Mars verlor einen ganzen Ozean

Weite Ozeane: So könnte der Mars einmal ausgesehen haben. © ESO

Verschwundenes Urmeer: Der Mars besaß einst 20 Millionen Kubikmeter Wasser – so viel, dass es den Planeten 137 Meter hoch hätte bedecken können. Doch 87 Prozent dieses Wassers gaste ins Weltall aus, wie eine Studie nun anhand des Verhältnisses von schwerem zu normalem Wasser auf dem Roten Planeten belegt. Damit scheint klar, dass es genügend Wasser auf dem Mars gab, um möglicherweise erstes Leben zu erlauben, so die Forscher im Fachmagazin “Science”.

scinexx

Dass es einst Wasser auf dem Mars gegeben hat, ist heute relativ unstrittig. Typische von Wasser geformte Landschaftsformen wie Flussdeltas, aber auch Sedimente und Gesteine, die nur bei Anwesenheit von Wasser entstehen, zeugen davon. Strittig war aber bisher, wie viel Wasser der Mars einst besaß. Handelte es sich nur im einzelne, kurzlebige Tümpel und Rinnsale oder reichte es für einen ganzen Ozean?

Deuterium als Indikator

Um das herauszufinden, wählten Geronimo Villanueva vom Goddard Space Flight Center (GSFC) der NASA in Greenbelt und seine Kollegen einen chemisch-physikalischen Ansatz. Sie ermittelten das Verhältnis von schwerem und normalem Wasser in der Atmosphäre und den Eiskappen des heutigen Mars. Im schweren Wasser ist ein Wasserstoffatom durch Deuterium ersetzt – ein Wasserstoffatom mit einem zusätzlichen Neutron im Kern.

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Flucht aus der Milchstraße: Stern stellt Geschwindigkeitsrekord auf

An artist impression of the mass-transfer phase followed by a double-detonation supernova that leads to the ejection of US 708. CREDIT: ESA/HUBBLE, NASA, S. GEIER

Er ist mit 1200 Kilometern unterwegs – pro Sekunde: Astronomen ist der bislang schnellste Stern ins Netz gegangen, der aus unserer Milchstraße herausrast.

SpON

Eine Supernova-Explosion aus nächster Nähe zu erleben, das ist kaum empfehlenswert. Schließlich geht es um eine Art Wasserstoffbombe mit der Masse eines ganzen Sterns. Doch genau dies ist dem Stern US 708 passiert, den Astronomen in knapp 28.000 Lichtjahren Entfernung ausgemacht haben. Die Wucht der Explosion hat ihn auf ein Rekordtempo katapultiert. Mit 1200 Kilometern pro Sekunde entflieht er nun der Milchstraße. Zum Vergleich: Bei diesem flotten Tempo wären Mondfahrer nach fünf Minuten am Ziel.

Ein Forscherteam um Stephan Geier von der Dr.-Karl-Remeis-Sternwarte in Bamberg, das Astronomische Institut der Universität Erlangen-Nürnberg, hat das Tempo von US 708 gemessen. Die Resultate und Auswertungen schildern sie im Fachmagazin “Science”. Der Stern gehört zur Konstellation Großer Bär – und dass er besonders schnell durch die Milchstraße flitzt, war schon zuvor bekannt. “Doch dass er alle anderen ungebundenen Sterne in puncto Geschwindigkeit übertrifft, haben erst unsere Messungen gezeigt”, sagt Geier.

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Apokalypse, wissenschaftlich

Bild aus dem Bericht Global Challenges

Ein neuer Report verspricht die “erste wissenschaftlich fundierte Liste” von weltweiten Risiken zu liefern, die in den nächsten hundert Jahren die Zivilisation oder sogar den Fortbestand der Menschheit bedrohen (unendliche Risiken). Spiegel online, Focus online und viele andere haben darüber in den letzten Tagen berichtet. Der Report möchte auch Entscheidern in Wirtschaft und Politik zu aktivem Handeln inspirieren und anleiten. Damit haben die Autoren ihre Latte sehr hoch gelegt. Ist ihre Arbeit wirklich so bahnbrechend, wie sie behaupten?

