Nachrichten zum Thema Quantenphysik

„Gequetschtes“ Licht fällt in einen speziellen Kristall. Dort tritt es mit einem intensiven Pumpstrahl von 810 Nanometern Wellenlänge in Wechselwirkung, wodurch sich seine Wellenlänge fast um einen Faktor drei verringert und seine Frequenz entsprechend vervielfacht.

Licht im Schraubstock

Hochwertiges „gequetschtes“ Licht lässt sich mit speziellen Kristallen nun auch zu kürzeren Wellenlängen und höheren Energien transformieren
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Dieses hochauflösende Spektrometer im Jefferson Lab wiegt 450 Tonnen. Zwei solche Geräte waren notwendig, um die Asymmetrie in den Nukleonen nachzuweisen.

Auch Quarks verletzen Spiegelsymmetrie

Die kleinsten Bausteine der Atomkerne verhalten sich im Beschleunigungsexperiment anders – je nachdem, ob sie links- oder rechtsdrehend sind
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Die Magnetfalle mit mehrfachen Ringelektroden - links im Zylinder werden Antiwasserstoff-Atome zunächst synthetisiert und dann rechts mit Hilfe der Feldionisationstechnologie untersucht.

Mit Antimaterie-Strahlen auf der Suche nach neuer Physik

Erstmals gelang Forschern am Genfer CERN die Herstellung eines Strahl aus Antiwasserstoff-Atomen, um den Naturgesetzen auf den Grund zu gehen
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Die Gasdüse, auf die der Laser fokussiert wird, ist sehr kompakt und erlaubt dennoch hohe Elektronenenergien.

Kompakte Quelle für Röntgenstrahlung hoher Qualität

Neuartiges Bauprinzip erzeugt hochwertige und vielseitig nutzbare Röntgenstrahlung – mögliche Anwendungen in Medizin und Forschung
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Diese paarweise angeordneten kleinen dielektrischen Scheibchen sorgen für die passende Mikrowellen-Ausbreitung im Resonator. Im Betrieb ist dieser durch eine weitere metallische Platte geschlossen.

Schaukel gehorcht Einstein

Ein überraschend einfaches Mikrowellen-Experiment ist die erste experimentelle Realisierung einer Jahrzehnte alten theoretischen Gleichung
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Der neue Röntgenlaser besteht aus zwei Stufen. Im Modulator M1 regt ein externer Laser den Elektronenstrahl zur Emission elektromagnetischer Wellen an. Die Dispersionssektion DS1 sorgt für höhere Kohärenz und für die Aussendung von Strahlen höherer Frequenz. Die Radiatoren R1 verstärken diese Strahlung. Nach einer kurzen Verzögerungsstrecke DL beginnt dann die zweite Stufe, die analog zur ersten aufgebaut ist, jedoch mehr Radiatoren besitzt.

Neuartiger Röntgenlaser mit hoher Strahlqualität

Der zweistufige Röntgenlaser erlaubt die freie Wahl der Wellenlänge und ist somit für verschiedenste Anwendungen nutzbar
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Illustration der Wechselwirkung zwischen den Kalium-Rubidium-Molekülen. Für ein spezifischen Magnetfeld (lila Pfeil) treten über den Austausch von molekularen Spins anziehende (blau) und abstoßende (rot) Wechselwirkungen unterschiedlicher Stärke auf.

Exotische Moleküle im dreidimensionalen Lichtgitter

Physiker fangen Moleküle aus Kalium und Rubidium ein und kontrollieren deren quantenphysikalische Eigenschaften – Neue Grundlage für spintronische Schaltkreise
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Modell der magnetischen Ladungen im Spin-Eis: In einer Wabenstruktur treffen Nord- und Südpole jeweils auf mehrere entgegensetzte Ladungen.

Künstliches Spin-Eis – Wie magnetische Ladungen kristallisieren

Exotisches Nanomaterial erleichtert Analyse von magnetischen Monopolen – Anwendung für leistungsfähige Datenspeicher vorstellbar
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Die genaueste Atomuhr der Welt - Komplexer Aufbau aus Vakuumkammer, Lasern und Detektoren

20 Milliarden Jahre im Takt: Ytterbium-Atomuhr tickt mit bisher größter Präzision

Physiker sperren tausende Metallatome in ein optisches Gitter und erhöhen die Stabilität von Atomuhren um ein Vielfaches
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Unter dem Mikroskop sind die filigranen Kontakte zwischen zwei Supraleitern (rechts und links) erkennbar.

