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.
Ein Team von deutschen Wissenschaftlern hat den Durchgang von Photonen durch das Wasserstoffmolekül gemessen. Dies ist die bisher kürzeste Messung eines Zeitabschnitts und wird in Zeptosekunden oder Billionen von Sekunden ausgedrückt.Physiker der Johann-Wolfgang-Goethe-Universität in Frankfurt haben in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern des Fritz-Haber-Instituts in Berlin und des DESY in Hamburg gemessen, wie lange ein Photon braucht, um ein Wasserstoffteilchen zu durchqueren. Das von ihnen erhaltene Ergebnis beträgt 247 Zeptosekunden für die durchschnittliche Bindungslänge des Teilchens. Dies ist die kürzeste Zeitspanne, die bisher gemessen wurde.
In seiner 1999 mit dem Nobelpreis ausgezeichneten Arbeit maß der ägyptische Chemiker Ahmed Zewail die Geschwindigkeit, mit der Partikel ihre Form verändern. Mit ultrakurzen Laserblitzen stellte er fest, dass die Bildung und das Aufbrechen chemischer Bindungen im Femtosekundenbereich stattfindet. Eine Femtosekunde entspricht einem Milliardstel einer Sekunde (0,0000000000000000001 Sekunde, 10E-15 Sekunden).
Aber deutsche Physiker haben einen Prozess untersucht, der viel kürzer als die Femtosekunde ist. Sie haben gemessen, wie lange ein Photon braucht, um ein Wasserstoffmolekül zu durchdringen. Die Messungen zeigten, dass die Photonenreise für die durchschnittliche Teilchenbindungslänge 247 Zeptosekunden dauert, und eine Zeptosekunde entspricht einer Billionstel Sekunde (0,00000000000000000000001 Sekunde, 10E-21).
Die erste Aufzeichnung eines Phänomens von so kurzer Dauer fand 2016 statt. Damals fingen die Wissenschaftler das aus den Bindungen des ursprünglichen Heliumatoms freigesetzte Elektron ein. Sie schätzten, dass diese Schlinge 850 Zeptosekunden dauerte. Die Ergebnisse dieser Messungen erschienen in der Zeitschrift "Nature Physics".
Man nennt es das Fluidic Propulsive System. (FPS), bedeutet das "Flüssigkeits-Antriebssystem", oder vielleicht eher das "flüssigkeitsbasierte Antriebssystem", oder eigentlich "Flüssigkeitsphysik". Tatsächlich handelt es sich nicht um eine Flüssigkeit, sondern um ein Gas, schlicht und einfach um Luft, die aus physikalischer Sicht ebenfalls als eine sehr niedrigviskose Flüssigkeit betrachtet werden kann.
Prototypen dieser Antriebe werden seit einiger Zeit von Andrei Evulet aus Rumänien gebaut, der über 15 Jahre Erfahrung bei GE Aviation verfügt. Er war verantwortlich für die Technologie, die Teil des größten Strahltriebwerks der Welt, des GE9X, ist, das an der Boeing 777X arbeitet. Zusammen mit seinem Schulfreund Denis Dancanet gründete er vor einigen Jahren Jetoptera. Sie ließen sich von der Idee leiten, ein neues Antriebssystem zu schaffen, das sich ideal für die Senkrechtstartflüge von VTOL eignet und sowohl den Einsatz großer unbemannter Drohnen als auch fliegender Autos ermöglicht.
Die Zeitschrift "Nature" veröffentlichte eine Veröffentlichung eines Wissenschaftlerteams über die Tatsache, dass es ihnen gelungen ist, einen Supraleiter zu erhalten, der bei Raumtemperatur arbeitet, vielleicht etwas kühler als Raumtemperatur, weil 14,5 Grad Celsius. Der Haken ist, dass das Material, in dem dieses Phänomen nachgewiesen wurde, auf 2,6 Millionen Atmosphären gepresst werden muss. Doch allein das Erreichen der Supraleitung bei einer so hohen Temperatur ist eine große Errungenschaft.
Eine internationale Gruppe von Wissenschaftlern hat eine Obergrenze für die Schallgeschwindigkeit festgelegt, die bei etwa 36 Kilometern pro Sekunde liegt. Bisher wurde die höchste Schallgeschwindigkeit in einem Diamanten gemessen und betrug nur etwa die Hälfte des angegebenen Maximums.
