Digital Think Tank (DTT)

Science Tank

Herzlich Willkommen in unser Rubrik „Science Tank“. In diesem Bereich der Webpräsenz beschäftigen wir uns interdisziplinär mit relevanten Entdeckung aus der Welt der Wissenschaften (Physik, Mathematik, Informatik, Medizin u.v.m). Dabei publizieren wir wichtige Errungenschaften aus der Welt mit einem besonderen Focus auf die wissenschaftliche Umgebung in Göttingen. Viel Spaß und bleiben Sie neugierig.     

Webb hat sein Ziel erreicht und ist in seine vorgesehene Umlaufbahn eingetreten

Nach einer einmonatigen Reise ist das James Webb Space Telescope (JWST) gerade in eine Umlaufbahn um den Lagrange-Punkt L2 eingetreten. In den nächsten fünf Monaten wird Webb für den Betrieb vorbereitet, wobei die wissenschaftliche Forschung im Juni beginnen soll

Die Spiegel und wissenschaftlichen Instrumente von Webb haben noch nicht die erforderliche stabile Betriebstemperatur erreicht. Sie müssen sich noch ein wenig abkühlen. Und sie begannen abzukühlen, und zwar sehr schnell, sobald das Teleskop den Hitzeschild ausrollte. Dieser Prozess wird jedoch nicht allein der Natur überlassen. Es wird streng kontrolliert, indem elektrisch beheizte Streifen an strategischen Punkten des Teleskops angebracht werden. Dank dieser war es möglich, sowohl das gleichmäßige Schrumpfen der gesamten Teleskopstruktur zu kontrollieren als auch sicherzustellen, dass die von der Erde aufgenommene Feuchtigkeit verdunstet und nicht an der Optik oder den Sensoren festfriert, was die wissenschaftliche Forschung beeinträchtigen könnte.

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Töten von Bakterien mit Lasern. Licht bewältigt antibiotikaresistente Krankheitserreger

Die Welt ist mit einer wachsenden Krise der Antibiotikaresistenz konfrontiert. Der übermäßige Einsatz von Antibiotika in der Medizin, der Lebensmittelindustrie und in Kosmetika führt zum Auftreten von antibiotikaresistenten Bakterien. Das Eindringen von Antibiotika in die Umwelt, wobei die Konzentrationen in einigen Flüssen die sicheren Werte um das 300-fache übersteigen, zwingt die Krankheitserreger zu einer kontinuierlichen Entwicklung der Antibiotikaresistenz. Selbst im Darm von Kindern wurden Hunderte von bakteriellen Antibiotikaresistenzgenen entdeckt. Ohne neue Antibiotika oder andere Lösungen wird das Szenario, dass die Menschen wieder an gewöhnlichen Infektionen oder derzeit harmlosen Krankheiten sterben, real.

Eine Strategie außerhalb des chemischen Repertoires ist der Einsatz physikalischer Methoden wie ultraviolettes Licht, Gammastrahlung oder Wärme. Diese Methoden sind zwar wirksam bei der Inaktivierung von Krankheitserregern, führen aber zu schweren Gewebeschäden und können daher in der klinischen Praxis nicht eingesetzt werden.

Aus diesem Grund interessieren sich einige Wissenschaftler für das sichtbare Licht. Bei niedriger Intensität ist sie gewebeschonend und hat gleichzeitig die Fähigkeit, Bakterien, Viren und andere Krankheitserreger zu inaktivieren. Spezialisten, die sich mit diesem Problem befassen, interessieren sich besonders für Femtosekundenlaser, die ultrakurze Lichtimpulse aussenden, deren Dauer in Femtosekunden angegeben wird (1 Femtosekunde ist 1/1 000 000 000 000 000 Sekunde).

 Bild Quelle: Pixabay / Quelle

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Bizarre und mysteriöse Patente, die dem US-Militär gehören. Verrückter, Genie oder Patenttroll

Die US-Marine hat eine Technik zur "Verbesserung der Realitätsstruktur", einen kompakten Fusionsreaktor, ein Triebwerk, das nach dem Prinzip der "Trägheitsmassenreduzierung" arbeitet, und viele andere seltsam klingende Dinge patentiert. Das US-Patentrecht in den USA erlaubt die Anmeldung dieser so genannten "UFO-Patente". Es wird jedoch behauptet, dass es einige Prototypen gegeben haben muss.

Das behauptet zumindest die Website "The War Zone", die eine journalistische Untersuchung dieser rätselhaften Patente durchgeführt hat. Es wurde nachgewiesen, dass Dr. Salvatore Cezar Pais dahinter steckt. Obwohl sein Bild bekannt ist, schreiben Journalisten, dass es ungewiss ist, ob diese Person wirklich existiert. Nach eigenen Angaben arbeitete Pais für viele verschiedene Abteilungen der Marine, darunter die Naval Warfare Center Aviation Division (NAVAIR/NAWCAD) und die Strategic Systems Programs (SSP). Die Aufgabe von SSP ist es, zuverlässige und erschwingliche strategische Lösungen für das Militär bereitzustellen". Sie ist u. a. für die Entwicklung der Technologie für nukleare U-Boot-Raketen der Trident-Klasse verantwortlich.

