Welle

Eine Welle ist eine sich räumlich ausbreitende periodische (Schwingung) oder einmalige (Störung) Veränderung des Gleichgewichtszustands eines Systems bezüglich mindestens einer orts- und zeitabhängigen physikalischen Größe. Unterschieden werden mechanische Wellen, die stets an ein Medium gebunden sind, und Wellen, die sich auch im Vakuum ausbreiten können (beispielsweise elektromagnetische Wellen, Materiewellen oder Gravitationswellen). In Medien wird die Ausbreitung einer örtlichen Störung durch die Kopplung benachbarter Oszillatoren (schwingfähige physikalische Größen) vermittelt. Eine Welle transportiert Energie, jedoch keine Materie, d. h. die benachbarten Oszillatoren transportieren die Störung durch den Raum, ohne sich selbst im zeitlichen Mittel fortzubewegen. Direkt wahrnehmbare Wellen sind zum Beispiel Schallwellen, Wasserwellen und Licht.

Kreisförmige Wellen im Wasser

Wellentypen

Wellenarten:
1. und 2. Transversalwelle
3. Longitudinalwelle

Wellen werden in mehrere Kategorien unterteilt: die „klassischen“ Longitudinal- und Transversalwellen (von denen auch Mischformen wie Torsionswellen auftreten können) sowie Materiewellen (nach der Theorie von Louis de Broglie hat ein sich bewegendes Teilchen auch eine Wellenlänge, die bei entsprechendem Versuchsaufbau auch nachgewiesen werden kann) und Wahrscheinlichkeitswellen, die im Rahmen der Quantenphysik die Zustände von physikalischen Systemen beschreiben. Gravitationswellen stauchen und strecken die Raumzeit quer zu ihrer Ausbreitungsrichtung.

Mechanische Longitudinalwellen können sich in jedem Medium, ob fest, flüssig oder gasförmig ausbreiten, wogegen sich mechanische, reine Transversalwellen nur in Festkörpern ausbreiten können. Elektromagnetische Wellen in verlustfreien Medien (z. B. im Vakuum) sind transversal.

Longitudinalwelle

Wellen, die parallel zur Ausbreitungsrichtung schwingen, werden als Longitudinal- oder Längswelle bezeichnet. Ein wichtiges Beispiel ist der Schall, der sich in Gasen und Flüssigkeiten immer als Longitudinalwelle ausbreitet.

Mechanische Longitudinalwellen sind Druckwellen. Das bedeutet, dass sich in einem Medium Zonen mit Überdruck bzw. Druckspannung (bzw. Unterdruck oder Zugspannung) in der Ausbreitungsrichtung fortpflanzen bzw. verschieben oder ausbreiten. Die einzelnen Teilchen im Ausbreitungsmedium, Atome oder Moleküle, schwingen hierbei in Richtung der Ausbreitung um den Betrag der Amplitude hin und her. Nach dem Durchlauf der Schwingung bewegen sich die Teilchen wieder an ihre Ruhestellung, die Gleichgewichtslage, zurück.

Die Leistung einer Longitudinalwelle ist proportional zum Quadrat der Amplitude oder der Druckspannung, siehe auch Schalldruck und Schallschnelle. Longitudinalwellen haben im gleichen festen Medium eine höhere Geschwindigkeit als Transversalwellen des gleichen Typs bei ansonsten gleichen Parametern.

Transversalwelle

Wellen, die senkrecht zur Ausbreitungsrichtung schwingen, werden als Transversal-, Quer-, Schub- oder Scherwellen bezeichnet. Nur Transversalwellen können polarisiert sein.

Beispiele sind elektromagnetische Wellen, Gravitationswellen, Biegewellen und Plasmawellen.

Auch Schallwellen im Festkörper und seismische Wellen können sich bei geeigneter Materialbeschaffenheit als Transversalwelle fortpflanzen.

Wasserwellen sind als Oberflächenwellen in der Regel eine Mischform aus Longitudinal- und Transversalwellen, können aber als stehende Welle (Seiche) auch als reine Transversalwelle auftreten. Sie bilden entweder Schwere- oder Kapillarwellen oder eine Übergangsform zwischen beiden.

