Die Physik steckt in einer Krise, deshalb wollen Forscher einen gigantischen Teilchenbeschleuniger bauen, der mehr als 20 Milliarden Euro kostet. Doch die Welt hat dringendere Probleme.

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An Bord der chinesischen Mondsonde ist auch ein Messgerät aus Kiel, entwickelt vom Physiker Wimmer-Schweingruber aus Kiel. Das Gerät soll das Krebsrisiko für Astronauten erforschen – und hat einen wichtigen weiteren Auftrag. (Mehr in: SPIEGEL ONLINE – Wissenschaft)

Das Alter des Wassers in den Weltmeeren ist entscheidend für das Verständnis der Ozeanzirkulation, insbesondere für den Transport von Gasen aus der Atmosphäre in den tiefen Ozean. Forscher der Universität Heidelberg haben jetzt eine von ihnen entwickelte Technik aus der Atomphysik eingesetzt, um das Alter von ozeanischem Tiefenwasser in der Zeitspanne von 50 bis 1.000 Jahren zu bestimmen. Diese neue Datierungsmethode, bei der einzelne Argon-Atome gemessen werden, kam in einer Pilotstudie im Nordatlantik zum Einsatz. Die Untersuchungen sind Teil eines interdisziplinären Projekts mit Ozeanographen des GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung Kiel.
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Theoretische Physik: Veröffentlichung in Nature Communications

17.12.2018 – Forscher der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) nutzen einfache, angetriebene Miniroboter, um die Bewegung kleiner aktiver Teilchen wie Bakterien in einem Medium zu studieren. In der Ausgabe der Zeitschrift Nature Communications vom 4. Dezember 2018 berichten sie, welche Auswirkungen Trägheitskräfte und -momente auf diese Teilchen haben.
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Nanopartikel können Zellmembranen durchdringen, wenn deren Spannung geändert wird. Das haben Saarbrücker Experimentalphysiker in Zusammenarbeit mit Kollegen aus dem spanischen Tarragona gezeigt. Die Forscher untersuchten den Transport von Kohlenstoff-Nanoröhrchen durch eine Modellzellmembran. Dabei konnten sie nachweisen, dass es sich beim Durchdringen der Zellmembran um einen physikalischen Prozess handelt, der durch die Membranspannung kontrolliert werden kann. Die Arbeit wurde jetzt in der Fachzeitschrift „ACS Nano“ veröffentlicht.
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In einer umfangreichen Studie hat ein internationales Team, dem auch die IsotopenphysikerInnen Eva Maria Wild und Peter Steier von der Universität Wien angehören, mittels C-14-Bestimmungen pflanzliche Überreste von archäologischen Fundstellen in Nordamerika analysiert. Dabei stellte sich heraus, dass die Chronologie der ersten europäischen Einflüsse auf die indigene Bevölkerung im Nordosten Nordamerikas neu überdacht werden muss. Die Untersuchungen sind Teil des Projekts „Dating Iroquoia“, das von Sturt Manning von der Cornell University und Jennifer Birch von der University of Georgia geleitet wird. Die Ergebnisse der Studie erscheinen aktuell in „Science Advances“.
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Professor Wolfang Wernsdorfer vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) erhält den Gottfried Wilhelm Leibniz-Preis 2019 der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG). Mit dem mit 2,5 Millionen Euro höchstdotierten Wissenschaftspreis Deutschlands würdigt die DFG den Experimentalphysiker für seine Forschung zur Elektronik, Spinphysik und zum Quantencomputing.
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Neue Stellarator-Rekorde erreicht / nächste Umbau-Phase plangemäß begonnen

Die von Juli bis November an der Fusionsanlage Wendelstein 7-X im Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP) in Greifswald gelaufenen Experimente brachten höhere Werte für die Dichte und den Energieinhalt des Plasmas sowie lange Entladungsdauern bis zu 100 Sekunden – Rekordergebnisse für Anlagen vom Typ Stellarator. Inzwischen hat die nächste Runde des schrittweisen Ausbaus von Wendelstein 7-X begonnen. Sie soll die Anlage fit machen für höhere Heizleistungen und längere Entladungen. Wendelstein 7-X, die weltweit größte Fusionsanlage vom Typ Stellarator, soll die Kraftwerkseignung dieses Bautyps untersuchen.
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Was genau ist ein Kilogramm? Bislang lagerte die Antwort darauf in einem gut bewachten Safe bei Paris. Nun haben mehr als 50 Staaten eine Neudefinition beschlossen, die ganz ohne den sensiblen Prototyp aus Platin auskommt. (Mehr in: SPIEGEL ONLINE – Wissenschaft)

