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Woraus besteht die Welt? Die Philosophen der Antike postulierten vier oder fünf Elemente. In der Neuzeit erweiterten Dimitri Mendelejew und Lothar Meyer dies auf eine rasch wachsende Tabelle der chemischen Elemente. Kirchhoff und Bunsen entdeckten Fraunhofer-Linien im Sonnenspektrum, denen zufolge die auf der Erde existierenden Elemente auch in Sternen vorkommen. Heute untersucht die Astronomie die Elementhäufigkeiten in der Milchstraße und im gesamten Kosmos. In dieser zweiteiligen Artikelserie betrachten wir die Entstehung der Elemente im Universum zusammen mit den astrophysikalischen Orten ihres Ursprungs.
Bild: SOHO, EIT Consortium, ESA, NASA
Editorial
Iris Dillmann
Treffpunkt Forschung
Ulrich Husemann, Markus Klute, Thomas Müller
Das W-Boson ist das Feldquant der geladenen schwachen Wechselwirkung. Seine Masse ist etwa 90-mal höher als die des Protons. Eine neue Präzisionsmessung dieser Masse mit Daten des CDF-Experiments am Tevatron Collider am Fermilab weist eine signifikante Abweichung vom Standardmodell der Teilchenphysik auf.
Patrick Rupprecht, Christian Ott, Thomas Pfeifer, Maurits W. Haverkort
Lichtblitze verschiedener Intensität können die quantenmechanische Komponente der Elektron-Elektron-Wechselwirkung gezielt beeinflussen. Diese kontrollierte Austauschwechselwirkung zeigt sich durch spektroskopische Messungen an Schwefelhexafluorid-Molekülen mit ultrakurzen Laserpulsen, durchgeführt am Max-Planck-Institut für Kernphysik in Heidelberg.
Erik Busley, Leon Espert Miranda, Martin Weitz, Julian Schmitt
Thermodynamische Konzepte, die bislang nur in Systemen aus massiven Teilchen beobachtet werden konnten, lassen sich auch auf Photonengase übertragen. Dazu gehört insbesondere die isotherme Kompressibilität, die ein Maß für die innere Gegenkraft eines Mediums als Antwort auf eine äußere Volumenreduktion bei konstanter Temperatur angibt. In unseren Experimenten konnten wir erstmals die Kompressibilität und die Zustandsgleichung eines homogenen Photonengases messen. Dies geschah unter klassischen sowie quantenstatistischen Bedingungen, anhand der aus einer kontrolliert ausgeübten Kraft resultierenden Dichteveränderung in einem optischen Gas.
Artikel
Open Access
Sören Jalas, Andreas R. Maier
Laser-Plasma-Beschleuniger versprechen als Vision ultrakompakte und trotzdem hochenergetische Elektronenbeschleuniger. Nach einigen Jahren im Experimentierstadium erfolgt nun mit LUX am DESY ein erster Schritt in Richtung einer zuverlässigen, dauerbetriebsfähigen Pilotanlage als Ziel. Wichtig sind dabei eine umfassende Computerkontrolle aller Stellparameter und deren Optimierung über maschinelles Lernen.
Open Access
Marion Höfling, Lukas Porz, Jürgen Rödel
Obwohl sie eigentlich Isolatoren sind, können keramische Materialien elektrisch leitend gemacht werden. Sie können auch ferro- und piezoelektrische Eigenschaften besitzen, die über gezielt ins Kristallgitter eingebrachte Versetzungsfehler designt werden können. Mit solchen neuen Methoden will die Materialforschung neue, nichttoxische Piezoelektrika für den Weltmarkt entwickeln – und andere innovative Materialien.
Open Access
Friedrich-Karl Thielemann
Woraus besteht die Welt? Die Philosophen der Antike postulierten vier oder fünf Elemente. In der Neuzeit erweiterten Dimitri Mendelejew und Lothar Meyer dies auf eine rasch wachsende Tabelle der chemischen Elemente. Kirchhoff und Bunsen entdeckten Fraunhofer-Linien im Sonnenspektrum, denen zufolge die auf der Erde existierenden Elemente auch in Sternen vorkommen. Heute untersucht die Astronomie die Elementhäufigkeiten in der Milchstraße und im gesamten Kosmos. In dieser zweiteiligen Artikelserie betrachten wir die Entstehung der Elemente im Universum zusammen mit den astrophysikalischen Orten ihres Ursprungs.
Open Access
Peter Köhler, Raimund Muscheler
Das radioaktive Kohlenstoffisotop 14C, auch Radiokarbon genannt, ist ein wichtiger Informationsträger für die Geowissenschaften. Es hilft, unser Verständnis von Klimaprozessen, der Sonne, des Geodynamos und des Kohlenstoffkreislaufs der vergangenen 55 000 Jahre zu verbessern.
Andreas Korn-Müller, Thomas Schropp
Wasserklangschalen zeigen ein ungewöhnliches Resonanzverhalten, das neben dem typischen Klang einen Springbrunnen-Effekt hervorbringt. Mit einer App und einfachen Experimenten lässt es sich untersuchen.
Magazin
Schwarze Löcher verschlucken zwar alles Licht, aber vor allem die supermassereichen verraten sich meist über eine Akkretionsscheibe aus heißem Gas. Der internationalen Kollaboration vom Event Horizon Telescope ist es nun nach dem spektakulären Bild des supermassereichen Schwarzen Lochs in Messier 87 (M87) [1–3] gelungen, ein Portrait des Schwarzen Lochs im Zentrum unserer Milchstraße, Sagittarius A* (Sgr A*), herzustellen. Luciano Rezzolla von der Goethe-Universität Frankfurt war maßgeblich daran beteiligt.
Alexander Gößling, Sebastian Becker, Jochen Kuhn, Thomas Wilhelm
Die Videoanalyse von Bewegungen, etwa beim Sport, findet in Schule und Hochschule immer größere Verbreitung. Die hier vorgestellte App ermöglicht es, plattformunabhängig Bewegungen zu analysieren und mit beliebigen Ausgleichskurven auszuwerten.
Lutz Kasper, Patrik Vogt
Wer zufällig einen Flambierbrenner anstelle eines Korkenziehers zur Hand hat, kann damit eine Weinflasche unkonventionell öffnen – gewissermaßen thermodynamisch. Zugegeben, diese Situation ist unwahrscheinlich, doch aus physikalischer Sicht ist das Experiment reizvoll.
Andreas Loos
Zunächst ein Militär, wird der Gesuchte später zum „Großvater“ der Elektrochemie.
Klaus Mecke
Physikalische Modelle sind wie literarische Stilübungen, um Beziehungen hinter einer Oberfläche erzählen zu können.
