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Exzellente Artikel aus dem Bereich Physik
Simulation der Ablenkung des Lichts eines Sterns

Die allgemeine Relativitätstheorie (kurz ART) beschreibt die Wechselwirkung zwischen Materie einerseits, sowie Raum und Zeit andererseits. Sie deutet Gravitation als geometrische Eigenschaft der gekrümmten vierdimensionalen Raumzeit. Die Grundlagen der Theorie wurden maßgeblich von Albert Einstein entwickelt, der den Kern der Theorie am 25. November 1915 der Königlich-Preußischen Akademie der Wissenschaften vortrug. Zur Beschreibung der gekrümmten Raumzeit bediente er sich der Differentialgeometrie.   … Artikel lesen …

Illustration eines Heliumatoms

Atome (von altgriechisch ἄτομος átomos, unteilbar) sind die Bausteine, aus denen alle festen, flüssigen oder gasförmigen Stoffe bestehen. Alle Materialeigenschaften dieser Stoffe sowie ihr Verhalten in chemischen Reaktionen werden durch die Eigenschaften und die räumliche Anordnung der Atome, aus denen sie aufgebaut sind, festgelegt. Jedes Atom gehört zu einem bestimmten chemischen Element und bildet dessen kleinste Einheit. Zurzeit sind 118 Elemente bekannt, von denen etwa 90 auf der Erde natürlich vorkommen.   … Artikel lesen …

Die Besselschen Elemente sind geometrische Größen, die Friedrich Wilhelm Bessel einführte, um die lokalen Gegebenheiten bei einer Sonnenfinsternis an einem Beobachtungsort auf der Erde zu beschreiben. Neben Sonnenfinsternissen kann das damit verbundene Prinzip auch bei Stern- oder Planetenbedeckungen durch den Mond sowie den Transiten von Venus und Merkur vor der Sonne verwendet werden. Die bei Mondfinsternissen vorgenommenen Berechnungen ähneln der Berechnung der Besselschen Elemente, wobei in diesem Fall der Schatten nicht auf die Erde, sondern auf den Mond fällt.

Bei Sonnenfinsternissen kann basierend auf den Besselschen Elementen die Bedeckungsdauer für einem bestimmten Ort oder der Pfad, auf dem der Kernschatten des Mondes die Erdoberfläche überstreicht, ermittelt werden.   … Artikel lesen …

Die Diffusionsgewichtete Magnetresonanztomografie (abgekürzt DW-MRI) ist ein bildgebendes Verfahren, das mit Hilfe der Magnetresonanztomografie die Diffusionsbewegung von Wassermolekülen in Körpergewebe misst und räumlich aufgelöst darstellt. Sie wird zur Untersuchung des Gehirns eingesetzt, da sich das Diffusionsverhalten im Gewebe bei einigen Erkrankungen des zentralen Nervensystems charakteristisch verändert und die Richtungsabhängigkeit der Diffusion Rückschlüsse auf den Verlauf der großen Nervenfaserbündel erlaubt.

Die Diffusions-Tensor-Bildgebung (abgekürzt DTI von englisch diffusion tensor imaging) ist eine häufig eingesetzte Variante der DW-MRI, die auch die Richtungsabhängigkeit der Diffusion erfasst.   … Artikel lesen …

Nachbau des Reaktors

Der Forschungsreaktor Haigerloch war eine deutsche Kernreaktor-Versuchsanlage, die während der Endphase des Zweiten Weltkriegs Anfang 1945 in einem Felsenkeller im hohenzollerischen Haigerloch gebaut wurde.

In diesem letzten Großversuch des Uranprojekts mit dem Namen B8 wurde eine nukleare Kettenreaktion durch Neutronenbeschuss von Uran in schwerem Wasser herbeigeführt und beobachtet. Die Kritikalität der Kettenreaktion wurde nicht erreicht; die Anlage war auch nicht für einen Betrieb im kritischen Zustand ausgelegt und die heute für sie oft verwendete Bezeichnung Reaktor trifft deshalb nur eingeschränkt zu. Spätere Berechnungen ergaben, dass der Reaktor etwa die eineinhalbfache Größe hätte haben müssen, um kritisch zu werden.   … Artikel lesen …

