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Millionen Gewitterentstehungen wurden ausgewertet und geben neue Einblicke in Extremwetterereignisse: Der Schlüssel ist die Kombination aus Bodenfeuchte und Wind. Gewitter entstehen bevorzugt an warmen, feuchten Tagen mit instabiler Luft - das ist schon lange bekannt. Aber an welchem Ort ganz konkret ein Gewitter entstehen wird, das ließ sich bisher kaum vorhersagen.

TU Wien und IASBS (Iran) konnte man zeigen: Wie stark sich verschiedene Quanten-Messungen aufeinander auswirken, lässt sich in eine verblüffend einfache Formel fassen. Eine der verblüffendsten Aussagen der Quantenphysik ist: Manche Dinge kann man nicht gleichzeitig messen. Jede Messung kann den Zustand des Messobjekts beeinflussen - und damit auch die Ergebnisse einer weiteren Messung, die danach durchgeführt wird.

Was passiert, wenn man Elektronen durch Ionenbeschuss durcheinanderbringt? Wie man dabei erstaunlicherweise nicht Chaos, sondern ein sauberes Umschaltverhalten findet, zeigt die TU Wien. Wenn man eine Münze wirft, versetzt man sie in einen Zustand höherer Energie, bis sie wieder herunterfällt. Dann kann sie zwei verschiedene Zustände annehmen: Kopf oder Zahl.

Die TU Wien erweitert mit einem Team aus China die Grenzen des Quantencomputers: Statt mit Kombinationen von 0 und 1 zu arbeiten, kann die neue Technik vier Zustände gleichzeitig nutzen. Eine neue Art von Quanten-Computing wird möglich, durch eine Zusammenarbeit der TU Wien mit Forschungsgruppen aus China: Mit einem neuartigen Quanten- Gate gelang es, logische Rechenoperationen mit Photonen durchzuführen, die sich in einer Kombination aus vier verschiedenen Zuständen befinden - ein wichtiger Meilenstein für optische Quantencomputer, der ganz neue Chancen eröffnet.

Durch Kombination völlig unterschiedlicher Mikroskopie-Methoden kann man die optische Dichte einer Probe punktgenau messen. Eigentlich wollte man biologische Proben auf molekularer Skala untersuchen und stieß dabei auf hartnäckige Probleme. Doch dann stellte man fest: Die Ursache für die ärgerliche Messungenauigkeit, der variable Brechungsindex der Probe, kann exakt ermittelt werden und wird damit selbst zum hochinteressanten Messergebnis - wenn man zwei grundsätzlich völlig verschiedene Mikroskopie-Methoden miteinander kombiniert.

Ein altes Rätsel der Teilchenphysik konnte geknackt werden: Wie formuliert man Quantenfeldtheorien auf einem Gitter am besten, um sie am Computer optimal zu simulieren? Die Antwort kommt von der AI. Quantenfeldtheorien sind das Fundament der modernen Physik. Sie sagen uns, wie sich Teilchen verhalten und wie man ihre Wechselwirkungen beschreiben kann.

An der TU Wien wurde bei einem Quantenmaterial ein Zustand entdeckt, den man bisher für unmöglich gehalten hatte. Topologische Zustände müssen anders betrachtet werden als man bisher dachte. Die Quantenphysik sagt, dass sich Teilchen wie Wellen verhalten und daher ihr Aufenthaltsort nicht bekannt ist.

Ein unerwarteter Effekt wurde von TU Wien und OIST Okinawa nachgewiesen: In einem eigentlich höchst ungeordneten Quantensystem entsteht plötzlich kohärente Mikrowellen-Strahlung. Zwei Kerzen strahlen doppelt so stark wie eine. Und zehn Kerzen strahlen zehnmal so intensiv. Diese Regel klingt völlig banal - aber in der Quantenwelt kann sie gebrochen werden.

Ein Team der TU Wien kombiniert Quantenphysik und allgemeine Relativitätstheorie - und findet erstaunliche Abweichungen von bisherigen Ergebnissen. Es ist so etwas wie der ,,Heilige Gral" der Physik: Die Vereinigung von Teilchenphysik und Gravitation. Die Welt der kleinen Teilchen wird hervorragend von der Quantentheorie beschrieben, die Welt der Gravitation von Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie.

Wichtiger Schritt auf dem Weg zur Seh-Prothese: Biokompatible Elektroden können Infrarot-Licht in Nervenimpulse umwandeln, zeigt ein Team der TU Wien. Bei manchen Menschen sind die Licht-Rezeptoren auf der Netzhaut geschädigt, die darunterliegende Nervenstruktur ist aber noch intakt. In diesem Fall könnte man in Zukunft möglicherweise mit einem Seh-Implantat helfen: Biokompatible, dünne Photovoltaik-Filme registrieren Strahlung, wandeln sie in elektrische Signale um und stimulieren damit lebendes Nervengewebe.