Von Thomas Grüter|TELEPOLIS

Auftraggeber der Studie ist die Global Challenges Foundation, eine eher unbekannte Stiftung in Stockholm, Schweden. Der ursprünglich aus Ungarn stammende schwer reiche Geschäftsmann László Szombatfalvy hat die Organisation im Jahr 2011 gegründet. Ihr Ziel ist es, globale Risiken zu identifizieren und zu entschärfen. Das Vermögen der Stiftung ist auf der Website nicht erwähnt, es dürfte aber beträchtlich sein.

Die Autoren des Reports, Dennis Pamlin und Stuart Armstrong, arbeiten für die Stiftung (Pamlin) bzw. für das “Future of Humanity Institute” der Universität Oxford (Armstrong). Dieses vom Schweden Nick Bostrom geleitete Institut ermöglicht nach eigener Aussage “einer ausgewählten Gruppe von führenden Geistern, mit Hilfe von Werkzeugen aus der Mathematik, Philosophie und Naturwissenschaft allgemeine Fragen zur Menschheit und ihrer Zukunft anzugehen”. An der Studie war ferner Seth Baum beteiligt, der Chef des privaten Global Catastrophic Risk Institute. Eine Adresse hat die Organisation nicht, auf ihrer Website steht, dass sie “geographisch dezentralisiert” sei. Hauptfinanzier ist die eher linksorientierte Gruppe Social and Environmental Entrepeneurs, aber auch das Ministerium für innere Sicherheit der USA hat offenbar Mittel zugeschossen.

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Karl Lagerfeld gegen Tierschützer: Das bisschen Pelz, no?

Karl Lagerfeld in Cannes, 2007, Bild: wikimedia.org/CC BY-SA 3.0

Karl Lagerfeld hat sich offiziell noch nie etwas sagen lassen, schon gar nicht, wenn es um Mode geht. In einem Interview erklärt er seine Liebe zu Pelz – und warum er im Sommer sogar eine Pelz-Sonderkollektion entwerfen wird.

SpON

Seit 50 Jahren ist Karl Lagerfeld der kreative Kopf hinter Fendi, dem italienischen Luxus-Label für Accessoires. In Zeiten, in denen echte Pelzjacken sich den Farbbeuteln gebeugt haben und kaum noch im Alltag zu sehen sind, wagt sich der Modezar bei den kommenden Schauen in Paris für Fendi mit einer “Haute Fourrure” vor – einer maßgeschneiderten Kollektion mit Pelz.

Pelz in Zeiten organischer Jutebeutel – so großspurig ist nur Lagerfeld. Kritik lässt den Designer vollkommen kalt. “So lange die Menschen Fleisch essen und Leder tragen, verstehe ich die Botschaft einfach nicht”, sagte er der “New York Times”. Es sei sehr einfach zu sagen, dass man gegen Pelz sei. Aber dahinter stecke ja eine ganze Industrie. Kein Pelz hieße auch: keine Arbeitsplätze.

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Bill Nye, Ever the Scientist, Admits He Was Wrong About GMOs and a Revised Edition of His Book Will Rectify That

A few months ago, Bill Nye published a book called Undeniable: Evolution and the Science of Creation:

By Hemant Mehta|Friendly Atheist

In it, he mentioned that food containing genetically modified organisms (GMOs) could pose environmental risks:

Genetically engineering food is controversial, as it should be. If you’re asking me, we should stop introducing genes from one species into another, while at the same time taking full advantage of our ability to understand the genome of any organism — plant, animal, or fungus — in order to produce the healthiest, most sustainable food system possible. Here’s why: Although we can know exactly what happens to any organism we modify, we just can’t quite know what will happen to other species in that modified organism’s ecosystem. For me this is a big deal, though some other investigators don’t seem to find it as troubling.

But in a video filmed after his recent appearance on Bill Maher‘s show, Nye explained that he has studied the issue more since writing that chapter. He’s spent time with scientists who are experts in this area. And he admits his fears were nothing to be concerned about:

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“Der Fisch in uns”, 3sat: Unterhaltsame Wissenschaft

Eine Computeranimation: Neil Shubin am Strand mit drei alten Spezies. Wissenschaftler untersuchen die Folgen, die unsere Abstammung von diesen Tieren auf unser Leben hat. Foto: ZDF und Mike Coles; Tangled Bank Studios

Ein US-Wissenschaftler reist um die Welt, um die menschliche Entwicklung zu erkunden. Die digitale Filmtechnik hilft ihm, sie vor der Kamera zu erklären.