Galileo Galilei

Galileo Galilei (* 1564 in Pisa; † 1642 in Arcetri bei Florenz) war ein italienischer Universalgelehrter. Er war Philosoph, Mathematiker, Ingenieur, Physiker, Astronom und Kosmologe. Viele seiner Entdeckungen, vor allem in der Mechanik und der Astronomie, gelten als bahnbrechend. Er entwickelte die Methode, die Natur durch die Kombination von Experimenten, Messungen und mathematischen Analysen zu erforschen, und wurde damit einer der wichtigsten Begründer der neuzeitlichen exakten Naturwissenschaften. Berühmt wurde er auch dadurch, dass die katholische Kirche ihn verurteilte; 1992 rehabilitierte sie ihn.   … Artikel lesen …

Die Geschichte der speziellen Relativitätstheorie bezeichnet die Entwicklung von empirischen und konzeptionellen Vorschlägen und Erkenntnissen innerhalb der theoretischen Physik, die zu einem neuen Verständnis von Raum und Zeit führten. Nach einer Reihe von theoretischen und experimentellen Vorarbeiten verschiedener Autoren im 19. Jahrhundert wurde diese Entwicklung in den Jahren um 1900 insbesondere von Hendrik Antoon Lorentz und Henri Poincaré eingeleitet und gipfelte 1905 in der Ausarbeitung der speziellen Relativitätstheorie durch Albert Einstein. In der Folge wurde die Theorie weiter ausgebaut, vor allem durch Hermann Minkowski.   … Artikel lesen …

Personenabschirmung für die Arbeit mit Radium (1929)

Die Geschichte des Strahlenschutzes beginnt an der Wende vom 19. zum 20. Jahrhundert mit der Erkenntnis, dass ionisierende Strahlung aus natürlichen und künstlichen Strahlenquellen eine schädigende Wirkung auf lebende Organismen haben kann. Sie ist damit auch die Geschichte der Strahlenschädigungen.

Nachdem in der Anfangszeit der Umgang mit radioaktiven Substanzen beziehungsweise Röntgenstrahlung leichtfertig erfolgte, mündete das zunehmende Bewusstsein über die Gefahren von Strahlung im Laufe des 20. Jahrhunderts weltweit in verschiedene Präventivmaßnahmen, die zu entsprechenden Bestimmungen des Strahlenschutzes führten.   … Artikel lesen …

Hans Joachim Schellnhuber (2009)

Hans Joachim „John“ Schellnhuber, CBE (* 1950 in Ortenburg, Landkreis Passau) ist ein deutscher Klimatologe. Seine Arbeitsschwerpunkte sind die Klimafolgenforschung und die Erdsystemanalyse.

Bis September 2018 war er Direktor des 1992 von ihm gegründeten Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung (PIK), das unter seiner Leitung zu einem der weltweit angesehensten Institute im Bereich der Klimaforschung wurde. Er ist langjähriges Mitglied des Weltklimarats IPCC.

Als einer der Ersten forderte Schellnhuber nachhaltige Lösungen des Problems der Globalen Erwärmung und prägte die internationale politische Diskussion hierzu entscheidend. Unter anderem brachte er das Konzept der Kippelemente in die Klimaforschung ein und forderte zeitnahe politische, wirtschaftliche und gesellschaftliche Maßnahmen zur Erreichung des Zwei-Grad-Ziels, vor allem durch die Umstellung von fossilen auf erneuerbare Energiequellen.   … Artikel lesen …

Anordnung der verschiedenen Beschleuniger und Detektoren des LHC

Der Large Hadron Collider (LHC, deutsche Bezeichnung Großer Hadronen-Speicherring) ist ein Teilchenbeschleuniger am Europäischen Kernforschungszentrum CERN bei Genf. In Bezug auf Energie und Häufigkeit der Teilchenkollisionen ist der LHC der leistungsstärkste Teilchenbeschleuniger der Welt. Die maßgebliche Komponente ist ein Synchrotron in einem 26,7 Kilometer langen unterirdischen Ringtunnel, in dem Protonen oder Blei-Kerne gegenläufig auf nahezu Lichtgeschwindigkeit beschleunigt und zur Kollision gebracht werden. Die Experimente am LHC sind daher sogenannte Colliding-Beam-Experimente.