Mathematische Beschreibung

Bezeichnung Symbol Beziehungen
Amplitude $ \mathbf {A} _{0} $
$ \mathbf {A} _{0}\perp \mathbf {k} $ Transversalwelle
$ \mathbf {A} _{0}\|\mathbf {k} $ Longitudinalwelle
Wellenvektor $ \mathbf {k} $ Ausbreitungsrichtung
Kreiswellenzahl $ k\, $ $ k=|\mathbf {k} | $
Wellenlänge $ \mathbf {\lambda } $ $ \mathbf {\lambda } =2\mathbf {\pi } /k $
Kreisfrequenz $ \mathbf {\omega } $ $ \mathbf {\omega } \left(\mathbf {k} \right) $ Dispersionsrelation
Frequenz $ f\, $ $ f=\mathbf {\omega } /2\mathbf {\pi } $
Phasengeschwindigkeit $ c\, $ $ c=\mathbf {\omega } /k=\mathbf {\lambda } f $
Gruppengeschwindigkeit $ v_{G}\, $ $ v_{G}=d\mathbf {\omega } /dk $
Phase $ \varphi $ $ \varphi =\mathbf {k} \cdot \mathbf {r} -\omega t $

Zur mathematischen Beschreibung von Wellen sind mehrere Größen nötig. Dazu zählen Amplitude, Phase und Ausbreitungs- oder Phasengeschwindigkeit. Die nebenstehende Tabelle gibt einen Überblick über die Größen, die zur vollständigen Beschreibung nötig sind.

Wellenfunktion

Mathematisch spricht man von einer Welle, wenn die Wellenfunktion $ \mathbf {A} (\mathbf {r} ,t) $, also die die Welle mathematisch beschreibende Gleichung, eine Lösung einer Wellengleichung ist. Diese Funktionen hängen im Allgemeinen von Ort $ \mathbf {r} $ und Zeit $ t\, $ ab.

Dabei gibt $ \mathbf {A} $ die Auslenkung am Ort $ \mathbf {r} $ zur Zeit $ t\, $ an. Funktionen dieses Typs entsprechen der Vorstellung, dass Wellen räumlich ausgedehnte Schwingungen sind. Eine allgemeine Funktion für jede Art von Welle anzugeben, ist dabei nicht ohne weiteres möglich. Häufig werden daher sehr einfache Lösungen der Wellengleichung herangezogen und die reale Welle als eine Überlagerung von vielen dieser Lösungen angesehen. Die gebräuchlichsten Elementarlösungen sind die Ebene Welle und die Kugelwelle.

Amplitude

Die Amplitude $ \mathbf {A} _{0} $ ist die maximale mögliche Auslenkung der Welle. Sie ist bei Wellen – im Gegensatz zu Schwingungen – eine vektorielle Größe, da neben der Stärke der Auslenkung auch deren Richtung entscheidend ist. Ist die Ausbreitungsrichtung parallel zur Amplitude, handelt es sich um eine Longitudinalwelle, ist sie senkrecht, um eine Transversalwelle. In beiden Fällen ist die Intensität der Welle proportional zum Quadrat der Amplitude.

Phase

Phasenverschobene Sinusschwingungen gleicher Frequenz
Sinusschwingungen unterschiedlicher Frequenz

Die Phase einer Welle gibt an, in welchem Abschnitt innerhalb einer Periode sich die Welle zu einem Referenzzeitpunkt und -ort befindet. Sie legt also fest, wie groß die Auslenkung ist. Im Beispiel einer ebenen Welle ist $ \varphi =\mathbf {k} \cdot \mathbf {r} -\omega t $ die Phase zum Zeitpunkt $ t\, $ am Ort $ \mathbf {r} $. Die Phase hängt also von den zwei Parametern Wellenvektor $ \mathbf {k} $ und Kreisfrequenz $ \omega $ ab.

