fußbälle in Olivenöl

Die berühmteste Verbindung aus der Gruppe der Fullerene haben drei Chemiker 1985 im Labor entdeckt und dafür später den Nobelpreis bekommen. Ist die formschöne Chemikalie inzwischen zu etwas gut?
Erdnuss: Modell eines hypothetischen Moleküls aus 120 Kohlestoffatomen (grün) und ihren chemischen Bindungen (weiß). Seine schlanke Taille ist ihm nur möglich, weil es außer Fünf- und Sechsecken auch Siebenecken (rot) enthält. Es ist daher kein Fulleren sondern ein Fulleroid.

Theoretische Chemie:
Die wilde Geometrie der hohlen Moleküle

„Bucky-Bälle“ sind kleine Käfige aus Kohlenstoff. Doch zumindest denkbar sind noch ganz andere Gebilde dieser Art. Manche sind auch schon realisiert worden. Ein Blick in die Welt der Fullerene.