Von Daland Segler|Frankfurter Rundschau

Dass wir aus dem Wasser kommen, wissen wir. Aber wie sind wir da bloß herausgekommen? Schon Charles Darwin versuchte, diese Frage zu beantworten, aber der Vater der Evolutionsforschung hatte weder die Kenntnisse noch die Mittel, um dem Rätsel auf die Spur zu kommen.

Heute, fast 200 Jahre später, stehen den Wissenschaftlern ungleich mehr Forschungsergebnisse und vor allem -Möglichkeiten zur Verfügung. So darf der amerikanische Paläontologe Neil Shubin denn auch um die ganze Welt reisen, um seine Untersuchungen voranzutreiben. Und das demonstriert er in seiner dreiteiligen Dokumentation über die menschliche Entwicklung ausgiebig – und etwas zu sehr ichbezogen: kaum eine Sequenz, in der Shubin sich nicht ins Bild rückt.

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Rätsel des “zu dunklen” Kosmos gelöst

Die Galexie NGC 1275 zeigt, wie kühleres Gas in Filamenten auf das zentrale Schwarze Loch zuströmt – dies reguliert die Sternbildung. © NASA, Jose-Luis Olivares/MIT

Eigentlich müsste das Universum viel heller sein. Denn es enthält so viel Gas, dass daraus viel mehr Sterne entstehen müssten. Warum dies nicht geschieht, haben Astrophysiker jetzt herausgefunden. Demnach sorgen gleich zwei kosmische “Thermostate” dafür, dass das Gas in Galaxien-Clustern entweder zu heiß bleibt oder aber abgesaugt wird, bevor zu viele Sterne entstehen, wie die Forscher im Fachmagazin “Nature” berichten.

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In der Milchstraße werden jedes Jahr nur eine Handvoll neuer Sterne geboren – obwohl Rohmaterial für sehr viel mehr vorhanden wäre. Und auch in anderen Galaxien hätten längst Millionen mehr Sterne entstehen können, das gilt auch für weit entfernte Galaxiencluster. “Die Menge an Treibstoff für die Sternenbildung übertrifft die Mengen der Sterne um das zehnfache, diese Cluster müssten daher viel sternenreicher sein”, erklärt Michael McDonald vom Massachusetts Institute of Technology in Cambridge.

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Anthropologie: Urmenschen waren primitiver als gedacht

Chalachew Seyoum with jawbone. Photo: Brian Villmoare Bild: MOTHERBOARD

Zwei Jahrmillionen alte Kieferknochen – der eine gerade erst entdeckt, der andere schon seit 50 Jahren bekannt – liefern neue Einblicke in die menschliche Evolution.

Von Daniela Zeibig|Spektrum.de

Knochenfunde aus den frühen Tagen der Gattung Homo vor schätzungsweise zweieinhalb bis drei Millionen Jahren sind rar. Der Ursprung der menschlichen Abstammungslinie gibt Forschern daher bis heute noch so manches Rätsel auf. Neue Einblicke in dieses Kapitel der Menschheitsgeschichte bieten nun drei Studien, die in den Fachmagazinen “Science” und “Nature” erschienen sind.

Die Arbeit von Fred Spoor vom Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie in Leipzig und seinen Kollegen wirft dabei zunächst ein neues Licht auf den Homo habilis, der zu den ältesten Vertretern der Gattung Homo zählt. Homo habilis wurde erstmals 1964 beschrieben, als Typusexemplar gilt das Fossil OH 7 bestehend aus Unterkiefer, Teilen der Schädeldecke und Handknochen, die Wissenschaftler in rund 1,8 Millionen Jahre alten Gesteinsschichten in der Oldvai-Schlucht im Norden Tansanias entdeckten. Der Kiefer ist dabei allerdings so stark verzogen, dass Forschern der Vergleich mit anderen Knochenfunden in den vergangenen Jahrzehnten schwer fiel.

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“Der Fisch in uns” – 3sat bietet Evolution für Einsteiger

Neil Shubin, Bild: wikimedia.org

DFB-Pokal und keine Alternativen? Von wegen. Wenn die Großen dem Fußball nur olle Kamellen entgegensetzen, schlägt die Stunde der Kleinsender.