Forschungsziele am LHC sind die Erzeugung und genaue Untersuchung bekannter und noch unbekannter Elementarteilchen und Materiezustände.   … Artikel lesen …

Gravitation durch Abschirmung

Die Le-Sage-Gravitation ist eine einfache mechanische Erklärung der Gravitation, die das Gravitationsgesetz] von Isaac Newton begründen sollte. Sie wurde von Nicolas Fatio de Duillier (1690) und von Georges-Louis Le Sage (1748) entworfen.

Da Fatios Arbeit weithin unbekannt war und unveröffentlicht blieb, war es Le Sages Version der Theorie, die gegen Ende des 19. Jahrhunderts im Zusammenhang mit der damals neu entwickelten kinetischen Gastheorie zum Gegenstand erwachenden Interesses wurde. Obwohl einige Forscher außerhalb des Mainstreams die Theorie weiterhin untersuchen, wird sie vor allem aufgrund der von James Clerk Maxwell (1875) und Henri Poincaré (1908) hervorgebrachten Einwände als überholt und ungültig eingestuft.   … Artikel lesen …

Versuchsaufbau von Fizeau

Unter der Lichtgeschwindigkeit versteht man meist die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Licht im Vakuum. Neben Licht breiten sich auch alle anderen elektromagnetischen Wellen, sowie auch Gravitationswellen mit dieser Geschwindigkeit aus. Sie ist eine fundamentale Naturkonstante, deren Bedeutung in der Speziellen und der Allgemeinen Relativitätstheorie weit über die Beschreibung der elektromagnetischen Wellenausbreitung hinausgeht.

Nach den Maxwellschen Gleichungen der Elektrodynamik hängt die Lichtgeschwindigkeit nicht von der Geschwindigkeit der Lichtquelle ab. Aus dieser Feststellung zusammen mit dem Relativitätsprinzip folgt, dass die Lichtgeschwindigkeit auch nicht vom Bewegungszustand des zu ihrer Messung verwendeten Empfängers abhängt. Daraus entwickelte Albert Einstein die Relativitätstheorie.   … Artikel lesen …

Lise Meitner (1946)

Lise Meitner (* 1878 in Wien als Elise Meitner; † 1968 in Cambridge) war eine bedeutende österreichische Kernphysikerin. Unter anderem veröffentlichte sie im Februar 1939 zusammen mit ihrem Neffen Otto Frisch die erste physikalisch-theoretische Erklärung der Kernspaltung, die ihr Kollege Otto Hahn und dessen Assistent Fritz Straßmann am 17. Dezember 1938 ausgelöst und mit radiochemischen Methoden nachgewiesen hatten.   … Artikel lesen …

Hendrik Antoon Lorentz (1916)

Die lorentzsche Äthertheorie (auch Neue Mechanik, lorentzsche Elektrodynamik, lorentzsche Elektronentheorie, nach dem englischen „Lorentz ether theory“ auch häufig LET abgekürzt) war der Endpunkt in der Entwicklung der Vorstellung vom klassischen Lichtäther, in dem sich Lichtwellen analog zu Wasserwellen und Schallwellen in einem Medium ausbreiten. Die Theorie wurde vor allem von Hendrik Antoon Lorentz und Henri Poincaré entwickelt und danach durch die zwar mathematisch äquivalente, aber in der Interpretation der Raumzeit wesentlich tiefer gehende Spezielle Relativitätstheorie von Albert Einstein und Hermann Minkowski abgelöst.   … Artikel lesen …

Ludwig Boltzmann (1902)

Ludwig Eduard Boltzmann (* 1844 in Wien; † 1906 in Duino, Österreich-Ungarn) war ein österreichischer Physiker und Philosoph. Er lehrte an den Universitäten von Wien und Graz, an der Ludwig-Maximilians-Universität München und der Universität Leipzig. Seine bedeutendsten Leistungen liegen im Bereich der Thermodynamik und der statistischen Mechanik, wo er sich vor allem mit der Frage beschäftigte, wie die reversiblen mikroskopischen Bewegungen von Teilchen zu irreversiblen makroskopischen Prozessen führen können.