 Bild Quelle: Screenshot Google

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Die Theorie der Faltungen oder Knotentheorie in der Mathematik ist kein einfaches Problem? DeepMind macht seine Sache recht gut

DeepMind basiert auf künstlicher Intelligenz und hat schon mehrfach geholfen, selbst die schwierigsten Rätsel zu lösen. Diesmal ging es um Knoten, mit denen sich Mathematiker schon seit vielen Jahren herumschlagen

Gegenstand der Forschung war eine so genannte Vermutung, d. h. ein unbestätigter Satz, der richtig zu sein scheint. Algorithmen des maschinellen Lernens  wurden schon früher zur Entwicklung solcher theoretischen Ideen in der Mathematik verwendet, aber sie waren nicht so komplex wie in diesem Fall. Die Autoren dieses Durchbruchs haben ihren Erfolg in Nature beschrieben.

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Der größte Start in der Geschichte und der wichtigste seit 30 Jahren - das James-Webb-Weltraumteleskop wird heute gestartet

Eine Ariane-5-Rakete soll heute zwischen 13.20 und 13.52 Uhr deutscher Zeit zum Start des James Webb Space Telescope (JWST) abheben. Dies wird das größte wissenschaftliche Instrument sein, das jemals von Menschen ins All gebracht wurde, und das wichtigste seit 31 Jahren, seit dem Start des Hubble-Teleskops. Entgegen der landläufigen Meinung ist das Webb-Teleskop nicht als Ersatz für Hubble gedacht, sondern als Ergänzung. Wissenschaftler aus aller Welt setzen große Erwartungen in das Observatorium, an dessen Aufbau neben der NASA auch die Europäische Weltraumorganisation und die Kanadische Weltraumorganisation beteiligt sind.

Der Start des außergewöhnlichen Teleskops kann live auf dem YouTube-Kanal der NASA verfolgt werden.

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Star Trek Heute: Alcubierre-Warp-Metrik: Wissenschaftlern gelingt es, eine "Warp-Blase" zu erzeugen

Ein Team von Wissenschaftlern, das für die DARPA forscht, hat versehentlich einen "Warp"-Effekt erzeugt, ein sehr kleines Objekt mit ähnlichen Eigenschaften, wie sie der mexikanische Wissenschaftler Miguel Alcubierre in seiner theoretischen Arbeit aus den 1990er Jahren vorhergesagt hatte. Das "Ding" ist das Ergebnis eines Experiments mit einem anderen Zweck, das von Wissenschaftlern des Limitless Space Institute durchgeführt wurde.

"Bei der Durchführung von Analysen im Rahmen eines von der DARPA finanzierten Projekts zur Bewertung der möglichen Struktur der Energiedichte im leeren Casimir-Raum, wie sie vom dynamischen Modell des Vakuums vorhergesagt wird", heißt es in einem im European Physical Journal veröffentlichten Artikel, "wurde eine Struktur auf der Mikro-/Nanoskala entdeckt, die eine negative Energiedichteverteilung signalisiert, die den Anforderungen der Alcubierre-Metrik sehr nahe kommt".

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Referenz zu Star Trek Episode: Allgemein / Wrapantrieb / Warpblase


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Ausbreitung von Hirntumoren mit Hilfe von Prinzipien der Flüssigkeitsphysik erklärt

Josef Käs von der Universität Leipzig und Ingolf Sack von der Charité-Universitätsmedizin Berlin haben gezeigt, dass die Ausbreitung von Hirntumorzellen sowohl von ihren physikalischen als auch biomechanischen Eigenschaften abhängt. Den Forschern zufolge verändert eine kleine Veränderung in der Elastizität von Gliomzellen - dem gefährlichsten Hirntumor - seine Fähigkeit, Metastasen zu bilden, erheblich.

Sack ist Chemiker und Käs ist Physiker. Beide sind auf die Erforschung von Krebs spezialisiert, allerdings aus unterschiedlichen Perspektiven. Sack untersucht die mechanischen Eigenschaften von Geweben und hat die Technik der Magnetresonanz-Elastographie entwickelt, eine Kombination aus niederfrequenten Schwingungen und Magnetresonanz. Es wird verwendet, um den Verlauf von Krankheiten zu verfolgen. Käs hingegen arbeitet mit eine optische Falle, in der weiche Miniaturobjekte wie Zellen mit Hilfe von Lasern verformt werden können, um ihre Elastizität und Verformungsfähigkeit zu untersuchen.

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Es wurde ein optisches Oszilloskop entwickelt. Wird es das Internet 10 000 Mal schneller machen?

An der University of Central Florida wurde das erste optische Oszilloskop der Welt entwickelt. Das Gerät könnte die Kommunikationstechnologien revolutionieren, von Smartphones bis zum Internet. Das an der UCF entwickelte Gerät misst das elektrische Feld von Licht, indem es Lichtschwingungen in ein elektrisches Signal umwandelt.