Von Andreas Böhme|WAZ

Die Materie ist komplex, zuweilen gar kompliziert. Zum Glück kennt der Mann, der zum Thema spricht, sich aus. Neil Shubin heißt er, ist Professor für Evolutionsbiologie und Anatomie an der University of Chicago.

Viele Bücher hat er geschrieben, noch mehr Vorträge gehalten und auch Dokus für das Fernsehen gedreht. Drei davon zeigt 3sat Mittwoch und Donnerstag. Die erste heißt “Der Fisch in uns”.

Shubin sucht. Nicht nach Nadeln im Heuhaufen, das wäre zu einfach. Shubin sucht, was die Wissenschaft „Brückentiere“ nennt. Tiere sind das, die von einer Art zur anderen verbinden.

Eine Sisyphusarbeit, denn: „Über 99 Prozent aller biologischen Arten, die jemals gelebt haben, sind ausgestorben“, erzählt der Wissenschaftler, „ nur ein sehr kleiner Teil von ihnen ist in Form von Fossilien erhalten geblieben, und von diesen wird wiederum nur ein sehr kleiner gefunden.“

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Akteneinsicht: Dreiste Atomkonzerne

Bild: greenpeace.de

Für ihre Milliardenklagen gegen den Atomausstieg haben sich Eon und RWE ausgerechnet bei den Behörden mit Informationen bedient: Sie nutzten zur Akteneinsicht das Umweltinformationsgesetz, gegen dass sie sich erst kürzlich noch sperrten. Kritiker sind empört.

Von Kurt Stukenberg|greenpeace magazin

Mindestens Erstaunen löst das neueste Kapitel im Streit zwischen den Energiekonzernen und dem Staat um den Atomausstieg bei der Grünen-Bundestagsabgeordneten Sylvia Kotting-Uhl aus: Da überziehen die Firmen RWE und Eon Bund und Länder mit milliardenschweren Schadenersatzklagen, weil diese ihre rentablen Atommeiler abschalten wollen und lassen sich dann ausgerechnet von den dortigen Behörden mit Informationen eindecken.

Was war passiert? Wie die Stuttgarter Zeitung berichtet, haben sich RWE und Eon bei insgesamt 17 Behörden Unterlagen beschafft, die ihre Klageposition stützen sollen. Mit dabei sind sechs Bundesbehörden, das Bundeskanzleramt, vier Fachressorts und das Bundesamt für Strahlenschutz. Akteneinsicht bekamen sie in Baden-Württemberg, Bayern, Hessen, Niedersachsen und Schleswig-Holstein.

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Sagenumwobene “Stadt des Affengotts” im Dschungel entdeckt

illu.: university of houston
Mitten im Regenwald im unberührten Norden von Honduras entdeckten Forscher die legendäre Ciudad Blanca. Erste Hinweise darauf ergaben bereits Luftaufnahmen im Jahr 2012.

600 bis 1000 Jahre alte Überreste vermutlich Teil einer versunkenen Zivilisation

derStandard.at

Seit Jahrhunderten kursieren Legenden von der “Stadt des Affengotts”, die von der Zeit vergessen im mittelamerikanischen Regenwald verborgen liegen soll. Abenteurer und Glücksritter wollen immer wieder von spektakulären weißen Ruinen gehört haben. Einheimische kennen sie als “Weiße Stadt” oder “Ort des Kakaos”, in der sich einst die präkolumbischen Ureinwohner vor den spanischen Konquistadoren versteckt hatten – eine Art Garten Eden, aus dem jene, die ihn betraten, niemals mehr zurückkehrten.

Nun hat ein internationales Wissenschafterteam in Honduras die praktisch unberührten Überreste dieser sagenumwobenen Dschungelstadt entdeckt – mehr noch: Es scheint, als handelt es sich in Wirklichkeit um die Ruinen einer ganzen untergegangenen Zivilisation.

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The first ever photograph of light as both a particle and wave

Image. Phys.org

Light behaves both as a particle and as a wave. Since the days of Einstein, scientists have been trying to directly observe both of these aspects of light at the same time. Now, scientists at EPFL have succeeded in capturing the first-ever snapshot of this dual behavior.