Beispiele

Die mathematische Formulierung für eine harmonische (auch: homogene, monochromatische) ebene Welle im dreidimensionalen Raum ist in komplexer Schreibweise:

$ \mathbf {A} (\mathbf {r} ,t)=\operatorname {Re} \left(\mathbf {A} _{0}e^{i\left(\mathbf {k} \cdot \mathbf {r} -\omega t\right)}\right)=\operatorname {Re} (\mathbf {A} _{0})\cos(\mathbf {k} \cdot \mathbf {r} -\omega t)-\operatorname {Im} (\mathbf {A} _{0})\sin(\mathbf {k} \cdot \mathbf {r} -\omega t). $

Eine Kugelwelle lässt sich mit folgender Gleichung beschreiben:

$ \mathbf {A} (r,t)=\operatorname {Re} \left({\frac {\mathbf {A} _{0}}{r}}e^{i(kr-\omega t)}\right)={\frac {\operatorname {Re} (\mathbf {A} _{0})}{r}}\cos(kr-\omega t)-{\frac {\operatorname {Im} (\mathbf {A} _{0})}{r}}\sin(kr-\omega t). $

Erzeugung von Wellen

Datei:Wave Deformation Using a 3D Deformer.stl

Ausbreitung einer Welle

Quellen für Wellen können pulsförmige Anregungen, Vibrationen oder periodische Schwingungen sein. Periodische mechanische und elektromagnetische Wellen können durch periodische Schwingungen erzeugt werden. Ein einfaches Beispiel ist ein schwingendes Pendel: An einem solchen Pendel befindet sich zum Beispiel ein Stift, unter dem ein Blatt Papier mit konstanter Geschwindigkeit hergezogen wird. Der am Pendel befestigte Stift beschreibt nun auf dem Papierstreifen, der das Ausbreitungsmedium darstellt, eine sinusförmige Welle. Bei diesem Beispiel ist die Wellenlänge abhängig von der Geschwindigkeit, mit der der Papierstreifen bewegt wird. Die Amplitude der Welle wird durch den maximalen Pendelausschlag bestimmt.

Eine elektromagnetische Welle kann durch eine Antenne erzeugt werden, die an einen elektrischen Schwingungsgenerator angeschlossen ist. Als Schwingungsgenerator kann ein sogenannter Schwingkreis verwendet werden, bei dem der elektrische Strom zwischen einer Spule und einem Kondensator hin und her fließt. Die elektromagnetische Gesamtenergie wird im Schwingkreis periodisch von elektrischer Energie (vermittelt durch das elektrische Feld im Kondensator) in magnetische Energie (vermittelt durch das magnetische Feld der Spule) umgewandelt. Geschieht dies mit einer geeigneten Frequenz für die verwendete Antenne, so wird ein Teil der Energie in Form einer elektromagnetischen Welle effizient von der Antenne in den Raum abgestrahlt. Dieser Effekt ist vor allem in der drahtlosen Kommunikation von besonderer Bedeutung.

Überlagerung von Wellen

Interferenz zweier Wellen
Eine stehende Welle
Schwebung
Gauß’sches Wellenpaket

In der Natur vorkommende Wellen sind in den seltensten Fällen reine monochromatische Wellen, sondern eine Überlagerung aus vielen Wellen unterschiedlicher Wellenlängen. Die Überlagerung erfolgt dabei durch das Superpositionsprinzip, was mathematisch bedeutet, dass alle Wellenfunktionen der einzelnen Wellen addiert werden. Die Anteile der Wellenlängen werden als Spektrum bezeichnet. Beispiele:

  • Sonnenlicht ist eine Überlagerung aus elektromagnetischen Wellen. Das Spektrum umfasst einen Wellenlängenbereich von Infrarot über sichtbares Licht bis Ultraviolett. Derartige Spektren bezeichnet man auch als kontinuierlich.
  • Ein Musikton eines Instrumentes setzt sich zusammen aus einem Grundton und mehreren Oberschwingungen. Die unterschiedlichen Anteile an Oberschwingungen sind der Grund, warum eine Posaune anders klingt als eine Flöte. Ein solches Spektrum heißt diskret, da es sich nur aus einzelnen, klar abgetrennten Wellenlängen zusammensetzt.