Bislang war die Messung des elektrischen Feldes von Licht aufgrund seiner enormen Schwingungsgeschwindigkeit ein großes Problem. Die fortschrittlichsten Messverfahren, die in elektronischen und Telekommunikationsgeräten eingesetzt werden, ermöglichen die Messung von Frequenzen in der Größenordnung von Gigahertz. Dies umfasst das Radio- und Mikrowellenspektrum der elektromagnetischen Strahlung. Licht schwingt jedoch mit einer viel höheren Frequenz. Es ist also möglich, viel mehr Informationen hineinzupacken, als wir es heute tun. Wir verfügen jedoch nicht über die entsprechenden Instrumente. Aktuelle Oszilloskope führen gemittelte Messungen innerhalb eines Lichtimpulses durch. Sie können nicht zwischen einzelnen Tälern und Wellenkämmen unterscheiden. Wenn wir einzelne Täler und Berge messen könnten, könnten wir Informationen in ihnen kodieren.

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Gratulationen an Silent High-Tech Solutions – SOTOS

Digital Think Tank gratuliert ganz herzlich dem StartUp Silent Ht Solutions unter der Leitung von Herr PD Dr. Martin Friedrich zum dritten Preis im „Durchstarterpreis 2021“!  Wir wünschen weiterhin viel Erfolg mit dem innovativen Produkt. Für diejenigen, die sich eine kurze Skizze des Projekts  anschauen wollen, hier ein Video: .

Viel Spaß! 

Hier geht es zum Video

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Gravitationswellen können zur Erklärung der Asymmetrie zwischen Materie und Antimaterie beitragen

Menschen, Erde oder Sterne sind entstanden, weil in der ersten Sekunde der Existenz des Universums mehr Materie als Antimaterie produziert wurde. Diese Asymmetrie war äußerst gering. Auf je 10 Milliarden Teilchen Antimaterie kommen 10 Milliarden + 1 Teilchen Materie. Dieses minimale Ungleichgewicht führte zur Entstehung des materiellen Universums, ein Phänomen, das die moderne Physik nicht erklären kann.

Denn aus der Theorie folgt, dass genau die gleiche Anzahl von Materie- und Antimaterieteilchen entstanden sein müsste. Eine Gruppe theoretischer Physiker hat festgestellt, dass es nicht auszuschließen ist, dass wir in der Lage sind, nicht-optische Solitonen - Q-Balls - zu entdecken, und dass ihre Entdeckung es uns ermöglichen würde, die Frage zu beantworten, warum nach dem Urknall mehr Materie als Antimaterie entstand.

Gegenwärtig gehen die Physiker davon aus, dass die Asymmetrie von Materie und Antimaterie in der ersten Sekunde nach dem Urknall entstanden ist und dass das entstehende Universum in dieser Zeit rasch an Größe zunahm. Die Überprüfung der Theorie der kosmologischen Inflation ist jedoch äußerst schwierig. Um sie zu testen, müssten wir riesige Teilchenbeschleuniger einsetzen und ihnen mehr Energie zuführen, als wir erzeugen können.

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Molekularer Lichttransformator: Sehen, was man vorher nicht sehen konnte

Forscher mehrerer europäischer Universitäten und des chinesischen Wuhan Institute of Technology haben eine neue Methode entwickelt, um Licht im tiefen Infrarotbereich zu erkennen, indem sie dessen Frequenz in die des sichtbaren Lichts umwandeln. Das Gerät kann den "Sichtbereich" empfindlicher Detektoren für sichtbares Licht bis in den Infrarotbereich erweitern. Die als bahnbrechend bezeichnete Entdeckung wurde in der Zeitschrift Science veröffentlicht.

Die Frequenzumstellung ist keine leichte Aufgabe. Aufgrund des Energieerhaltungssatzes ist die Frequenz des Lichts eine grundlegende Eigenschaft, die sich nicht ohne Weiteres ändern lässt, indem man das Licht an einer Oberfläche reflektiert oder es durch ein Material leitet. Bei niedrigeren Frequenzen reicht die vom Licht transportierte Energie nicht aus, um die Photorezeptoren in unseren Augen und in vielen Sensoren zu aktivieren, was ein Problem darstellt, da sich vieles im Frequenzbereich unterhalb von 100 THz abspielt, d. h. im mittleren und fernen Infrarot. Ein Körper mit einer Oberflächentemperatur von 20 °C sendet beispielsweise Infrarotlicht mit Frequenzen von bis zu 10 THz aus, das mit Hilfe der Wärmebildtechnik "gesehen" werden kann. Darüber hinaus haben chemische und biologische Substanzen ausgeprägte Absorptionsbanden im mittleren Infrarotbereich, was bedeutet, dass wir sie mit Hilfe der Infrarotspektroskopie zerstörungsfrei identifizieren können.

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