Phys.Org

Quantum mechanics tells us that light can behave simultaneously as a particle or a wave. However, there has never been an experiment able to capture both natures of light at the same time; the closest we have come is seeing either wave or particle, but always at different times. Taking a radically different experimental approach, EPFL scientists have now been able to take the first ever snapshot of light behaving both as a wave and as a particle. The breakthrough work is published in Nature Communications.

When UV light hits a metal surface, it causes an emission of electrons. Albert Einstein explained this “photoelectric” effect by proposing that light – thought to only be a wave – is also a stream of particles. Even though a variety of experiments have successfully observed both the particle- and wave-like behaviors of light, they have never been able to observe both at the same time.

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Größtes Radioteleskop der Welt im Bau

Bild: Heise.de

Fernab von Störquellen baut Südafrika das gigantische “Square Kilometer Array”, um in den Weltraum zu horchen.

Von Leonie March|Technology Review

Schon die Landschaft wirkt nahezu außerirdisch: karges, weites Niemandsland, so weit das Auge reicht. Ebenso spärlich wie die Vegetation ist in der Halbwüste Karoo im Nordwesten Südafrikas auch die Besiedelung – was die Gegend zu einem perfekten Ort für Radioastronomen macht, wie Willem Esterhuyse lächelnd erklärt. Fernab von Störquellen wie Elektrosmog, Luft- oder Lichtverschmutzung leitet der Ingenieur von der nationalen Forschungsstiftung Südafrikas den Bau der riesigen Radioteleskopanlage MeerKAT, dem Vorläufer des noch gigantischeren “Square Kilometer Array” – ein Projekt der Superlative, das dem gebürtigen Südafrikaner, wie er selbst eingesteht, regelmäßig den Schlaf raubt.

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Intelligenzbestien

Juliane Bräuer
Klüger als wir denken
Verlag: Springer Spektrum, Berlin und Heidelberg 2014
19,99 €

Was unterscheidet den Menschen vom Tier? Diese Frage, mit der Juliane Bräuer ihr Buch über die tierische Intelligenz einleitet, gehört in der Tat zu den spannendsten in der Biologie. Traute man “der Kreatur” jahrhundertelang intellektuell so gut wie nichts zu, zeigen die Ergebnisse der vergleichenden Kognitionsforschung, zu welch erstaunlichen Leistungen Tiere fähig sind. Der Titel bringt die Botschaft des Buchs auf den Punkt: Sie sind “klüger als wir denken”.

Von Andreas Jahn|Spektrum.de

Bräuer ist Biologin und forscht am Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie in Leipzig. Sie gliedert ihr Werk in zwei Teile. Im ersten geht es darum, wie Tiere ihre physikalische Umwelt wahrnehmen. Der umfassendere zweite behandelt die soziale Kognition, also die Fähigkeit, mit anderen Individuen zu interagieren.

Die Autorin formuliert provokante Kapitelüberschriften wie “Nur Menschen denken logisch”, “Nur Menschen haben eine Sprache” oder “Nur Menschen helfen einander” – um diese Behauptungen dann zu widerlegen. Meist beginnen die Kapitel mit einem szenischen Einstieg (“Stellen Sie sich vor …”); im Anschluss daran befasst sich Bräuer mit zahlreichen Studien aus der Verhaltensforschung.

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Stealth Bombers and Cancer Cells Be Warned: Quantum Radar Has Gone Microwave

Image: S. Barzanjeh et al., Phys. Rev. Lett.

Like a lot of things with “quantum” in their name, quantum radar picks up where its classical analog ends. Stealth fighters? Cancer cells? Quantum radar can spot them with relative ease. But, again, like most things with quantum in their name, the technology is only now coming into reach.

By Michael Byrne|MOTHERBOARD

Researchers at the University of York have developed a new system that promises to open up quantum radar technology in a new, practical way. As described by ​a paper in the current Physical Review Letters, their system depends on a new sort of electromagnetic frequency converter, one allowing the coupling (or entanglement) of beams in optical wavelengths with beams in the microwave spectrum.

The result is a radar system that can both generate entangled microwave-optical beams, as during signal emission, and convert the received microwave beams back into optical wavelengths.