Dabei können verschiedene Effekte auftreten:

  • Interferenz − Überlagert man Wellen, so kann es zu einer konstruktiven Verstärkung, aber auch zu einer teilweisen oder gar totalen Auslöschung der Welle (wenn beide Wellenlängen und Frequenzen gleich sind und die Wellen genau gegenläufig schwingen) kommen. Dieses Phänomen spielt im Alltag zum Beispiel bei dem unerwünschten Mehrwegempfang eine Rolle – an einem Ort treffen auf verschiedenen Wegen Wellen eines Senders ein und können sich dort unter Umständen gegenseitig auslöschen.
  • Stehende Welle − Bei Überlagerung zweier sich gegenläufig ausbreitender Wellen derselben Frequenz und Amplitude kommt es zur Ausbildung von stehenden Wellen. Diese breiten sich nicht aus, sondern bilden räumlich konstante Schwingungsmuster: An den sogenannten Bewegungsbäuchen schwingen sie mit der verdoppelten Amplitude und der ursprünglichen Frequenz, an den dazwischenliegenden Bewegungsknoten ist die Amplitude zu allen Zeiten Null. Diese Erscheinung ist ein Sonderfall der Interferenz. Sie tritt insbesondere vor einer reflektierenden Wand auf oder auch zwischen zwei passend abgestimmten Wänden, die gemeinsam einen Resonator bilden.
  • Schwebung − Eine Überlagerung zweier Wellen von benachbarter Frequenz führt zu einer Schwebung. Die Amplitude einer solchen Welle nimmt periodisch zu und ab – je näher die Frequenzen beieinander liegen, desto (zeitlich) langsamer geschieht dieser Vorgang. Dieser Effekt wird beispielsweise beim Stimmen von Musikinstrumenten ausgenutzt – die Schwebungsfrequenz wird dabei zu nahe Null einjustiert. Typisch sind auch die Schwebungen des Leslie-Lautsprechers. Dessen langsame Schwebungen empfindet der Mensch als angenehm.
  • Wellenpaket − Die Überlagerung von Wellen mit allen Frequenzen aus einem Frequenzband erzeugt ein Wellenpaket. Hierbei zeigt die Einhüllende der Welle nur einen einzelnen Berg, vor und hinter diesem ist die Amplitude vernachlässigbar. Da die Phasengeschwindigkeit einer Welle in Wellenleitern und dispersiven Medien frequenzabhängig ist, zerfließen Wellenpakete mit fortschreitender Zeit. Bei der Nachrichtenübermittlung mittels Wellen muss die resultierende Verbreiterung von Wellenpaketen berücksichtigt werden.

Literatur

  • Gavin Pretor-Pinney: Kleine Wellenkunde für Dilettanten. (The Wavewatcher's Companion. 2010), Berlin 2011, ISBN 978-3-8077-1075-4.
  • Eduard Rhein: Wunder der Wellen : Rundfunk u. Fernsehen, dargest. f. jedermann, Ausgabe 69.–80. Tsd., Deutscher Verl. d. Ullstein A.G., Berlin-Tempelhof 1954. DNB

