Digital Think Tank (DTT)

Weltraumkrise

Eines der beiden Ergebnisse verschiedener Messungen der Expansionsrate des Universums muss falsch sein - aber welches?


Zu Beginn des XXI Jahrhunderts schien das kosmologische Standardmodell vollständig zu sein. Es enthält viele Geheimnisse - natürlich auch voller fruchtbarer Gebiete für weitere Forschung - definitiv. Aber im Allgemeinen befand sich alles auf einem „Haufen“: Etwa zwei Drittel des Universums waren dunkle Energie (das mysteriöse Ding, das seine Ausdehnung beschleunigt), etwa ein Viertel war dunkle Materie (das mysteriöse Ding, das die Entwicklung seiner Struktur bestimmt), und 4% oder 5% waren "gewöhnliche" Materie (d.h. das, was wir, die Planeten, die Sterne, die Galaxien und alles, was wir schon immer, die letzten Jahrzehnte nicht mitgerechnet, als ein vollständiges Universum betrachtet haben). Dies war ein logisches Ganzes.

...Nicht so schnell. Oder, genauer gesagt, zu schnell!

In den letzten Jahren gab es eine Diskrepanz zwischen zwei Methoden zur Messung der Expansionsrate des Universums - einer Größe, die als Hubble-Konstante (H0) bezeichnet wird. Die Methode, die darin bestand, mit Messungen im heutigen Universum zu beginnen und zu immer früheren Stadien zurückzugehen, ergab durchweg einen Wert H0. Die Messungen, die in den frühesten Stadien des Universums begannen und bis in die Gegenwart zurückreichten, lieferten jedoch ebenso übereinstimmend einen anderen Wert - einen, aus dem hervorgeht, dass das Universum schneller expandiert, als wir dachten.

Bild Quelle: Pixelbay

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Neue superschwere Isotope könnten bald produziert werden

Wie stehen die Chancen, neue Isotope superschwerer Elemente zu erzeugen? Forscher stellten die vielversprechendsten Kanäle für die Herstellung einer breiten Palette von Isotopen mit Ordnungszahlen von 112 bis 118 vor.
Berechnungen, die von polnischen Wissenschaftlern in Zusammenarbeit mit einer Gruppe von Wissenschaftlern aus Dubna (Russland) durchgeführt wurden, ermöglichen es ihnen, mit der bisher nicht verfügbaren Genauigkeit die Chancen für die Erzeugung neuer Isotope superschwerer Elemente vorherzusagen. Die Wissenschaftler stellten die vielversprechendsten Kanäle zur Herstellung einer breiten Palette von Isotopen mit den Ordnungszahlen 112 bis 118 in verschiedenen Kernkollisionskonfigurationen vor, die zu ihrer Bildung führten. Die Vorhersagen bestätigen mit ausgezeichneter Kompatibilität die experimentellen Daten, die für bereits getestete Verfahren zur Verfügung stehen.

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Hologramme wie bei Star Wars.


Mit sorgfältig präparierten Nanomaterialien gelang es Wissenschaftlern der Tokyo University of Agriculture and Technology, den Laserstrahl so zu „biegen“, dass ein holografisches Bild mit bisher unerreichten Eigenschaften entstand, das von Beobachtern mit den aus der "Star Wars"-Serie bekannten Hologrammen verglichen wurde. Dank der neuen Technik wurde das Bild eines rotierenden Globus geschaffen. Die Arbeit des japanischen Forscherteams wurde in der Zeitschrift "Optics Express" beschrieben.

Video auf Youtube https://youtu.be/O1fHIcPXEjE

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Deutscher Zukunftspreis 2020: EUV-Entwickler von TRUMPF, ZEISS und Fraunhofer nominiert!

Das Bundespräsidialamt gab heute im Ehrensaal des Deutschen Museums in München die Nominierten für den Deutschen Zukunftspreis 2020 bekannt. Im Kreis der Besten – den drei Projekten für die Endrunde des Preises des Bundespräsidenten für Technik und Innovation – ist ein Experten-Team von TRUMPF, ZEISS und Fraunhofer IOF: Mit ihrem Projekt »EUV-Lithographie – Neues Licht für das digitale Zeitalter« sind Dr. Peter Kürz, ZEISS Sparte Semiconductor Manufacturing Technology (SMT), Dr. Michael Kösters, TRUMPF Lasersystems for Semiconductor Manufacturing, und Dr. Sergiy Yulin, Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF in Jena, nominiert.

Das Experten-Team vor dem weltweit stärksten gepulsten Industrielaser, der für die Licht-Erzeugung eingesetzt wird, um die EUV-Lithographie zu ermöglichen (v.l.): Dr. Peter Kürz, ZEISS Sparte SMT, Dr. Michael Kösters, TRUMPF Lasersystems for Semiconductor Manufacturing und Dr. Sergiy Yulin, Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF
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Kausale Zukunftsprognose in einer Minkowski-Raumzeit

Zukünftige Ereignisse abzuschätzen ist eine schwierige Aufgabe. Im Gegensatz zum Menschen sind die Ansätze des maschinellen Lernens nicht durch ein natürliches Verständnis der Physik reguliert. In der freien Natur unterliegt eine plausible Abfolge von Ereignissen den Regeln der Kausalität, die sich nicht einfach aus einer endlichen Trainingsmenge ableiten lassen. In diesem Beitrag schlagen Forscher (Imperial College London) einen neuartigen theoretischen Rahmen vor, um kausale Zukunftsvorhersagen durch die Einbettung raum-zeitlicher Informationen in eine Minkowski-Raumzeit durchzuführen. Sie verwenden das Konzept des Lichtkegels aus der Speziellen Relativitätstheorie, um den latenten Raum des anarbiträren Modells einzuschränken und zu durchqueren. Sie demonstrieren erfolgreiche Anwendungen bei der kausalen Bildsynthetisierung und der Vorhersage zukünftiger Videobilder auf einem Bilddatensatz. Deren Rahmenwerk ist architektur- und aufgabenunabhängig und verfügt über starke theoretische Garantien für kausale Fähigkeiten.