Quantum radar is still fairly out-there idea. Lockheed Martin holds ​a generic patent in Europe on the theorized technology, but the defense contractor doesn’t offer much in the way of possible implementations. Using “entangled quantum particles,” Lockheed’s would-be system, should allow its users to “visualise useful target details through background and/or camouflaging clutter, through plasma shrouds around hypersonic air vehicles, through the layers of concealment hiding underground facilities, [and find] IEDs [improvised explosive devices], mines and other threats–all while operating from an airborne platform.” That’s not a particularly modest declaration.

The gist of the idea (also known as “quantum illumination”) is that, through quantum entanglement, beams of extremely high-frequencies, like microwaves, might be used to image cloaked objects very far away. Currently, this is an impossibility as beams like this don’t travel so well across big distances.

That is, a microwave radar beam might do well enough when it’s reflecting against some well-defined, conventional surface, where the returning beam is sufficiently strong to persist through atmospheric thermal background noise. But a stealth surface, where this reflection is minimized, reflects a radar beam only very weakly. A detection is made, but the returning signal isn’t powerful enough to make the trip back. That’s the whole idea of stealth technology: not invisibility, but good-enough dampening.

The concept behind quantum radar is quantum entanglement. This is where one or more particles or particle collections are put into the same quantum state, such that they’re “sharing” the state or even becoming indistinguishable from each other, with the effect being that a distant particle can influence (in a sense) its nearby entangled partner. It gives the illusion (at least) of a sort of superliminal communication.

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Evolution des Menschen: Ein Gen sorgt für mehr Gehirn

Die Abbildung zeigt die Großhirnrinde eines Mausembryos. Die Zellkerne sind blau gefärbt und tiefer liegende Nervenzellen sind in rot zu erkennen. Unter dem Einfluss des menschenspezifischen Gens ARHGAP11B haben sich auf der rechten Hirnhemisphäre Faltungen in der Großhirnrinde gebildet. Quelle: MPI f. molekulare Zellbiologie und Genetik

Schimpanse und Mensch gleichen sich mehr, als man denkt. Zumindest aus genetischer Sicht. Denn fast 99 Prozent unseres Erbgutes sind mit dem unserer tierischen Verwandten identisch. Der winzige Rest macht jedoch den entscheidenden Unterschied aus: im Laufe der Evolution hat sich das menschliche Gehirn um das Dreifache vergrößert und somit unsere kognitiven Fähigkeiten ausgebildet. Forscher vom Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik in Dresden haben nun die genetischen Ursachen für diesen Entwicklungssprung genauer untersucht. Dabei entdeckten sie ein Gen, dass nur im Menschen vorkommt und die Auffaltung der Großhirnrinde ankurbelt. Über das in Hirn-Stammzellen aktive Gen berichten die Wissenschaftler im Fachjournal Science (2015, Online-Veröffentlichung).

biotechnologie.de

Das Team um den Dresdner Max-Planck-Forscher Wieland Huttner ist seit langem den Geheimnissen der menschlichen Gehirnevolution auf der Spur. Mit ihrer aktuellen Studie können die Max-Planck-Forscher nun erneut eine Wissenslücke schließen. Dieses Mal waren sie den genetischen Veränderungen auf der Spur, die im Laufe von Jahrmillionen das menschliche Gehirnwachstum ausgelöst haben. „Uns fiel auf, dass das Gen ARHGAP11B insbesondere in den sogenannten basalen Hirn-Stammzellen aktiv ist. Diese Zellen sind für die Expansion der Großhirnrinde im Laufe der Evolution besonders wichtig“, erklärt Marta Florio, die den Hauptteil der Untersuchungen in Huttners Team durchführte.

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Elementarteilchenphysik: Pionen und die starke Wechselwirkung

Das Experiment am CERN: Die Nickelscheibe befindet sich im Zentrum des blauen Stahlzylinders. Vier Detektormodule vermessen mit höchster Präzision die Ablenkung der Pionen. Foto: TU München

Das Verständnis der sogenannten starken Wechselwirkung ist für die Modelle über den grundsätzlichen Aufbau der Materie von großer Bedeutung. Eine wichtige Rolle spielen dabei Pionen. Neue Messungen am Genfer CERN zeigten jetzt, dass sich diese Teilchen tatsächlich so verhalten, wie von der Theorie vorausgesagt – im Gegensatz zu früheren experimentellen Ergebnissen.