Er gilt als einer der Vollender der klassischen Physik des 19. Jahrhunderts, der an den revolutionären Neuerungen der Physik zu Beginn des 20. Jahrhunderts wie der Relativitätstheorie und der Quantentheorie zwar selber keinen Anteil mehr hatte, dessen Methoden jedoch in vieler Hinsicht zukunftsweisend waren.   … Artikel lesen …

Ein Hygrometer zeigt die relative Luftfeuchtigkeit an

Die Luftfeuchtigkeit – oder kurz Luftfeuchte – bezeichnet den Anteil des Wasserdampfs am Gasgemisch der Luft. Flüssiges Wasser (zum Beispiel Regentropfen, Nebeltröpfchen) oder Eis (zum Beispiel Schneekristalle) werden der Luftfeuchtigkeit folglich nicht zugerechnet. Die Luftfeuchtigkeit ist eine wichtige Kenngröße für zahlreiche technische und meteorologische Vorgänge, für viele Lebensvorgänge bei Lebewesen sowie für Gesundheit und Behaglichkeit der Menschen.   … Artikel lesen …

Marie Curie auf dem offiziellen Nobelpreisfoto (1911)

Marie Skłodowska Curie (* 1867 in Warschau; † 1934 bei Passy (Haute-Savoie), geborene Maria Salomea Skłodowska) war eine Physikerin und Chemikerin polnischer Herkunft, die in Frankreich lebte und wirkte. Sie untersuchte die 1896 von Henri Becquerel beobachtete Strahlung von Uranverbindungen und prägte für diese das Wort „radioaktiv“. Im Rahmen ihrer Forschungen, für die ihr 1903 ein anteiliger Nobelpreis für Physik und 1911 der Nobelpreis für Chemie zugesprochen wurde, entdeckte sie gemeinsam mit ihrem Ehemann Pierre Curie die chemischen Elemente Polonium und Radium. Marie Curie ist die einzige Frau unter den vier Personen, denen bisher mehrfach ein Nobelpreis verliehen wurde, und neben Linus Pauling die einzige Person, die Nobelpreise auf zwei unterschiedlichen Fachgebieten erhielt.   … Artikel lesen …

Michael Faraday (etwa 1841/42)

Michael Faraday (* 1791 in Newington; † 1867 in Hampton Court Green) war ein englischer Naturforscher, der als einer der bedeutendsten Experimentalphysiker gilt. Faradays Entdeckungen der „elektromagnetischen Rotation“ und der elektromagnetischen Induktion legten den Grundstein zur Herausbildung der Elektroindustrie. Seine anschaulichen Deutungen des magnetooptischen Effekts (auch Faraday-Effekt genannt) und des Diamagnetismus mittels Kraftlinien und Feldern führten zur Entwicklung der Theorie des Elektromagnetismus und der Elektrodynamik. Bereits um 1820 galt Faraday als führender chemischer Analytiker Großbritanniens. Er entdeckte eine Reihe von neuen Kohlenwasserstoffen, darunter Benzol und Buten, und formulierte die Grundgesetze der Elektrolyse.   … Artikel lesen …

Beide Beobachter messen für die Geschwindigkeit des Lichtes denselben Zahlenwert, obwohl der linke sich bewegt

Die Relativitätstheorie befasst sich mit der Struktur von Raum und Zeit sowie mit dem Wesen der Gravitation. Sie besteht aus zwei maßgeblich von Albert Einstein geschaffenen physikalischen Theorien, der 1905 veröffentlichten Speziellen Relativitätstheorie und der 1916 abgeschlossenen Allgemeinen Relativitätstheorie. Die Spezielle Relativitätstheorie beschreibt das Verhalten von Raum und Zeit aus der Sicht von Beobachtern, die sich relativ zueinander bewegen, und die damit verbundenen Phänomene. Darauf aufbauend führt die Allgemeine Relativitätstheorie die Gravitation auf eine Krümmung von Raum und Zeit zurück, die unter anderem durch die beteiligten Massen verursacht wird.   … Artikel lesen …