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Prüfung von Infusionen mittels eines optoakustischen Sensorsystems

Das Laser-Laboratorium Göttingen e.V. setzt sich bei der diesjährigen Ausschreibung zu GO-Bio initial vom BMBF durch.

Das Vorhaben „Optoakustisches Sensorsystem für die Überwachung von Infusionen“ (Oase) der Abteilung Photonische Sensorik schaffte es in die erste von zwei Phasen der Fördermaßnahme Go-Bio inital. Bei dieser hochkompetitiven Ausschreibung des BMBF wurden 41 von 178 Projektideen mit erkennbarem Innovationspotential zur Sondierungsphase zugelassen.

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Unerwarteter elektrischer Strom, der Fusionsreaktionen stabilisieren könnte

Wissenschaftler haben herausgefunden, dass sich elektrische Ströme in bisher unbekannter Weise bilden können. Die neuen Erkenntnisse könnten es den Forschern ermöglichen, die Fusionsenergie, die die Sonne und die Sterne antreibt, besser auf die Erde zu bringen.


Für eine planare elektrostatische Welle, die mit einer einzelnen Spezies in einem kollisionsfreien Plasma wechselwirkt, impliziert die Impulserhaltung eine Stromerhaltung. Wenn jedoch mehrere Spezies mit der Welle wechselwirken, können sie einen Impuls austauschen, was zu einem Stromantrieb führt. Eine einfache, allgemeine Formel für diesen angetriebenen Strom wird in der Arbeit der Physiker abgeleitet. Als Beispiele zeigen sie, wie Ströme für Langmuir-Wellen in Elektron-Positron-Ionen-Plasmen und für ionenakustische Wellen in Elektron-Ionen-Plasmen angetrieben werden können.

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Penning-Fallen-Massenmessungen des Deuterons und des HD+-Molekül-Ions

Die Masse des Deuterons sei um 0,1 milliardstel Prozent geringer als der in der Fachliteratur hinterlegte Wert! Mehr als 100 Jahre nach Entdeckung der Atomkerne ist noch immer unklar, wie schwer einzelne Exemplare sind. Ein exzellenter „Update“ gelang dem Forscherteam um Sascha Rau vom Max-Planck-Institut für Kernphysik in Heidelberg.

Quelle Bild: Max-Planck Institut für Kernphysik

Die Massen der leichtesten Atomkerne und die Elektronenmasse sind miteinander verknüpft, und ihre Werte beeinflussen die Beobachtungen in der Atomphysik, Molekularphysik und Neutrinophysik sowie in der Metrologie. Die genauesten Werte für diese fundamentalen Parameter stammen aus der Penning-Fallen-Massenspektrometrie, die relative Massenunsicherheiten in der Größenordnung von 10E(-11) erreicht. Redundanzprüfungen anhand von Daten aus verschiedenen Experimenten zeigen jedoch erhebliche Inkonsistenzen bei den Massen des Protons, des Deuterons und des Helions (dem Kern von Helium-3), was darauf hindeutet, dass die Unsicherheit dieser Werte möglicherweise unterschätzt wurde.

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Ein konzeptioneller Fortschritt, der Mikrorobotern Beine verleiht

Ein spannender Artikel erschienen in Nature, 530-531 (2020); doi: 10.1038/d41586-020-02421-2

Es wurden winzige Geräte entwickelt, die als Beine von lasergesteuerten Mikrorobotern fungieren können. Die Kompatibilität dieser Vorrichtungen mit mikroelektronischen Systemen legt einen Weg zur Massenproduktion von autonomen Mikrorobotern nahe.

Video auf Youtube https://youtu.be/8b_dMsYLkUs


1959 schlug der Nobelpreisträger und Nanotechnologie-Visionär Richard Feynman vor, dass es interessant wäre, "den Chirurgen zu schlucken" - d.h. einen winzigen Roboter zu bauen, der sich durch Blutgefäße bewegen könnte, um bei Bedarf Operationen durchzuführen. Diese ikonische Vorstellung von der Zukunft unterstrich die modernen Hoffnungen auf dem Gebiet der Robotik im Mikrometerbereich: autonome Geräte in Umgebungen einzusetzen, die ihre makroskopischen Gegenstücke nicht erreichen können. Der Bau solcher Roboter bringt jedoch mehrere Herausforderungen mit sich, darunter die offensichtliche Schwierigkeit, eine mikroskopisch kleine Lokomotive zusammenzubauen. In einem Artikel in Nature berichten Miskin et al. über elektrochemisch angetriebene Geräte, die lasergesteuerte Mikroroboter durch eine Flüssigkeit treiben und die sich leicht mit mikroelektronischen Komponenten integrieren lassen, um vollständig autonome Mikroroboter zu konstruieren.

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