Der Klimawandel führt zu stärkeren Hochwasserkatastrophen. Die TU Wien und Joanneum Research haben nun erstmals ein Modell entwickelt, das zeigt, wie private und öffentliche Schutzmaßnahmen zusammenspielen. In vielen Gegenden der Welt muss man sich in den nächsten Jahrzehnten auf stärkere Hochwasserkatastrophen einstellen.

Lösung für ein kniffliges Grundwasser-Rätsel aus Australien: An der TU Wien entwickelte man numerische Modelle, um Flüssigkeiten in porösen Materialien zu simulieren. Die Lage ist kompliziert, am Murray-Darling-Fluss im Süden Australiens: Durch die Landwirtschaft wird Salz aus den oberen Bodenschichten gewaschen und in den Fluss gespült.

Wie Silberiodid Eis entstehen lässt: Forschende der TU Wien enthüllen, wie ein winziger Kristall auf atomarer Ebene die Eisbildung auslöst. Niemand kann das Wetter kontrollieren, doch bestimmte Wolken lassen sich gezielt dazu bringen, Regen oder Schnee abzugeben. Dieses Verfahren, bekannt als ,,Wolkenimpfen", wird eingesetzt, um Hagelschäden zu verhindern oder Dürren zu mildern.

Ein Rätsel der theoretischen Chemie konnte an der TU Wien gelöst werden: Eine neue Rechenmethode erlaubt, Kräfte zwischen großen Molekülen korrekt zu berechnen. Warum können Geckos die Wände hochlaufen? Warum wird Stickstoff bei -196°C flüssig? Viele wichtige Alltagsphänomene lassen sich durch Van-der-Waals-Kräfte erklären - Bindungen zwischen Molekülen, die mathematisch oft nur schwer zu berechnen sind.

2024 präsentierte die TU Wien die erste Atomkernuhr der Welt. Nun wurde gezeigt: Die Technik lässt sich auch einsetzen, um ungelösten Fragen der fundamentalen Physik nachzugehen. Thorium-Atomkerne lassen sich für ganz spezielle Präzisions-Messungen verwenden. Das hatte man jahrzehntelang vermutet, weltweit war nach den passenden Atomkern-Zuständen gesucht worden, 2024 gelang einem Team der TU Wien mit Unterstützung internationaler Partner der entscheidende Durchbruch: Der lange diskutierte Thorium-Kernübergang wurde gefunden.

Materialien, die ganz spezifisch auf Temperatur reagieren: Eine Entwicklung der TU Wien erweitert die Einsatzmöglichkeiten von 3D-Druckern nun deutlich. 3D-Druck ist höchst praktisch, wenn man maßgeschneiderte Bauteile in kleiner Stückzahl produzieren möchte. Die Technik hatte bisher aber immer ein großes Problem: Der 3D-Drucker kann immer nur ein einziges Material verarbeiten.

Was passiert, wenn Elektronen ein festes Material verlassen? Dieses scheinbar einfache Phänomen konnte bisher nicht korrekt berechnet werden. Nun wurde der fehlende Puzzlestein gefunden. In einer Schachtel sitzt ein Frosch. In einer bestimmten Höhe hat die Schachtel ein großes Loch. Kann der Frosch entkommen? Das hängt davon ab, wie viel Energie er hat: Wenn er ausreichend viel Energie hat, um die nötige Höhe zu erreichen, dann kann er prinzipiell hinausspringen.

Wie findet man Objekte, die im Sand vergraben sind, oder in dichtem Nebel versteckt? Eine Kooperation des Institut Langevin (Paris) und der TU Wien entwickelt eine verblüffende Methode. Lässt sich sichtbar machen, was in einer völlig undurchsichtigen Umgebung verborgen liegt? Mit herkömmlichen Methoden ist das ausgeschlossen: Aus dem Bild einer dichten Wolke lässt sich nicht rekonstruieren, was dahinter verborgen ist.

Ein exotisches Quantenphänomen zeigt sich unter Bedingungen, unter denen man es eigentlich nicht erwartet hätte. Die Natur kennt viele Rhythmen: Die Jahreszeiten ergeben sich durch die Bewegung der Erde um die Sonne, das Ticken einer Pendeluhr ergibt sich aus der Schwingung ihres Pendels. Diese Rhythmen werden von außen vorgegeben, zum Beispiel durch eine immer wiederkehrende Zufuhr von Energie.

Kooperation zweier Wiener Universitäten entschlüsselt den Mechanismus von Photoschaltern - mit Potenzial für Medizin, Materialien und Elektronik. Ein interuniversitäres Team von TU Wien und Universität Wien erzielte einen wichtigen Fortschritt beim Verständnis sogenannter Photoschalter. Diese winzigen molekularen ,,Lichtschalter" verändern ihre Struktur, wenn sie mit Licht bestrahlt werden - ähnlich wie ein Schalter, der zwischen ,,an" und ,,aus" wechselt.