Pressemitteilung der Technischen Universität München
astronews.com

Pionen genannte Kernteilchen tragen wesentlich zur sogenannten starken Wechselwirkung bei. Sie ist die Kraft, die Atomkerne zusammenhält und für die Masse der uns umgebenden Materie verantwortlich ist. Erstmals ist es Physikern nun gelungen, die Verformbarkeit von Pionen exakt zu bestimmen. Das Ergebnis stimmt gut mit den theoretischen Vorhersagen überein und revidiert frühere Messungen, deren Ergebnisse nicht mit dem Standardmodell der Physik vereinbar waren.

Die gesamte sichtbare Materie im Universum besteht aus winzigen Elementarteilchen, aus Quarks und Elektronen. Die Bausteine der Atomkerne wiederum, die Protonen und Neutronen, sind aus drei Quarks aufgebaut. Ein Gold-Atomkern etwa besteht aus 79 Protonen und 118 Neutronen. Sie tauschen so genannte Pionen aus, wodurch der Atomkern zusammenhält.

Pionen bestehen aus einem Quark und einem Antiquark, welche wiederum von der starken Wechselwirkung fest aneinander gebunden werden. Das Ausmaß, in dem diese beiden Bestandteile voneinander entfernt werden können, ist daher ein direktes Maß für die Stärke der Bindungskraft zwischen den Quarks und damit für die starke Wechselwirkung.

Um die Verformbarkeit der geladenen Pionen – Physiker sprechen auch von ihrer Polarisierbarkeit – zu messen, schossen die Wissenschaftler des COMPASS-Experiments am Forschungszentrum CERN in Genf einen Pionen-Strahl auf eine Nickelscheibe. Die Pionen näherten sich den Nickel-Atomkernen dabei auf Distanzen von im Mittel nur zwei Kernradien und erfuhren dabei das sehr starke elektrische Feld des Nickelkerns.

Dieses elektrische Feld verursacht eine Polarisierung der Pionen und ändert ihre Flugbahn unter Aussendung von Photonen, also Lichtteilchen. Aus der Messung der Photonen und der Ablenkungen der Pionen für eine große Anzahl von 63.000 Pionen konnten die Wissenschaftler die Polarisierbarkeit der Teilchen bestimmen. Das Ergebnis zeigt, dass die Pionen nur zu weit weniger als ein Tausendstel ihres Volumens deformierbar sind.

“Das Experiment ist – trotz der hohen Teilchenenergien am CERN – eine große Herausforderung”, unterstreicht Professor Stephan Paul von der Technischen Universität München (TUM), der auch Koordinator des Exzellenzclusters Universe ist. “Der Effekt der Pion-Polarisierbarkeit ist winzig. Dies macht die Stärke der inneren Kräfte besonders deutlich.”

Erste in den 1980er Jahren durchgeführte Messungen hatten Ergebnisse geliefert, die im Widerspruch zu den theoretischen Vorhersagen standen und die Physiker vor große Rätsel gestellt. “Die Theorie der starken Wechselwirkung ist einer der Grundpfeiler unseres Verständnisses der Natur auf der Ebene der Elementarteilchen”, meint TUM-Wissenschaftler Dr. Jan Friedrich, der auch Mitglied des Exzellenzclusters Universe ist und der die Datenanalyse der COMPASS-Kollaboration leitete. “Daher ist die gute Übereinstimmung dieses Ergebnisses mit der Theorie von großer Bedeutung.”

Das COMPASS-Experiment wird seit 2002 am Super Proton Synchrotron (SPS) betrieben, dem zweitgrößten Beschleunigerring am CERN. Zur Kollaboration gehören rund 220 Physiker aus 13 Ländern. In Deutschland sind die Universitäten in Bielefeld, Bochum, Bonn, Erlangen-Nürnberg, Freiburg, Mainz und München beteiligt sowie die Technische Universität München, bei der die Verantwortung für die Datenanalyse lag.