Robert Hooke (* 1635 in Freshwater, Isle of Wight; † 1703 in London) war ein englischer Universalgelehrter, der hauptsächlich durch das nach ihm benannte Elastizitätsgesetz (Hookesches Gesetz) bekannt ist. Hookes Wirken ist eng mit den ersten Jahrzehnten des Bestehens der Royal Society verbunden. Am Gresham College lehrte er als Professor für Geometrie und hielt die Cutler-Vorlesungen. Nach dem Londoner Großbrand von 1666 war Hooke als Vermesser und Architekt maßgeblich am Wiederaufbau Londons beteiligt. Das an den Brand erinnernde Monument wurde von ihm entworfen.   … Artikel lesen …

Rosalind Franklin (1955)

Rosalind Elsie Franklin (* 1920 in London; † 1958 ebenda) war eine britische Biochemikerin und Spezialistin für die Röntgenstrukturanalyse von kristallisierten Makromolekülen. Als Wissenschaftlerin leistete sie weitreichende Forschungsarbeiten zur Struktur von Kohlen und Koks als Brennstoff sowie von Viren. Ihre wichtigsten Forschungsergebnisse waren Röntgenbeugungsdiagramme der Desoxyribonukleinsäure (DNA) und deren mathematische Analyse; sie trugen wesentlich zur Aufklärung der Doppelhelixstruktur der DNA bei. Ihr gemeinsam mit ihrem Doktoranden Raymond Gosling im April 1953 zu diesem Thema veröffentlichter Forschungsartikel erschien parallel zum Artikel von James Watson und Francis Crick zur Struktur der DNA und stimmte mit deren theoretischem Modell überein.   … Artikel lesen …

Mittels Sonografie erstellte Videoaufnahme eines elf Wochen alten Fötus

Sonografie (Sonographie), auch Echografie oder umgangssprachlich „Ultraschall“ genannt, ist ein bildgebendes Verfahren mit Anwendung von Ultraschall zur Untersuchung von organischem Gewebe in der Medizin und Veterinärmedizin, sowie von technischen Strukturen.

Das Ultraschallbild wird auch Sonogramm genannt.   … Artikel lesen …

Die Blasen in siedendem Wasser enthalten Wasserdampf

In der Umgangssprache versteht man unter Wasserdampf meist die sichtbaren Dampfschwaden von kondensierendem Wasserdampf (Nassdampf). Dampfschwaden sind sichtbar, weil sich mikroskopisch kleine Tröpfchen gebildet haben, wie auch in Wolken und bei Nebel.

In Technik und Naturwissenschaft ist Wasserdampf die Bezeichnung für Wasser im gasförmigen Aggregatzustand. Dieser ist unsichtbar wie Luft, wird aber nicht als Wassergas bezeichnet, da dieser Begriff eine andere Bedeutung hat.   … Artikel lesen …

Wenn es Dich stört, dass es eine ungerade Anzahl von exzellenten Physikartikeln gibt, dann sei mutig und bringe Deinen Lieblingsartikel in die Kandidatur ein und argumentiere dort für eine Exzellenz-Bewertung. Vorher wird ein Review empfohlen.
Lesenswerte Artikel aus dem Bereich Physik
Albert Einstein (1921)

Albert Einstein (* 1879 in Ulm; † 1955 in Princeton, New Jersey) gilt als einer der bedeutendsten theoretischen Physiker der Wissenschaftsgeschichte und weltweit als bekanntester Wissenschaftler der Neuzeit. Seine Forschungen zur Struktur von Materie, Raum und Zeit sowie zum Wesen der Gravitation veränderten maßgeblich das zuvor geltende newtonsche Weltbild.

Einsteins Hauptwerk, die Relativitätstheorie, machte ihn weltberühmt. „Für seine Verdienste um die theoretische Physik, besonders für seine Entdeckung des Gesetzes des photoelektrischen Effekts“, erhielt er den Nobelpreis des Jahres 1921.   … Artikel lesen …

Alphastrahlung

Alphastrahlung oder α-Strahlung ist eine ionisierende Strahlung, die beim Alphazerfall, einer Art des radioaktiven Zerfalls von Atomkernen, auftritt. Ein radioaktives Nuklid, das diese Strahlung aussendet, wird als Alphastrahler bezeichnet. Der Name stammt von der auf Ernest Rutherford zurückgehenden Einteilung der Strahlen aus radioaktiven Stoffen in Alpha-, Beta- und Gammastrahlen (in der Reihenfolge zunehmenden Durchdringungsvermögens). Alphastrahlung ist eine Teilchenstrahlung, denn der zerfallende Atomkern (Mutterkern) sendet einen Helium-4-Atomkern aus, der in diesem Fall Alphateilchen genannt wird, und wird dadurch zum Tochterkern.