Weblinks

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Doppelter Mini-Teilchenbeschleuniger mit Energie-Recycling
Ein DESY-Team hat einen zweistufigen Mini-Beschleuniger gebaut, der einen Teil der eingespeisten Laserenergie recycelt und damit die beschleunigten Teilchen ein zweites Mal anschiebt.
05.03.2020
Wellenlehre | Quantenphysik
Längste Mikrowellen-Quantenverbindung
ETH-Physiker haben die mit fünf Metern bisher längste Mikrowellen-Quantenverbindung demonstriert.
05.03.2020
Akustik | Quantenphysik
Mit Ultraschall in die Quantenwelt
Die meisten Quantenexperimente werden heute mit Hilfe von Licht kontrolliert, so auch in der Nanomechanik, wo winzige Teilchen mit elektromagnetischen Feldern so stark abgekühlt werden, dass sie Quanteneigenschaften zeigen.
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Rechts, links, Bananenflanke: Mit chiralem Licht die Elektronenkrümmung in atomaren Schichten messen
Ein internationales Forschungsteam aus der Schweiz, Deutschland und den USA hat gezeigt, dass die Berry-Krümmung – eine wichtige Eigenschaft von Quantenmaterialien – mit chiralem Licht abgebildet werden kann.
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Hitzewelle kündet vom Wachstum eines Sternembryos
Ein internationales Forschungsteam unter Beteiligung des Max-Planck-Instituts für Astronomie (MPIA) hat in der Umgebung eines massereichen Protosterns eine sich ausbreitende Hitzewelle nachgewiesen.
15.01.2020
Sterne | Relativitätstheorie | Astrophysik
Sternenkollision im All
Zusammen mit einer internationalen Forschungskooperation haben Physiker der Universität Jena das Gravitationswellensignal GW190425 analysiert, das von den Gravitationswellendetektoren LIGO und Virgo aufgezeichnet wurde.
10.01.2020
Quantencomputer
Robuste Rechenoperationen für den Quantencomputer
Neues Verfahren zur Steuerung von Qubits mit Mikrowellenpulsen reduziert Fehlerquote und erhöht Effizienz.
10.01.2020
Wellenlehre | Quantenoptik
Laserphysik - Am Puls einer Lichtwelle
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07.01.2020
Milchstraße
Der Riese in der Milchstraße
Astronomen der Universitäten Wien um João Alves und der Harvard University entdeckten eine riesige, zusammenhängende, gashaltige, wellenförmige Struktur innerhalb der Milchstraße, in der Sterne entstehen – die größte ihrer Art, die jemals in unserer Galaxie beobachtet wurde.
20.11.2019
Atomphysik | Festkörperphysik
Kleine Teilchen, große Wirkung: Wie Nanoteilchen aus Graphen die Auflösung von Mikroskopen verbessern
Konventionelle Lichtmikroskope können Strukturen nicht mehr abbilden, wenn diese einen Abstand haben, der kleiner als etwa die Lichtwellenlänge ist.
28.10.2019
Atomphysik | Elektrodynamik | Optik
Und es ward…ein neuartiges Licht:Lichtwellen mit intrinsischer Chiralität halten Spiegelmoleküle zuverlässig auseinander
Licht bietet den schnellsten Weg, um rechts- und linkshändige chirale Moleküle zu unterscheiden, was für viele Anwendungen in Chemie und Biologie unerlässlich ist.
24.10.2019
Quantencomputer
Abhörsichere Kommunikation zwischen Quantencomputern realisiert: Das Quanteninternet kommt in Reichweite
Einem internationalen Team, angeführt von Physikern der Technischen Universität München (TUM), ist es erstmals gelungen, eine sichere Quantenkommunikation im Mikrowellenbereich in einem lokalen Quanten-Netzwerk experimentell zu realisieren.
26.09.2019
Galaxien | Teleskope | Elektrodynamik
Rätselhafter Radioausbruch erhellt den ruhigen Halo einer Galaxie
Astronomen haben mit dem Very Large Telescope der ESO zum ersten Mal beobachtet, dass ein schneller Radioausbruch durch einen galaktischen Halo streifte.
16.08.2019
Elektrodynamik | Quantenoptik
Laser für durchdringende Wellen: Forscherteam entwickelt neues Prinzip zur Erzeugung von Terahertz-Strahlung
Der „Landau-Niveau-Laser“ ist ein spannendes Konzept für eine ungewöhnliche Strahlungsquelle.
12.08.2019
Wellenlehre
Phänomen im Video: Laufende stehende Welle erzeugt