Sie ermöglichst es Geckos, an Wänden und Decken zu haften, beim Aufbau von Membranen in Zellen ist sie genauso beteiligt wie beim Andocken von Arzneistoffen an Enzyme im menschlichen Körper. Die Dispersion, also die „schwache Wechselwirkung“, ist in der Chemie allgegenwärtig. Einem Team von Wissenschaftlern an der Jacobs University Bremen unter Leitung von Dekan und Chemieprofessor Dr. Werner Nau ist es nun erstmals gelungen, die nach dem deutschen Physiker Fritz London benannte „London Dispersion“ in Lösung experimentell zu quantifizieren. Die Ergebnisse ihrer Grundlagenforschung sind jetzt in dem renommierten Journal „Nature Chemistry“ erschienen.
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Wie entstand Materie im Weltall? Physiker am weltweit größten Forschungszentrum für Teilchenphysik wollen genau diese Frage beantworten – und spulen dafür 14 Milliarden Jahre zurück. (Mehr in: SPIEGEL ONLINE – Wissenschaft)

Sie sind der Schlüssel zu modernen Dünnschicht-Solarzellen: Mit kristallinen Perowskit-Zellen lassen sich im Labor bereits heute sehr hohe Wirkungsgrade erzielen. Bei der kommerziellen Anwendung hapert es aber, weil das Material noch zu instabil ist und bisher kein industrielles Produktionsverfahren für Perowskite etabliert ist. Physiker der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) präsentieren in einer neuen Studie in der Fachzeitschrift „Journal of Physical Chemistry Letters“ einen Ansatz, der dieses Problem lösen könnte. Außerdem beschreiben sie detailliert, wie sich Perowskite bilden und wie sie wieder zerfallen.
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Der Philosoph Philip Goff ist davon überzeugt, dass Bewusstsein nicht nur auf Menschen und vielleicht noch Tiere begrenzt ist. Er hält es für einen allgegenwärtigen Teil der Realität.

(Mehr in: Technology Review)

Lise Meitner erkannte die Kernspaltung: ein Meilenstein, der die schlimmste aller Waffen ermöglichte. Doch davon ahnte die vor 50 Jahren verstorbene Physikerin nichts. (Mehr in: ZEIT ONLINE: Mehr aus Forschung und Wissenschaft)

Biophysiker der Ruhr-Universität Bochum (RUB) haben gezeigt, dass sich mit der Raman-Mikroskopie Resistenzen von Tumorzellen gegen Krebsmedikamente nachweisen lassen. Anders als herkömmliche Verfahren bedarf die Methode keiner Antikörper oder Marker. Sie detektiert die natürlichen Reaktionen von Zellen auf die Medikamentengabe und könnte so die Wirkung von Substanzen in präklinischen Studien bestimmen.
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Neutrinos sorgten bisher als exotische Elementarteilchen vor allem für Aufregung unter theoretischen Physikern. In Zukunft könnten sie zur Überwachung von Atommächten dienen.

(Mehr in: Technology Review)

Kurz- oder Weitsichtigkeit ist per Laser korrigierbar. Wer ist für den Eingriff geeignet? Das Wichtigste über die Methode, deren Vordenker den Physiknobelpreis bekamen. (Mehr in: ZEIT ONLINE: Mehr aus Forschung und Wissenschaft)

Dirk Görlich und Tino Pleiner vom Max-Planck-Institut (MPI) für biophysikalische Chemie in Göttingen erhalten den Tierschutzforschungspreis des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL). Die Auszeichnung wird ihnen am 11. Oktober in Berlin verliehen. Den beiden Wissenschaftlern ist es gelungen, sogenannte sekundäre Nanobodies zu entwickeln. Diese können die in Medizin und Forschung meistgenutzten Antikörper ersetzen und so die Anzahl der Tiere in der Antikörper-Produktion drastisch reduzieren.
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Physikerin Donna Strickland bekommt den renommiertesten Wissenschaftspreis der Welt, weil ihre Forschung „der Menschheit den größten Nutzen“ gebracht hat. Ein Moderator von Wikipedia sah das zuvor offenbar anders. (Mehr in: SPIEGEL ONLINE – Wissenschaft)

Der Wirkungsgrad einer Solarzelle ist eine ihrer wichtigsten Kenngrößen. Er gibt an, wieviel Prozent der eingestrahlten Sonnenenergie in elektrische Energie umgewandelt wird. Die theoretische Grenze für Silizium-Solarzellen liegt aufgrund physikalischer Materialeigenschaften bei 29,3 Prozent. Im Fachjournal Materials Horizons beschreiben Forscher des Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) zusammen mit internationalen Kollegen, wie diese Grenze aufgehoben werden kann. Der Trick: sie bauen organische Schichten in die Solarzelle ein. Diese wandeln die Energie der hochenergetischen Photonen (grünes und blaues Licht) so um, dass sich die Stromausbeute in diesem Energiebereich verdoppelt.
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Als dritte Frau überhaupt wird Donna Strickland mit dem Physik-Nobelpreis ausgezeichnet. Die entscheidende Arbeit schrieb sie im Alter von 26 Jahren. (Mehr in: SPIEGEL ONLINE – Wissenschaft)

