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Rätselhafte Verschmelzung: Astronomen beobachten Megafusion von 14 Galaxien

Rund 1,5 Milliarden Jahre nach dem Urknall sind 14 große Galaxien in einer gigantischen Fusion verschmolzen. Wie sie im jungen Universum so schnell wachsen konnten, gibt Forschern Rätsel auf. (Mehr in: SPIEGEL ONLINE – Wissenschaft)

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Post aus Japan: Wo die Haut noch Barriere bleibt

Die Verschmelzung von Technik und Mensch schreitet in Nippon bislang respektvoll voran. Sensoren werden noch nicht zum Eindringling.

(Mehr in: Technology Review)

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DNA-Analysen geben Aufschluss über die Besiedlung der Iberischen Halbinsel

Im Vergleich zu Mittel- und Nordeuropa kam es auf der Iberischen Halbinsel zu einer rascheren Verschmelzung von eingewanderten Bauern aus dem Nahen Osten und einheimischen Jägern und Sammlern. Dies zeigen DNA-Analysen aus der Jungsteinzeit und frühen Bronzezeit, wie ein internationales Forscherteam unter Beteiligung der Universität Basel in der Zeitschrift «Scientific Reports» berichtet.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Augmented Reality: Das nächste große Ding

Pokémon Go ist nur der Anfang von Augmented Reality: Eine neue Generation von Smartphones soll ihre Umgebung so genau erkennen, dass die Verschmelzung von digitaler und realer Welt wirklich glaubhaft wird.

(Mehr in: Technology Review)

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Dell und EMC schmelzen zusammen

Dell EMC World 2016

Dell und EMC schmelzen zusammen

Auf der Dell EMC World 2016 trat Konzernchef Michael Dell nun als Oberhaupt des neuen IT-Riesen auf. Im Zentrum der Hausmesse stand die Verschmelzung der beiden Unternehmen.

(Mehr in: COM! – Das Computer Magazin)

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Warm wie Jupiter, kälter als die Sonne

Mein Vater war gelernter Huf- und Wagenschmied und erzählte immer, wie sein Chef ihm ausgetrieben hat, rot glühendes Eisen „heiß“ zu nennen: „Heiß ist die Suppe, wenn sie von Herd kommt, das Eisen ist warm!“ Warum Eisen für Schmiede nicht heiß ist, ist wahrscheinlich ähnlich grundlegend wie, warum Ingenieure von Schraubendrehern reden, wenn sie Schraubenzieher meinen. Man gewöhnt sich dran.

Weniger auf Gewohnheit beruhend ist der Begriff „warm dense matter“ für einen Zustand, den wir alltags-sprachlich eher als „heiß“ bezeichnen würden: Warm ist Materie, wenn ihre innere Energie ausreicht, um Elektronen von Atomrümpfen zu trennen, nicht aber, um Verschmelzung der Atomkerne, also Kernfusion auszulösen. Sie ahnen schon, wo so etwas vorkommt: Große Planeten wie Saturn oder Jupiter erzeugen in ihrem inneren große Drücke, in der Materie stark komprimiert und warm ist, aber keine Kernfusion einsetzt. Sonst wären es ja Sterne.

Aggregatzustände gehören zu den Phänomenen der Physik, hinter denen mehr steckt als die Schulweisheit sich träumen lässt. Wasser ist bei Zimmertemperatur flüssig. Erhitzen wir es über 100 °C hinaus, so verdampft es und wird gasförmig. Kühlen wir es unter 0 °C, gefriert es zu einem Festkörper. Dasselbe passiert mit allen einfacheren Stoffen, nur bei unterschiedlichen Temperaturen. Für Wasserstoff, dem einfachsten Atom, liegen die bei -252.9 °C und -259,3 °C.