Das Formelzeichen für das Alphateilchen ist der kleine griechische Buchstabe α (alpha).   … Artikel lesen …

Betastrahlung

Betastrahlung oder β-Strahlung ist eine ionisierende Strahlung, die bei einem radioaktiven Zerfall, dem Betazerfall oder Betaübergang, auftritt. Der Atomkern eines Betastrahlers wandelt sich dabei in einen Atomkern eines anderen chemischen Elements um. Bei einem β-Zerfall (gesprochen: Beta-Minus) ist dies das Element mit der nächsthöheren Ordnungszahl, bei einem β+-Zerfall (gesprochen: Beta-Plus) das mit der nächstniedrigeren. Der strahlende Atomkern heißt Mutternuklid, der entstehende Tochternuklid.

Betastrahlung ist eine Teilchenstrahlung und besteht aus sogenannten Betateilchen. Bei der β-Strahlung sind dies negativ geladene Elektronen, bei der β+-Strahlung positiv geladene Positronen.   … Artikel lesen …

Carl Friedrich Gauß (1887)

Johann Carl Friedrich Gauß (* 1777 in Braunschweig; † 1855 in Göttingen) war ein deutscher Mathematiker, Statistiker, Astronom, Geodät und Physiker. Wegen seiner überragenden wissenschaftlichen Leistungen galt er bereits zu seinen Lebzeiten als Princeps Mathematicorum („Fürst der Mathematiker“; „Erster unter den Mathematikern“).

Mit 18 Jahren entwickelte Gauß die Grundlagen der modernen Ausgleichungsrechnung und der mathematischen Statistik (Methode der kleinsten Quadrate), mit der er 1801 die Wiederentdeckung des ersten Asteroiden Ceres ermöglichte. Auf Gauß gehen die nichteuklidische Geometrie, die Gaußsche Normalverteilung und die Gaußsche Krümmung zurück.   … Artikel lesen …

Carl Zeiß (um 1861)

Carl Zeiß (* 1816 in Weimar; † 1888 in Jena) war ein deutscher Mechaniker und Unternehmer. Er gründete die Firma Carl Zeiss.   … Artikel lesen …

Die Chaosforschung oder Chaostheorie bezeichnet ein nicht klar umgrenztes Teilgebiet der nichtlinearen Dynamik bzw. der dynamischen Systeme, welches der Mathematischen Physik oder angewandten Mathematik zugeordnet ist.

Im Wesentlichen beschäftigt sie sich mit Ordnungen in speziellen dynamischen Systemen, deren zeitliche Entwicklung unvorhersagbar erscheint, obwohl die zugrundeliegenden Gleichungen deterministisch sind. Dieses Verhalten wird als deterministisches Chaos bezeichnet und entsteht, wenn Systeme empfindlich von den Anfangsbedingungen abhängen: Ganz leicht verschiedene Wiederholungen eines Experiments können im Langzeitverhalten zu höchst unterschiedlichen Messergebnissen führen (die Chaostheorie besagt also nicht, dass identische Anfangsbedingungen zu verschiedenen Ergebnissen führen würden). Chaotische dynamische Systeme sind nichtlinear. Als einführendes Beispiel wird oft auf das magnetische Pendel oder das Doppelpendel verwiesen.   … Artikel lesen …