Die Gewinner des Physik-Nobelpreises 2018 haben Laserstrahlen zu einem fundamentalen Werkzeug für Forscher und Ärzte gemacht. Eine wichtige Anwendung sind Augen-OPs. (Mehr in: SPIEGEL ONLINE – Wissenschaft)

Die Jury in Stockholm hat entschieden: Arthur Ashkin, Donna Strickland und Gérard Mourou werden mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet – für ihre Entwicklung von Laser-Werkzeugen. (Mehr in: SPIEGEL ONLINE – Wissenschaft)

Ohne ihre Forschung gäbe es keine Augenlaser, mit denen Millionen Menschen heute operiert werden. Oder Laserpinzetten, die das Leben im Nanobereich sichtbar machen. (Mehr in: ZEIT ONLINE: Mehr aus Forschung und Wissenschaft)

„Die Physik wurde von Männern erfunden und aufgebaut“: Ein Physiker am weltweit größten Forschungszentrum für Teilchenphysik hat sich diffamierend über Frauen geäußert. Das hat Konsequenzen. (Mehr in: SPIEGEL ONLINE – Wissenschaft)

Antimaterie darf niemals mit Materie in Berührung kommen. Trotzdem wollen Physiker eine Milliarde Antiprotonen in einem Lastwagen durch die Gegend fahren.

(Mehr in: Technology Review)

Biophysikalische Einschränkungen der Entwicklungsfähigkeit und Robustheit aufgedeckt – Studie erschienen in Nature Ecology and Evolution
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Er ist einer der Architekten einer neuen Welt aus geheimnisvollen Bauteilen. Deshalb gilt Anton Zeilinger als Kandidat für den Physik-Nobelpreis. Die Grundlage seiner Forschung gleicht fast schon Spuk. (Mehr in: SPIEGEL ONLINE – Wissenschaft)

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Utl. Österreichische Forscher quantifizieren Partikelwachstum von organischen Nanoteilchen am CERN

Kleine, mit freiem Auge nicht sichtbare Aerosolpartikel in der Luft ermöglichen die Entstehung von Wolken. WissenschafterInnen um den Physiker Paul Winkler von der Universität Wien erforschen ihre Entstehungs- und Wachstumsmechanismen. In ihrer aktuellen Studie im Rahmen des CLOUD-Projekts am CERN haben sie herausgefunden, dass der Beitrag organischer Substanzen beim Wolkenwachstum eine große Rolle spielt. Die Ergebnisse erscheinen im renommierten Fachjournal PNAS.
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Das Higgs-Boson verleiht anderen Elementarteilchen ihre Masse. Aber was entsteht, wenn das Teilchen selbst zerfällt? Forscher haben das nun erstmals beobachtet. (Mehr in: SPIEGEL ONLINE – Wissenschaft)

Das Higgs-Boson verleiht anderen Elementarteilchen ihre Masse. Aber was entsteht, wenn das Teilchen selbst zerfällt? Forscher haben dabei nun erstmals zwei Bottom-Quarks beobachtet. (Mehr in: SPIEGEL ONLINE – Wissenschaft)

Hitzewellen im Meer können Ökosysteme unwiderruflich schädigen und stellen damit auch eine Bedrohung für die Fischerei dar. Wie ein Team geleitet vom Berner Physiker Thomas Frölicher in einer soeben im Fachmagazin «Nature» publizierten Studie zeigt, haben marine Hitzewellen in den vergangenen Jahrzehnten stark zugenommen. Dieser Trend wird sich als Folge des Klimawandels weiter verstärken.
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Als weltweit kleinsten Transistor hat der Physiker Professor Thomas Schimmel mit seinem Team am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) den Einzelatom-Transistor entwickelt: ein quantenelektronisches Bauelement, das einen elektrischen Strom über das kontrollierte Verschieben eines einzelnen Atoms schaltet – mittlerweile auch im festen Zustand in einem Gel-Elektrolyten. Der Einzelatom-Transistor arbeitet bei Raumtemperatur und verbraucht extrem wenig Energie, was ganz neue Perspektiven für die Informationstechnologie eröffnet. In der Zeitschrift Advanced Materials stellen die Wissenschaftler den Transistor vor (DOI: 10.1002/adma.201801225).
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Biophysiker aus Augsburg und Santa Barbara berichten in „Physical Review E“ über das erstmalige Gelingen einer gezielten dynamischen Positionierung von Nervenzellen auf einem Chip. Die vielfach bereits bewährte Augsburger Surface Acoustic Waves-Technologie eröffnet damit jetzt auch neue Wege zum Verständnis und zur Beeinflussung neuronaler Netze.
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