Dass Temperatur fest, flüssig und gasförmig bestimmt, ist nicht die ganze Wahrheit, denn der Zustand von Materie hängt auch vom Druck ab. Ähnlich wie wir bei Normaldruck den Schmelz- und Gefrierpunkt von Materie angeben können, gibt es bei gegebener Temperatur einen Druck, bei dem die Flüssigkeit zu verdampfen beginnt, und einen Druck, bei dem sie fest wird.1

Druck und Temperatur sind also die entscheidenden Größen. Sind beide klein, so haben wir es mit Tieftemperaturphysik zu tun. Dort spielen quantenmechanische Effekte eine große Rolle. Hohe Drücke bei niedrigen oder moderaten Temperaturen sind relativ uninteressant, weil sich in dem Bereich nicht sehr viel tut, die Atome können sich kaum rühren. Hohe Temperaturen bei moderaten Drücken, finden wir in der Plasmaphysik, über die ich kürzlich erst schrieb.

Plasmen sind Gase aus Elektronen und Atomrümpfen. Sie sind, wenn sie durch Magnetfelder langfristig gehalten werden sollen, sehr dünn. Erst die Kombination aus hohen Drücken und hohen Temperaturen erlaubt es, Materie zu studieren, bei der Atomkerne und Elektronen frei sind, die Dichte aber in der Größenordnung von Flüssigkeiten oder Festkörpern sind. Wir reden von tausenden Grad und über hundert Gigapascal. Hier kommen wir in den Bereich warmer, dichter Materie.

Ist es schon schwer, dünne Plasmen lange Zeit zu halten, so ist das für warme, dichte Materie schlicht unmöglich: Es gibt auf der Erde keine Einrichtungen, Materie in der Dichte von Festkörpern und mit Plasmatemperaturen zu halten. Wände kommen nicht in Frage, weil sie schmelzen würden und die untersuchte Materie zu stark abkühlen. Magnetfelder können dem auftretenden Druck nicht widerstehen. In der Natur kommt warme, dichte Materie deshalb nur dort vor, wo die Schwerkraft von Planeten die Atome zusammen hält. Also im Erdkern oder in den Gasriesen Jupiter und Saturn.

Dort aber macht der Druck einen entscheidenden Unterschied. Während gefrorener Wasserstoff bei Normaldruck glasartig durchsichtig und nicht leitend ist, kann er bei hohem Druck und großer Temperatur metallisch sein. Wasserstoffatome sind chemisch gesättigt und lassen sich optisch nicht leicht anregen. So wie die Silizium-Dioxid-Moleküle im Glas. Deshalb sind beide Stoffe durchsichtig. Die Elektronen sind fest an ihren Atomen (bzw. Molekülen) gebunden und können sich nicht frei bewegen. Deshalb leiten Glas und gefrorener Wasserstoff nicht. Bei hohem Druck und hoher Temperatur sind die Elektronen dagegen frei beweglich. Sie haben ausreichend Energie, von Atom zu Atom zu gleiten. Warmer dichter Wasserstoff ist somit ein Metall.

Die elektrische Leitfähigkeit des metallischen Wasserstoffs im Kern großer Planeten hat Einfluss auf magnetische Felder dieser Himmelskörper. Sie ist außerdem ein Faktor der Wärmeleitfähigkeit und beeinflusst so den Wärmehaushalt der Planeten. Es ist also durchaus interessant, den Zustand warmer dichter Materie zu kennen.

Im Labor wird Materie durch Laser mit extremen Maximalleistungen oder Energiedichten kurzzeitig erzeugt. Der Laser treibt eine warme Druckwelle durch das Material und die Forscherinnen und Forscher beobachten entweder die dabei entstehende Strahlung oder sie proben den Zustand zeitgleich mit anderen Lasern oder mit Röntgenstrahlung. Das sind indirekte Messungen, die mit den Ergebnissen von Modellrechnungen verglichen werden müssen, um Aussagen über warme, dichte Materie zu machen. Solche Experimente werden unter anderem am European XFEL, an dem ich für Probenumgebungen zuständig bin durchgeführt werden.

Der Beitrag Warm wie Jupiter, kälter als die Sonne erschien zuerst auf Quantenwelt.