Superströme: Physiker beobachten Tunnelphänomen zwischen Supraleitern

Ausgeklügelte Spektroskopie-Methode offenbart quantenphysikalischen Effekt im Detail – Experiment kann zu neuartigen Qubits für Quantencomputer führen
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Niels Bohr im Gespräch mit Albert Einstein

100 Jahre Atommodell: Dem Quantenkosmos auf der Spur

Vor hundert Jahren entwarf Niels Bohr seine Theorie, die ein entscheidender Schritt auf dem Weg zur modernen Atomphysik war
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Künstliches Atom: Mit diesem Modul kann in einer Vakuumkammer die spontane Emission von Mikrowellen manipuliert werden.

Qubit-Experiment: Physiker manipulieren Lichtemission auf atomarer Ebene

Quantenphänomen legt Grundlage für maßgeschneiderte Laser, Leuchtdioden und Fluoreszenz-Mikroskope
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Löcher in der Zeit: Eine kontinuierliche Lichtwelle (ganz links) wird in Einzelpulse umgewandelt (waagerechte Bahnen) und komprimiert. Ereignisse zwischen diesen Pulsen können nicht einkoppeln und werden quasi unsichtbar.

Löcher in der Zeit – wie sich Ereignisse perfekt verstecken lassen

Analog zur optischen Tarnkappen - Zeitliche Tarnung von Signalen funkioniert bei hohen Frequenzen in optischen Datenleitern
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Grafik Polariton-Laser: In einem Stapel aus hauchdünnen Schichten werden Polaritonen (farbige Kugeln) so gestreut, dass sie schließlich infrarotes Laserlicht aussenden können.

Polariton-Laser – Neue Lichtquelle für Infrarot

Internationales Team um Würzburger Physiker nutzen mikroskopisch kleine Stapel aus Verbindungshalbleitern - Mögliche Anwendung im Bereich der digitalen Datenübertragung
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Aus eins mach zwei: Ein Photon kann dank einer Pentacen-Schicht und speziellen Anregungszuständen („exciton“) zu zwei Elektronen für photovoltaischen Strom führen.

Erhöhte Quantenausbeute in Solarzellen – Weg für höhere Wirkungsgrade

Mit einer Schicht aus Pentacen-Molekülen lassen sich prinzipiell aus jedem einzelnen Lichtteilchen bis zu zwei Elektronen erzeugen
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Grafik: Extrem kurze Laserpulse (rot) schalten in Manganit-Kristallen sehr schnell zwischen zwei magnetischen Zuständen

Quantenmagnetismus – Forscher legen Basis für ultraschnelle Festplatten

Mit extrem kurzen Laserpulsen lässt sich die magnetische Ordnung in speziellen Metalloxiden gezielt und schnell kontrollieren
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Blick in die Ionenfalle, in der Kalziumatome mit Bariumchlorid-Molekülen kollidieren

Atomare Kollisionen für tiefkalte Moleküle

Neue Kühlmethode erleichtert Physikern die Analyse von Quanteneffekten
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Ein Laserpuls erhitzt die Atome eines Argon-Nanoclusters. Die Elektronen (schwarz) fliegen zuerst davon und regen die Atome in benachbarten, kalten Nanoclustern (grün) zu höheren Energiezuständen an. Dadurch geben diese ihre Elektronen an die nachfolgenden, hochenergetischen Argon-Ionen (orange) ab und neutralisieren diese (blau).

Strahl aus hochenergetischen neutralen Atomen

Ultrakurze Laserpulse und geschickte Neutralisierung sind das Herzstück eines neuartigen kompakten Beschleunigers
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Seltsamer Kristall: Uranrutheniumsilizid zeigt einen bisher unerklärbaren Phasenübergang

Rätsel um seltene Uranverbindung steht vor der Lösung

Festkörperphysik: Neue Theorie könnte ein seit mehr als 25 Jahren ungeklärtes Verhalten beim Phasenübergang erklären
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