Und sie bewegen sich doch: Ein internationales Wissenschaftlerteam rund um Physiker des Center for Nanointegration (CENIDE) der Universität Duisburg-Essen (UDE) hat ein neuartiges Phänomen beobachtet: Sie haben stehende Wellen erzeugt – die doch laufen.
26.06.2019
Festkörperphysik
Hülle macht Nanodrähte vielseitiger
Nanodrähte können LEDs farbenreicher, Solarzellen effizienter oder Rechner schneller machen.
24.06.2019
Wellenlehre
Wie man Wellen an die richtige Stelle biegt
Wellen breiten sich nicht immer regelmäßig aus - manchmal kommt es zum Phänomen der „Wellen-Verästelung“.
13.06.2019
Wellenlehre | Quantenoptik
Lasertrick liefert energiereiche Terahertz-Blitze
Auf dem Weg zu neuartigen, kompakten Teilchenbeschleunigern hat ein Forscherteam von DESY und der Universität Hamburg einen wichtigen Meilenstein erreicht: Mit ultrastarken Laserpulsen ist es den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern gelungen, besonders energiereiche Blitze im Terahertz-Bereich zu erzeugen, die eine scharf definierte Wellenlänge besitzen.
03.05.2019
Teilchenphysik | Wellenlehre
Erster Nachweis von Antimateriewellen mit Interferenz-Experiment
Einer internationalen Forschungskooperation unter Beteiligung der Universität Bern ist erstmals anhand eines sogenannten Interferenz-Experiments der Beweis gelungen, dass sich Antimaterie-Teilchen nicht nur wie Teilchen, sondern auch wie Wellen verhalten können.
27.03.2019
Festkörperphysik | Quantenphysik
Bloß kleine Wellen schlagen: Forscherteam erzeugt ultrakurze Spinwellen in einem einfachen Material
Die Spintronik gilt als vielversprechendes Konzept für die Elektronik der Zukunft.
25.02.2019
Quantenphysik
HZDR-Forschern gelingt gezielte Steuerung extrem kurzwelliger Spinwellen
In den vergangenen Jahren kannte die Entwicklung in der elektronischen Datenverarbeitung nur eine Richtung: Die Industrie verkleinerte die Bauteile bis in den Nanometerbereich.
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Teilchenphysik | Quantenoptik
Ungewöhnliche Symmetrie: Physiker kontrollieren Elektronen mit ultraschnellen Laserpulsen
Symmetrien sind in der Natur allgegenwärtig – etwa die Spiegelsymmetrie der Hände oder die sechszählige Symmetrie einer Schneeflocke.
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Thermodynamik
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Symmetrien sind in der Natur allgegenwärtig – etwa die Spiegelsymmetrie der Hände oder die sechszählige Symmetrie einer Schneeflocke.
12.12.2018
Klassische Mechanik | Quantenoptik
Bose-Einstein-Kondensate können Gravitationswellen derzeit wohl kaum nachweisen
Die von Schwarzen Löchern in den Tiefen des Weltraums ausgelösten Gravitationswellen erreichen zwar durchaus die Erde.
15.11.2018
Teilchenphysik
Rasende Elektronen unter Kontrolle
Die Elektronik zukünftig über Lichtwellen kontrollieren statt Spannungssignalen: Das ist das Ziel von Physikern weltweit.
18.10.2018
Quantenoptik | Teilchenphysik
Die Erforschung ultrakalter Atome im Raketen-Labor
Wissenschaftler der Leibniz Universität Hannover veröffentlichen erste Ergebnisse von MAIUS-1, einer der komplexesten je durchgeführten Raketenmissionen.
15.10.2018
Optik | Wellenlehre
Physik: Nicht immer ist alles dort, wo es zu sein scheint
Wissenschaftler der TU Wien, der Universität Innsbruck und der ÖAW haben erstmals einen Welleneffekt nachgewiesen, der zu Messfehlern bei der optischen Positionsbestimmung von Objekten führen kann.
26.09.2018
Elektrodynamik
Höchste Taktraten lassen Elektronik kalt
nternationales Physiker-Team kombiniert Lichtwellen-Elektronik mit topologischen Isolatoren.
29.08.2018
Plasmaphysik | Teilchenphysik
Erfolg für Teilchenbeschleuniger der Zukunft: Elektronen reiten Plasmawelle
Physikern könnte sich bald eine neue Tür zu den Geheimnissen des Universums öffnen.
07.08.2018
Monde | Elektrodynamik | Astrophysik
Millionenfache Verstärkung elektromagnetischer Wellen nahe Jupiter-Mond Ganymed
"Chorwellen" heißen so, weil sie klingen wie der Vogelchor im Morgengrauen.
05.08.2018
Akustik | Biophysik
Akustische Oberflächenwellen geben in neuronalem Netz den Ton an
