Aktualitäten 2023

Wenn man eine Sektflasche entkorkt, kommt es zu komplexen Überschall-Phänomenen. An der TU Wien konnte nun erstmals genau berechnet werden, was dabei passiert. Es klingt nach einem simplen, wohlbekannten Alltagsphänomen: In einer Sektflasche herrscht hoher Druck, der Korken wird vom in der Flasche komprimierten Gas nach außen getrieben und fliegt mit einem kräftigen Plopp davon.

Ein internationales Forschungsteam konnte kürzlich zeigen, wie Magnetismus aktiv durch Druck verändert werden kann. Je nachdem wie sich Elektronen verhalten, entsteht Magnetismus. Zum Beispiel können die Elementarteilchen mit ihrer Ladung einen elektrischen Strom generieren und dadurch ein Magnetfeld induzieren.

Ein internationales Team von Forscher*innen aus Österreich, den Vereinigten Staaten und der Schweiz hat die ersten Superspiegel im mittleren Infrarot-Bereich realisiert. Diese Spiegel sind eine Schlüsseltechnologie für viele Anwendungen, wie z.B. optische Spektroskopie von Treibhausgasen oder Industrielaser zum Schneiden und Schweißen.

Unter der Leitung von Francesca Ferlaino und Massimo Mannarelli untersuchen Quantenphysiker und Astrophysiker gemeinsam die plötzliche Änderung der Rotationsgeschwindigkeit von Neutronensternen. Es ist ihnen nun gelungen, dieses rätselhafte Phänomen mit ultrakalten dipolaren Atomen numerisch zu simulieren.

Nachweiseffizienz dank extremer Empfindlichkeit 1.000-fach höher als bei konventionellen Ionendetektoren Einem internationalen Forschungsteam rund um Quantenphysiker Markus Arndt von der Universität Wien ist eine bahnbrechende Entwicklung im Bereich der Detektion von Protein-Ionen gelungen: Supraleitende Nanodrahtdetektoren erreichen aufgrund ihrer hohen Energieempfindlichkeit eine fast 100%ige Quantenausbeute und Übertreffen Nachweiseffizienz von herkömmlichen Ionendetektoren bei kleinen Energien um das 1.000-Fache.

Theoretische Vorhersagen der Quantenfeldtheorie erstmals experimentell bestätigt Innsbrucker Wissenschaftler um Peter Zoller haben ein neues Werkzeug für die Bestimmung von Verschränkung in Vielteilchensystemen entwickelt und im Experiment demonstriert. Die Methode ermöglicht Untersuchungen von bisher unzugänglichen physikalischen Phänomenen und kann zu einem besseren Verständnis von Quantenmaterialien beitragen.

Was passiert, wenn elektrischer Strom durch ein ,,seltsames Metall" fließt? TU Wien und Rice University zeigen: Das etablierte Bild von Elektronen und ,,Quasielektronen" bricht zusammen. Auf den ersten Blick klingt alles so einfach: In einem Kabel befinden sich Elektronen, und wenn wir eine Spannung anlegen, flitzen die Elektronen von einer Seite des Kabels zur anderen und es fließt ein elektrischer Strom.

Immer besser gelingt es, Rechnungen mit Quantencomputern durchzuführen. Berechnungen der TU Wien zeigen aber: Es gibt fundamentale Grenzen - nämlich die Qualität der verwendeten Uhr. Es gibt unterschiedliche Ideen, wie man Quantencomputer bauen könnte. Aber sie alle haben eines gemeinsam: Man verwendet ein quantenphysikalisches System - zum Beispiel einzelne Atome - und verändert ihren Zustand, indem man sie für ganz bestimmte Zeit ganz bestimmten Kräften aussetzt.

Erstmals gelang es an der TU Wien, die Wirkungsweise sogenannter Promotoren einer katalytischen Reaktion in Echtzeit zu beobachten. Sie spielen in der Technik eine wichtige Rolle, galten aber bisher als wenig verstanden. Katalysatoren braucht man für unzählige chemische Technologien - von der Abgasreinigung bis zur Herstellung wertvoller Chemikalien und Energieträger.

Ein internationales Team aus Wissenschaft und Industrie hat die Modellierung und Vorhersage freier Energie in Kristallen revolutioniert. Ihre in Nature veröffentlichte Arbeit zur neuen TRHu(ST)-Methode zeigt, dass die Stabilität von Kristallformen unter realen Temperaturund Feuchtigkeitsbedingungen zuverlässig und kostengünstig vorhergesagt werden kann.