Die sogenannte Deutsche Physik, auch arische Physik, war eine nationalsozialistisch geprägte Lehre, die einige deutsche Physiker in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts vertraten und die Physik mit rassistischen Ansichten vermischte. Sie lehnten die aufkommende moderne Physik als zu mathematisch und theoretisch ab und befürwortete eine stärkere Betonung der Rolle der experimentellen Physik. Insbesondere sprachen sie sich gegen die von Albert Einstein entwickelte Relativitätstheorie und gegen die Quantenmechanik aus und verwarfen deren Aussagen als zu wenig anschaulich und zu wenig intuitiv (so z. B. die Unschärferelation und die Welle-Teilchen-Dualismus in der Quantenmechanik bzw. das Raum-Zeit-Kontinuum und die nicht-euklidische Raumgeometrie der Relativitätstheorie). Die Deutsche Physik war geprägt von dem antisemitischen Gedankengut, das in der aufgeheizten politischen Stimmung der 1920er Jahre nach dem verlorenen Ersten Weltkrieg in der politisch instabilen Weimarer Republik] weit verbreitet war. Hinzu kam, dass viele führende theoretische Physiker und Vertreter der neuen Theorien jüdischer Abstammung waren.   … Artikel lesen …

Durchmischung zweier Stoffe durch Diffusion

Diffusion (von lateinisch diffundere ‚ausgießen‘, ‚verstreuen‘, ‚ausbreiten‘) ist der ohne äußere Einwirkung eintretende Ausgleich von Konzentrationsunterschieden in Flüssigkeiten oder Gasen als natürlich ablaufender physikalischer Prozess aufgrund der Brownschen Molekularbewegung. Er führt mit der Zeit zur vollständigen Durchmischung zweier oder mehrerer Stoffe durch die gleichmäßige Verteilung der beweglichen Teilchen und erhöht damit die Entropie des Systems. Bei den Teilchen kann es sich um Atome, Moleküle, Ladungsträger oder auch um freie Neutronen handeln. Meist ist zumindest einer der Stoffe ein Gas oder eine Flüssigkeit, doch können auch Feststoffe und Plasmen ineinander diffundieren.   … Artikel lesen …

Die Dimensionsanalyse ist ein mathematisches Verfahren, um das Zusammenspiel physikalischer Größen bei Naturphänomenen zu erfassen, ohne die einem physikalischen Vorgang zugrundeliegende Formel oder eine exakte Gesetzmäßigkeit zu kennen. Ihre Anwendung beruht auf angewandter Mathematik, praktischer Beobachtungsgabe, der Durchführung und Auswertung von Versuchen und auf intuitivem physikalischen Verständnis. Sie hat sich insbesondere in der Strömungsmechanik bewährt.

Die Dimensionsanalyse findet hauptsächlich in der experimentellen Physik, im Ingenieurwesen, aber auch in der Medizin und Biologie Anwendung.   … Artikel lesen …

Wirbelstrukturen in einer Scherschicht

Unter Direkter Numerischer Simulation, kurz DNS, versteht man eine Berechnungsmethode der Strömungsmechanik zur rechnerischen Lösung der vollständigen instationären Navier-Stokes-Gleichungen. Sie unterscheidet sich von anderen Berechnungsmethoden der Strömungsmechanik dadurch, dass kleinskalige turbulente Schwankungen numerisch in Raum und Zeit aufgelöst und nicht durch Turbulenzmodelle dargestellt werden.   … Artikel lesen …

Video zum Doppelball-Versuch

Der Doppelball-Versuch, auch bekannt als Ballpyramide oder Superjump, ist ein physikalisches Experiment, das die Impulserhaltung veranschaulicht. Dabei werden zwei oder mehr Bälle übereinander gelegt und von einer gewissen Höhe fallen gelassen, wobei der untere Ball jeweils schwerer ist als der obere. Es kann beobachtet werden, dass nach dem Aufprall am Boden der oberste und leichteste Ball deutlich über seine Ausgangshöhe hinaus nach oben springt. Nach dem Aufprall auf den Boden überträgt der untere, schwerere Ball seinen Impuls auf den oberen, leichteren Ball, dessen Geschwindigkeit dadurch stark erhöht wird.   … Artikel lesen …

Edward Teller (1958)

Edward Teller (* 1908 in Budapest; † 2003 in Stanford, Kalifornien) war ein ungarisch-amerikanischer Physiker. Er leistete wichtige Beiträge auf den verschiedensten Gebieten der Physik. Einer breiten Öffentlichkeit wurde er als „Vater der Wasserstoffbombe“ bekannt.