Biophysiker aus Augsburg und Santa Barbara berichten in "Physical Review E" über das erstmalige Gelingen einer gezielten dynamischen Positionierung von Nervenzellen auf einem Chip.
26.07.2018
Quantenoptik | Teilchenphysik
Starke Kopplung durch Spin-Trio
Um Qubits für Quantencomputer weniger störanfällig zu machen, benutzt man vorzugsweise den Spin zum Beispiel eines Elektrons.
06.07.2018
Monde
Polarlicht-Schweif des Jupitermondes Io: Raumsonde Juno entdeckt neue Details
Magneto-hydrodynamische Wellen zeigen komplexes Reflexionsverhalten / Die Ergebnisse sind wichtig für die Forschung an Exoplaneten .
03.07.2018
Akustik | Wellenlehre
Wie man Schallwellen durchs Labyrinth lenkt
Eine Wellen-Manipulationstechnik der TU Wien wurde nun erstmal im Experiment getestet: Schallwellen lassen sich damit mühelos durch komplizierte Strukturen leiten.
26.06.2018
Sterne | Astrophysik
Frankfurter Physiker präzisieren Größe von Neutronensternen space
Der Vergleich von milliarden theoretischen Modellen mit Gravitationswellen-Messungen führt zur Lösung eines alten Rätsels.
24.05.2018
Milchstraße | Schwarze_Löcher | Astrophysik
APEX wirft einen Blick ins Herz der Finsternis
Das APEX-Teleskop in Chile wurde mit speziellen Zusatzgeräten technisch aufgerüstet, um interferometrische Beobachtungen bei einer Wellenlänge von nur 1,3 mm durchzuführen.
22.05.2018
Elektrodynamik | Festkörperphysik | Quantenoptik
Faserlaser mit einstellbarer Wellenlänge
Faserlaser sind ein effizientes und robustes Werkzeug zum Schweißen und Schneiden von Metallen beispielsweise in der Automobilindustrie.
23.04.2018
Elektrodynamik | Quantenoptik
Moleküle brillant beleuchtet
Physiker des Labors für Attosekundenphysik, der Ludwig-Maximilians-Universität und des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik haben eine leistungsstarke Lichtquelle entwickelt, die ultrakurze Pulse über einen Großteil des mittleren Infrarot-Wellenlängenbereichs generiert.
03.04.2018
Teilchenphysik
Ein „Schweizer Taschenmesser“ für Elektronenstrahlen - vier Geräte in einem
Forscher bei DESY haben einen Mini-Teilchenbeschleuniger gebaut, der auf Knopfdruck vier verschiedene Funktionen ausführen kann.
14.11.2017
Quantenoptik
Wesentliche Quantencomputer-Komponente um zwei Größenordnungen verkleinert
Forscher am IST Austria haben kompakte nichtmagnetische Photonenrouter entwickelt.
16.10.2017
Astrophysik | Optik | Relativitätstheorie
ESO-Teleskope beobachten erstes Licht einer Gravitationswellen-Quelle
Teleskope der ESO in Chile haben zum ersten Mal im sichtbaren Licht eine Quelle von Gravitationswellen vermessen können.
11.07.2017
Quantenphysik | Teilchenphysik
Kohlenstoff zeigt Quanteneffekte
Chemiker der Ruhr-Universität Bochum haben einen neuen Beleg dafür gefunden, dass sich Kohlenstoffatome nicht nur wie Teilchen, sondern auch wie Wellen verhalten können.
30.06.2017
Optik | Quantenphysik
Wechselwirkung von Licht und Materie - Ein perfektes Attosekunden-Experiment
Mit einem sogenannten Attosekunden-Experiment ist es Physikern der Waseda-Universität in Japan, des National Research Council in Kanada und des Max-Born-Instituts für Nichtlineare Optik und Kurzzeitspektroskopie (MBI) in Berlin gelungen, die Wellenfunktion eines ionisierten Elektrons komplett zu messen und zu beschreiben.
30.06.2017
Elektrodynamik
Blick in komplexe Lichtwellenformen
Mit einer neuen Methode lässt sich erstmals erfassen, wie sich das elektrische Feld von schwacher Strahlung bewegt.
23.09.2016
Galaxien | Astrophysik
Geschichte der Sternentstehung auf kosmischen Skalen
Sternen-Rohmaterial in fernen Galaxien: Untersuchungen mit dem Teleskopverbund ALMA haben dokumentiert, welches Rohmaterial seit der Frühzeit rund 2 Milliarden Jahre nach dem Urknall im Kosmos zur Verfügung stand.
05.09.2016
Astrophysik | Quantenphysik
Erste Gravitationswellen bilden sich nach 10 Millionen Jahren
Kollidieren zwei Galaxien, löst die Verschmelzung der zentralen schwarzen Löcher Gravitationswellen aus, die sich wellenartig über das ganze Weltall verbreiten.