Schallwellen können verschiedene Medien, wie Luft oder Wasser, durchdringen. Je nachdem, was sie durchqueren, bewegen sie sich mit unterschiedlicher Geschwindigkeit. Sie bewegen sich beispielsweise viel schneller durch Festkörper als durch Flüssigkeiten oder Gase, so dass ein entgegenkommender Zug früher gehört werden kann, wenn man dem Schall lauscht, der sich entlang der Strecke und nicht in der Luft ausbreitet.
Die spezielle Relativitätstheorie von Albert Einstein setzt der Geschwindigkeit, mit der sich eine Welle ausbreiten kann, eine absolute Grenze, nämlich die Lichtgeschwindigkeit, die etwa 300.000 km pro Sekunde beträgt. Bislang ist jedoch nicht bekannt, ob Schallwellen auch bei der Durchquerung von Festkörpern oder Flüssigkeiten eine obere Geschwindigkeitsgrenze haben. Bis jetzt. Wissenschaftler der Queen Mary University of London, der Universität Cambridge und des Instituts für Hochdruckphysik in Troiksk, Russland, haben festgestellt, dass die Schallgeschwindigkeit von zwei dimensionslosen Fundamentalkonstanten abhängt: der feinstofflichen Strukturkonstante und dem Verhältnis von Protonenmasse zu Elektron.Die Ergebnisse ihrer Arbeit sind in der Zeitschrift "Science Advances" veröffentlicht worden. (Bild Quelle: Pixelbay)
Das bekannte Hacksmith Internet DIY-Team von Hackern, das verschiedene Konzepte aus Filmen, Comics und Spielen in reale Geräte übersetzte, konstruierte ein "echtes", d.h. auf Plasma basierendes Lichtschwert. Obwohl sie nicht so komfortabel wie die Waffe aus "Star Wars" ist, weil sie leider ein dickes Gasversorgungskabel benötigt, sieht sie, wie es aus den im Internet verfügbaren Videopräsentationen hervorgeht, der Ausrüstung von Jedi-Rittern recht ähnlich.
Die Nanopartikel, die für Krebs tödlich sind, können zur Bekämpfung der Krankheit eingesetzt werden, indem ihre wahre Natur verschleiert wird. Nanopartikel, die als für die Krebsentstehung notwendige Aminosäuren "getarnt" sind, können in die Krebszelle eindringen und sie nach dem Prinzip des "Trojanischen Pferdes" von innen heraus sprengen. Bei Laborexperimenten erwies sich die Methode als sehr vielversprechend.
Dieses "Trojanische Pferd" ist in Wirklichkeit ein Nanopartikel, das mit der Aminosäure L-Phenylalanin bedeckt ist, die für das Überleben und das Wachstum von Krebszellen unerlässlich ist. L-Phenylalanin wird im Körper nicht produziert und muss aus der Nahrung, in der Regel Fleisch und Milchprodukte, aufgenommen werden", geben Forscher der Nanyang Technological University (NTU) in Singapur an. Ihre Forschung wurde in der Zeitschrift "Small" veröffentlicht.
Bild Quelle: Nanyang Technologie Universität Singapur
„Der Weltraum, unendliche Weiten. Wir schreiben das Jahr 2020. Dies sind die Abenteuer der Raumstation ISS:…“
Die NASA hat Tests für eine neue Toilette angekündigt, die auf der Internationalen Raumstation (ISS) aufgestellt werden soll. Das gesamte 23-Millionen-Dollar-Set war in erster Linie für Frauen bestimmt. Wenn die Tests erfolgreich verlaufen, wird diese Hightech-Toilette in drei Jahren während der Artemis II-Mission eingesetzt werden.
Die meisten der bisher entwickelten Raumtoiletten arbeiten mit Unterdruck, der die "Wirkungen des menschlichen Stoffwechsels" vom Körper wegzieht und in entsprechende Speichersysteme ableitet. Jetzt wurde das Universal Waste Management System (UWMS) entworfen, das mit Universal Waste Management System übersetzt werden kann. Es funktioniert nach einem ähnlichen Prinzip, hat aber eine Reihe neuer Merkmale, die zur Aufrechterhaltung der Hygiene und zur Reduzierung von Gerüchen beitragen, was in den engen Räumen von Raumfahrzeugen recht wichtig ist.
Neue Weltraumtoilette:
Die NASA berichtet, dass die UWMS um 65 Prozent kleiner und 40 Prozent leichter ist als die Toilette, die seit den 1990er Jahren auf der ISS ist. Eine der wichtigsten Verbesserungen ist der automatische Start der Absaugung, sobald der Toilettendeckel angehoben wird. Dies soll dazu beitragen, die Verbreitung unangenehmer Gerüche zu reduzieren.