(Mehr in: Quantenwelt)

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Evolutionsökologie: Hybride Artbildung ermöglichte sprunghafte Nischenerweiterung bei Wechselkröten

Wenn Tiere „aus der Art schlagen“, können sie neue ökologische Nischen erobern. Das haben Wissenschaftler bei polyploiden Wechselkröten nachgewiesen, die durch Verschmelzung zweier Arten entstanden sind. Was man den Tieren nicht ansieht: ihre drei- oder gar vierfachen Chromosomensätze haben oft vollkommen neue Eigenschaften zur Folge, dank derer sie sich u.a. an extreme Lebensbedingungen anpassen können. Matthias Stöck vom Leibniz-IGB und Francesco Ficetola von der Universität Grenoble haben untersucht, ob polyploide Kröten dieselben ökologischen Nischen besiedeln wie ihre diploiden Stammformen. Sie konnten „Ökologische Transgression“ damit erstmals für polyploide Wirbeltiere beschreiben.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Kernfusion: Physiker feiern Zähmung der heißen Gaswolke

Seit Jahrzehnten versuchen Physiker mit der Verschmelzung von Atomkernen, saubere Energie zu gewinnen. Überraschend feiern Außenseiter nun einen Anfangserfolg. (Mehr in: SPIEGEL ONLINE – Wissenschaft)

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Kaltwasserkorallen: Riff-Baumeister mit Sinn für Harmonie

30.10.2014/Kiel. Kaltwasserkorallen der Spezies Lophelia pertusa sind in der Lage, Skelett-Verbindungen mit genetisch fremden Artgenossen einzugehen. Auf Fahrten mit dem am GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel stationierten Tauchboot JAGO entdeckten Wissenschaftler aus Schottland und Deutschland vor der Norwegischen Küste erstmals verschiedenfarbige Korallenzweige, die nahtlos zusammengewachsen waren. In ihrer Veröffentlichung in den „Scientific Reports“ erklären die Forscher, wie die Fähigkeit zur Verschmelzung die Stabilität der Korallenriffe unterstützt und somit zum Erfolg der Korallen als Riff-Baumeister der Tiefsee beiträgt.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Lipidzusammensetzung bestimmt Energie der Membranverschmelzung

Bei einer Vielzahl von biologischen Prozessen ist eine kontrollierte Verschmelzung von Membranen erforderlich, die sogenannte Membranfusion. Wie diese Fusion auf molekularer Ebene abläuft ist in der Biophysik nach wie vor unbekannt. Biophysiker um Dr. Sebastian Aeffner und Prof. Dr. Tim Salditt von der Fakultät für Physik der Universität Göttingen haben sich nun eines Tricks bedient, um die dreidimensionale Struktur bei der Verschmelzung von Membranen mit der Röntgenbeugung aufzuklären. Die Ergebnisse sind in der Zeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences Plus erschienen.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

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Energieforschung: EU zahlt weitere 650 Millionen Euro für Fusionsreaktor

Für die einen ist der Reaktor „Iter“ ein Milliardengrab, für die anderen die Energiequelle der Zukunft. Die EU fördert die experimentelle Anlage, die durch die Verschmelzung von Atomen Energie erzeugen soll, jetzt mit weiteren 650 Millionen Euro.
Quelle: SPIEGEL ONLINE – Wissenschaft

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Testmöglichkeit für die Verschmelzung von Quantenphysik und Gravitationstheorie gefunden

Auf der Planck-Skala von extrem großen Energien und sehr kleinen Entfernungen wird die Verschmelzung der Quantenphysik mit Einsteins Theorie der Gravitation erwartet. Diese Skala ist jedoch so weit von experimentellen Möglichkeiten entfernt, dass es als unmöglich gilt, die Quantengravitation zu testen. Eine Kollaboration zwischen Časlav Brukner und Markus Aspelmeyer, beide Quantenphysik-Physiker an der Universität Wien, sowie Myungshik Kim vom Imperial College London, hat jetzt ein Experiment mit Spiegeln auf der Skala der Planck-Masse vorgeschlagen, mit dem man einige Quantengravitationstheorien im Labor überprüfen könnte. Die Resultate erscheinen aktuell in „Nature Physics“. Continue reading „Testmöglichkeit für die Verschmelzung von Quantenphysik und Gravitationstheorie gefunden“