Die News der letzten Tage

22.11.2022
Exoplaneten | Teleskope
Weltraumteleskop JWST: Neues von den Atmospären von Exoplaneten
Beobachtungen des Exoplaneten WASP-39b mit dem James-Webb-Weltraumteleskop (JWST) haben eine Fülle von Informationen über die Atmosphäre des Planeten geliefert.
21.11.2022
Galaxien | Schwarze Löcher | Teleskope
Schärfster Blick in den Kern eines Quasars
Eine internationale Gruppe von Wissenschaftlern präsentiert neue Beobachtungen des ersten jemals identifizierten Quasars.
22.11.2022
Festkörperphysik | Physikdidaktik
Chemielehrbücher: Es gibt keine Kohlensäure - Falsch!
Die Existenz von Kohlensäure war in der Wissenschaft lange umstritten: theoretisch existent, praktisch kaum nachweisbar, denn an der Erdoberfläche zerfällt die Verbindung.
21.11.2022
Quantenphysik
Ein Quant als Winkel
Die Feinstrukturkonstante ist eine der wichtigsten Naturkonstanten überhaupt: In Wien fand man nun eine bemerkenswerte neue Art, sie zu messen – nämlich als Drehwinkel.
21.11.2022
Akustik | Quantenoptik
Akustische Quantentechnologie: Lichtquanten mit Höchstgeschwindigkeit sortiert
Einem deutsch-spanischen Forscherteam ist es gelungen einzelne Lichtquanten mit höchster Präzision zu kontrollieren.
18.11.2022
Schwarze Löcher | Relativitätstheorie
Rekonstruktion eines ungewöhnlichen Gravitationswellensignals
Ein Forschungsteam aus Jena und Turin (Italien) hat die Entstehung eines ungewöhnlichen Gravitationswellensignals rekonstruiert.
18.11.2022
Thermodynamik | Festkörperphysik
Bläschenbildung: Siedeprozess deutlich genauer als bisher beschrieben
Siedet eine Flüssigkeit in einem Gefäß, bilden sich am Boden winzige Dampfbläschen, die aufsteigen und Wärme mit sich nehmen.
15.11.2022
Sterne | Planeten | Atomphysik | Quantenphysik
Neues vom Wasserstoff: Erkenntnisse über Planeten und Sterne
Mit einer auf Zufallszahlen basierenden Simulationsmethode konnten Wissenschaftler die Eigenschaften von warmem dichten Wasserstoff so genau wie nie zuvor beschreiben.
15.11.2022
Sterne | Kernphysik
Kosmische Schokopralinen: Innerer Aufbau von Neutronensternen enthüllt
Mit Hilfe einer riesigen Anzahl von numerischen Modellrechnungen ist es Physikern gelungen, allgemeine Erkenntnisse über die extrem dichte innere Struktur von Neutronensternen zu erlangen.
15.11.2022
Thermodynamik
Neue Aspekte der Oberflächenbenetzung
Wenn eine Oberfläche nass wird, spielt dabei auch die Zusammensetzung der Flüssigkeit eine Rolle.