Nach 13 prägenden Jahren am Weizmann Institute of Science in Israel wechselt Professor Rafal Klajn nun ans Institute of Science and Technology Austria (ISTA). Seine Gruppe konzentriert sich auf supramolekulare und kolloidale Chemie. Zum Start veröffentlicht die neue Forschungsgruppe sofort ein bahnbrechendes Ergebnis: Das Fachmagazin Science publizierte vor Kurzem die neuesten Erkenntnisse der Gruppe über Moleküle, die mit farbigem Licht in andere Zustände versetzt werden können.

Trotz diagnostischer Überlegenheit hat sich die Computertomographie (CT) in der Notfallmedizin für die häufigsten Fragestellungen bisher nicht als eine primäre Methode zur Untersuchung des Thorax durchgesetzt. Lungenröntgen sind meist nach wie vor das Mittel der Wahl, insbesondere aufgrund der niedrigen Kosten und sehr geringen Röntgendosis.

Die komplexen Vorgänge in Festkörpern werden in der Physik oft mit Quasiteilchen beschrieben. In ultrakalten Quantengasen können diese Quasiteilchen nachgebaut und untersucht werden. Nun haben Innsbrucker Wissenschaftler um Rudolf Grimm erstmals im Experiment beobachten können, wie Fermi-Polaronen - eine spezielle Art von Quasiteilchen - untereinander wechselwirken können.

Zwei weltweit führende Forschungsgruppen, eine unter der Leitung von Francesca Ferlaino und die andere geführt von Markus Greiner, haben ihre Expertise gebündelt und ein ultragenaues Quantengas-Mikroskop für die Beobachtung magnetischer Quantenmaterie entwickelt. Mit diesem können komplexe, dipolare Quantenzustände beobachtet werden, die Ergebnis der Wechselwirkung der Teilchen sind, wie die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Nature berichten.

Um aus den riesigen Datenmengen der neuen ESA-Sonde Euclid Informationen über dunkle Materie und dunkle Energie zu gewinnen, setzen die Innsbrucker Astrophysikerin Laila Linke und ihr Team neuartige statistische Methoden ein. Sobald Euclid seine ersten Daten zur Erde sendet, wollen die Forscher ein Werkzeug zur Hand haben, um neue astronomische Messungen zu gewinnen, die zeigen, dass zwischen all den schönen Sternen, Nebeln und Galaxien eine unbekannte Welt verborgen liegt.

Auch Jahrzehnte nach der Reaktorkatastrophe von Tschernobyl ist Wildschweinfleisch immer noch verblüffend stark radioaktiv. Des Rätsels Lösung: Man hatte eine wichtige andere Ursache Übersehen. Die Reaktorkatastrophe von Tschernobyl im Jahr 1986 hatte auch in Mitteleuropa große Auswirkungen auf das Ökosystem Wald.

Quantenphysik hat die Entwicklung von Sensoren ermöglicht, die die Präzision herkömmlicher Instrumente weit Übertreffen. Nun zeigen mehrere Studien in der Fachzeitschrift Nature , dass die Präzision von Quantensensoren durch Verschränkung mittels nahreichweitiger Wechselwirkungen erheblich verbessert werden kann.

Das Kohlenstoffmaterial Graphen hat hervorragende elektronische Eigenschaften. Aber sind sie auch stabil genug, um in der Praxis nützlich zu sein? Rechnungen der TU Wien sagen: Ja. Nichts auf der Welt ist perfekt. Das gilt auch in der Materialforschung. Am Computer stellt man die Situation oft stark idealisiert dar, man berechnet beispielsweise die Eigenschaften, die ein absolut perfekter Kristall hätte.

Wissenschaftler aus Österreich und den USA haben einen neuartigen Quantencomputer entwickelt, der fermionische Atome zur Simulation komplexer physikalischer Systeme verwendet. Der Prozessor verwendet neutrale Atome in optischen Pinzetten und ist in der Lage, fermionische Modelle auf effiziente Weise mit fermionischen Gattern zu simulieren.

Durchbruch bei Forschung zu neuartigem energieeffizientem Computer Auf der ganzen Welt wird an Alternativen zu unserer derzeitigen elektronischen Computertechnik geforscht, denn elektronenbasierte Systeme haben Grenzen. Aus dem Bereich der Magnonik, ein wissenschaftliches Feld aus der Physik, das sich mit bestimmten, magnetischen Phänomenen befasst, ergibt sich eine neue Art der Informationsübertragung: Statt des Elektronenaustauschs könnten die in magnetischen Medien erzeugten Wellen zur Übertragung genutzt werden, allerdings ist magnonbasierte Datenverarbeitung bis dato (zu) langsam.