Da die Toilette für Menschen konzipiert ist, die schwerelos sind, wird sie auch Fußbefestigungen und spezielle Führungen haben, um die Astronauten zu "verankern". Bei der alten Konstruktion wurden zu diesem Zweck spezielle Schenkelgurte verwendet. Obwohl aus den Informationen der NASA nicht klar hervorgeht, dass die neue Weltraumtoilette komfortabel sein wird, sind die Experten der Behörde überzeugt, dass es sich um ein effizienteres Projekt handelt als die heute verwendeten Lösungen. Nach Angaben der NASA reinigt und pflegt sich die neue Toilette schneller, vor allem dank der neuen Lösungen zur Urinableitung. Die Toilette soll auch vollständig von anderen Teilen des Raumschiffs isoliert werden, um die Privatsphäre der Benutzer zu gewährleisten.
Ein Team von Physikern der Universität von Arkansas berichtete über die Entwicklung eines Systems, das in der Lage ist, thermische Bewegungen in der Struktur von Graphen zu erfassen und in elektrischen Strom umzuwandeln. "Der auf Graphen basierende Energiesammelkreislauf kann mit einem Prozessor integriert werden, um saubere Niederspannungsenergie für kleine Geräte oder Sensoren bereitzustellen", beurteilte Paul Thibado, Professor für Physik und Hauptautor einer in der Zeitschrift "Physical Review E" veröffentlichten Publikation zu diesem Thema.
Das polnisch-israelische Team unter der Leitung von Dr. Radek Łapkiewicz von der Fakultät für Physik der Universität Warschau stellte in der Zeitschrift "Optica" eine neue, revolutionäre Methode der Mikroskopie vor, die theoretisch keine Auflösungsgrenze hat.
Die Forschung wurde von der Stiftung für die polnische Wissenschaft (FNP) in einer Mitteilung an PAP angekündigt. Dr. Łapkiewicz ist ein Preisträger des FIRST TEAM Programms.
Die Entwicklung der Biowissenschaften und der Medizin erfordert die Beobachtung immer kleinerer Objekte - zum Beispiel die Struktur und Interaktion von Proteinen in Zellen. Die beobachteten Proben sollten sich nicht von den natürlich im Körper vorkommenden Strukturen unterscheiden - daher dürfen die Verfahren und Reagenzien nicht zu aggressiv eingesetzt werden. Das klassische optische Mikroskop hat eine unzureichende Auflösung. Aufgrund der Wellenlänge des Lichts erlaubt ein solches Mikroskop nicht die Abbildung von Strukturen, die kleiner sind als etwa 250 Nanometer (die Hälfte der Wellenlänge von grünem Licht). Näher beieinander liegende Objekte sind nicht mehr unterscheidbar. Dies ist die so genannte diffraktive Begrenzung. Das Elektronenmikroskop hat eine um mehrere Größenordnungen höhere Auflösung als ein Lichtmikroskop, aber es erlaubt uns, nur tote Objekte zu beobachten, die in ein Vakuum gelegt und mit einem Elektronenstrahl beschossen werden. Es geht nicht darum, lebende Organismen oder in ihnen natürlich vorkommende Prozesse zu untersuchen.
Dank der Zentrifugalkraft und der Verwendung von Flüssigkeiten unterschiedlicher Dichte können selbstorganisierende chemische Fabriken entwickelt werden. Die von Polen vorgeschlagene Idee für Spinnreaktoren ist nicht nur clever, sondern auch schön. Die Forschung wurde auf dem Titelblatt des prestigeträchtigen Magazins "Nature" platziert.
Das polnisch-koreanische Team zeigte, wie man eine ganze Reihe komplexer chemischer Reaktionen gleichzeitig durchführen kann - ohne auf komplizierte Anlagensysteme zurückzugreifen,... Zentrifugalkraft. Der Erstautor der Publikation ist Dr. Olgierd Cybulski, der am Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST) in Südkorea arbeitet.
Ein rotierender chemischer Reaktor
- Wir zeigen, wie man selbstorganisierende chemische Fabriken vorbereitet - beschreibt der Korrespondenzautor der Publikation, Prof. Bartosz Grzybowski (auch UNIST und das Institut für Organische Chemie der Polnischen Akademie der Wissenschaften). Er fügt hinzu, dass er bereits eine Idee hat, wie man einen solchen chemischen Spinnreaktor... zur Rückgewinnung von Lithium aus Flüssigkeiten in Batterien.