Licht: Weltrekord in Farbe

Das Spektrum des in der neuen Kristallfaser erzeugten Lichts reicht vom UV (rechts) bis in das Infrarot. © Xin Jiang

Bunter als ein Regenbogen: Physiker haben eine Kristallfaser entwickelt, die aus infrarotem Laserlicht weißes Licht macht. Das erzeugte Spektrum reicht dabei vom Infrarot bis in den kurzwelligen UV-Bereich – ein Weltrekord. Dieses breit aufgefächerte Licht könnte viele Untersuchungen in der biomedizinischen Forschung, der Physik und der Chemie erleichtern oder gar erst ermöglichen, wie die Forscher in “Nature Photonics” berichten.

scinexx

Licht ist heute das wichtigste Werkzeug der Wissenschaft. So lassen sich viele chemische Reaktionen lassen sich mit Licht beobachten und sogar steuern. Laser dienen als Werkzeug, Datenträger, Sonden und sogar als Teilchenbeschleuniger.

UV-Licht zerstört Glasfasern

Das Problem dabei: Herkömmliche Glasfasern leiten zwar sichtbares und infrarotes Licht gut, werden aber vom energiereichen UV-Licht schnell zerstört. Philip Russell und seine Kollegen vom Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts in Erlangen haben nun eine photonische Kristallfaser entwickelt, die auch im UV-Bereich stabil ist. Solche Fasern werden ihrer ganzen Länge nach von hohlen Kanälen durchzogen, die sich symmetrisch um ihren Kern anordnen. Die hohlen Kanäle wirken wie Leitplanken für die Lichtwellen und führen das Licht so gut, dass wenig verloren geht.

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The Robot Revolution Is Here

Building a robot has been one of humanity’s longest-standing dreams. Mechanical helper beings appear in the stories of ancient civilizations the world over, from Greece to China to Israel. On the flip side, the thought of robots running amok is one of our most enduring collective nightmares, a la Terminator and The Matrix. Living with robots in real life has been a completely different, far less dramatic story.

By Invention Factory|MOTHERBOARD

Most robots today—from the Roombas that vacuum our floors to those that assemble Tesla electric cars—go about their business without fuss or fanfare, and without much interaction with us ordinary humans. Things are about change though, as more consumer-focused companies from Google to Intel enter the robot race. GE’s new online video series Invention Factory explores what’s happening on the frontiers of robots research.

Before we get into that, it’s worth noting how far robots have already come in such a short time. Only in the past 50 years or so have robots gone from fantasy to practical reality, as big companies increasingly put purpose-specific robots to work assembling cars, solar panels, food, cooking appliances, and countless other products.

Most of these industrial bots are very expensive and usually confined to one spot on the factory floor, chugging away all day at tasks that human laborers find repetitive and physically demanding. They’re also typically impersonal looking—just a big arm or set of automated tools. As a consequence, many of us who don’t work in heavy industry scarcely think about the robots that make our modern lives possible, not even the ones that make us pancakes.

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Gigant des jungen Kosmos entdeckt

Ein Quasar – das durch ein aktives, supermassereiches Schwarzes Loch hell leuchtende Zentrum einer Galaxie © ESO / Kornmesser

Astronomen haben das größte Schwarze Loch und die hellste Strahlenquelle des frühen Universums entdeckt. Der Quasar leuchtet 420 Billionen Mal so hell wie die Sonne, sein Schwarzes Loch dieses Quasars ist 4.000 Mal massereicher als das in unserer Milchstraße. Wie so massereiche Objekte relativ kurz nach dem Urknall entstehen konnten, ist bisher unklar, wie die Forscher im Fachmagazin “Nature” berichten.

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Quasare – quasistellare Objekte – sind aktive Galaxien, in deren Zentrum ein supermassereiches Schwarze Loch Materie verschluckt und dabei enorme Mengen Strahlung aussendet. Dass es solche kosmischen Leuchtbarken schon im frühen Universum gab, belegen die rund 40 bisher entdeckten sehr alten Quasare. Durch die Ausdehnung des Universums hat ihr Licht eine Rotverschiebung von mehr als 6, sie liegen mehr als 12 Milliarden Lichtjahre von uns entfernt.

Um noch mehr solcher Quasare zu finden, haben Xue-Bing Wu von der Universität Peking und seine Kollegen Daten des Sloan Digital Sky Survey (SDSS) und des WISE-Satelliten der NASA mit Hilfe neuer Auswertungsmethoden durchsucht.

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