Die Tatsache, dass Flüssigkeiten unterschiedlicher Dichte unvermischte Schichten bilden können, lässt sich sogar während des Mittagessens - beim Anstarren von Brühen - beobachten. Suppenfett schwimmt obenauf, weil es weniger dicht ist als der wässrige Teil der Suppe.
Zu Hause kann eine komplexere Erfahrung gemacht werden: Viele Flüssigkeiten unterschiedlicher Dichte werden langsam nacheinander in ein einziges Gefäß gegossen. Sie können mit dem dichtesten Honig beginnen, über Ahornsirup, Spülmittel, Wasser, Pflanzenöl bis hin zum seltensten Kerosin. Wenn dies langsam genug geschieht, sieht man in dieser (ungenießbaren) so genannten Dichtesäule Schichten verschiedener Farben voneinander getrennt und nicht vermischt. Wenn nun aber eine solche Dichtesäule beginnt, sich sehr, sehr schnell zu drehen - das Gefäß um eine senkrechte Achse zu drehen (wie auf einer Töpferscheibe, aber viel schneller - z.B. 2,6 Tausend Umdrehungen pro Minute), so stellt sich heraus, dass die nachfolgenden Schichten konzentrische Ringe bilden. Die leichtesten Flüssigkeiten haben einen kleineren Durchmesser und werden am dichtesten in der Mitte der Zentrifuge platziert, während die dichtesten in großen Ringen näher am Rand der Zentrifuge platziert werden. Die Zentrifugation ist hier ein wichtiger Faktor, da die Zentrifugalkraft beginnt, die Oberflächenspannung der Flüssigkeit zu dominieren. Sehr dünne Flüssigkeitsschichten - bis zu 0,15 mm oder noch dünner - können ohne das Risiko einer Vermischung erzielt werden. Wenn die Dichte der Flüssigkeit richtig gewählt wird, haben Wissenschaftler gezeigt, dass in einer Zentrifuge, die um eine gemeinsame Achse rotiert, bis zu 20 Farbringe erhalten werden können.
Die Universität Helsinki hat ein Werkzeug der Künstlichen Intelligenz entwickelt, mit dem Sie sich ein Bild davon machen können, was Ihr Gehirn zu einem bestimmten Zeitpunkt denkt. Nach dem Lesen der Hirnströme von Personen, die gebeten werden, sich auf das Bild einer Person zu konzentrieren, erzeugt der KI-Algorithmus Gesichtsbilder, die die Teilnehmer anschauen.Diese Forschung, die in der Zeitschrift "Nature Scientific Reports" beschrieben wurde, bestand darin, mehrere Übungsphasen durchzuführen und dann den Algorithmus zu testen.
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Ein Team von deutschen Wissenschaftlern hat den Durchgang von Photonen durch das Wasserstoffmolekül gemessen. Dies ist die bisher kürzeste Messung eines Zeitabschnitts und wird in Zeptosekunden oder Billionen von Sekunden ausgedrückt.Physiker der Johann-Wolfgang-Goethe-Universität in Frankfurt haben in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern des Fritz-Haber-Instituts in Berlin und des DESY in Hamburg gemessen, wie lange ein Photon braucht, um ein Wasserstoffteilchen zu durchqueren. Das von ihnen erhaltene Ergebnis beträgt 247 Zeptosekunden für die durchschnittliche Bindungslänge des Teilchens. Dies ist die kürzeste Zeitspanne, die bisher gemessen wurde.
Die Nanopartikel, die für Krebs tödlich sind, können zur Bekämpfung der Krankheit eingesetzt werden, indem ihre wahre Natur verschleiert wird. Nanopartikel, die als für die Krebsentstehung notwendige Aminosäuren "getarnt" sind, können in die Krebszelle eindringen und sie nach dem Prinzip des "Trojanischen Pferdes" von innen heraus sprengen. Bei Laborexperimenten erwies sich die Methode als sehr vielversprechend. 
Die Forschung wurde von der Stiftung für die polnische Wissenschaft (FNP) in einer Mitteilung an PAP angekündigt. Dr. Łapkiewicz ist ein Preisträger des FIRST TEAM Programms.
Dank der Zentrifugalkraft und der Verwendung von Flüssigkeiten unterschiedlicher Dichte können selbstorganisierende chemische Fabriken entwickelt werden. Die von Polen vorgeschlagene Idee für Spinnreaktoren ist nicht nur clever, sondern auch schön. Die Forschung wurde auf dem Titelblatt des prestigeträchtigen Magazins "Nature" platziert.