Teller studierte an der Technischen Hochschule Karlsruhe und promovierte 1930 in Leipzig bei Werner Heisenberg. Wegen seiner jüdischen Herkunft entschied er sich 1933, das nationalsozialistische Deutschland zu verlassen und nach England zu emigrieren. 1935 emigrierte er in die USA. Dort wurde er sehr früh Mitarbeiter im Manhattan-Projekt, das die ersten Atombomben entwickelte.   … Artikel lesen …

Aufgestellte Haare nach Aufladung durch Reibung

Die elektrische Ladung (Elektrizitätsmenge) ist eine physikalische Größe, die mit der Materie verbunden ist, wie z. B. auch die Masse. Sie bestimmt die elektromagnetische Wechselwirkung, also wie Materie auf elektrische und magnetische Felder reagiert und diese hervorruft. Ihr Formelzeichen ist vom lateinischen Wort ‚quantum‘ abgeleitet. Im Internationalen Einheitensystem wird die Ladung in der abgeleiteten Einheit Coulomb (= Amperesekunde) angegeben.

Die elektrische Ladung ist eine von mehreren Arten von Ladungen, die bei Elementarteilchen auftreten.   … Artikel lesen …

Das Erdmagnetfeld und die Sonne

Das Erdmagnetfeld durchdringt und umgibt die Erde. Der Hauptanteil des Magnetfelds (ca. 95 %) wird vom Geodynamo im flüssigen äußeren Erdkern hervorgerufen. Dieser Feldanteil unterliegt langsamen zeitlichen Veränderungen. Über lange Zeiträume (zehntausende Jahre) hat er an der Erdoberfläche annähernd die Feldform eines magnetischen Dipols. Dazwischen erfolgen geomagnetische Exkursionen auf einer Zeitskala von Jahrhunderten, die zu Polsprüngen führen können.

Ein zweiter Anteil des Erdmagnetfeldes entsteht durch elektrische Ströme in der Ionosphäre und der Magnetosphäre. Er trägt an der Erdoberfläche etwa 1 bis 3 % zum Gesamtfeld bei.   … Artikel lesen …

Ettore Majorana (1930er Jahre)

Ettore Majorana (* 1906 in Catania, Sizilien; verschollen Ende März 1938) war ein italienischer Physiker.

Seine wichtigsten Arbeiten beschäftigten sich mit der Kernphysik und relativistischen Quantenmechanik, mit Anwendungen insbesondere in der Theorie der Neutrinos. Sein Verschwinden im Frühjahr 1938 löste bis heute anhaltende Spekulationen über einen möglichen Selbstmord und seine Motive aus.

Nach ihm sind die Majorana-Fermionen benannt.   … Artikel lesen …

Gaia ist eine Weltraumsonde der Europäischen Weltraumorganisation ESA, die sich auf einer Umlaufbahn um den Sonne-Erde-Lagrange-Punkt L2 befindet. Sie führt eine hochgenaue dreidimensionale optische Durchmusterung des ganzen Himmels durch. Erfasst werden Objekte im Bereich einer scheinbaren Helligkeit von 3 bis zu einer Magnitude von 20, weshalb die hellsten Sterne am Nachthimmel wie zum Beispiel Sirius oder Alpha Centauri nicht erfasst werden. Rund ein Prozent der Sterne unserer Milchstraße werden astrometrisch, photometrisch und spektroskopisch mit bisher unerreichter Genauigkeit kartographisch erfasst.   … Artikel lesen …

Gammastrahlung

Gammastrahlung – auch ɣ-Strahlung geschrieben – ist eine besonders durchdringende elektromagnetische Strahlung, die bei spontanen Umwandlungen („Zerfall“) der Atomkerne radioaktiver Nuklide entsteht.

Der Name stammt von der Einteilung der ionisierenden Strahlen aus radioaktivem Zerfall in Alphastrahlung, Betastrahlung und Gammastrahlung mit deren steigender Fähigkeit, Materie zu durchdringen. Alpha- und Betastrahlung bestehen aus geladenen Teilchen und wechselwirken daher deutlich stärker mit Materie als die ungeladenen Photonen oder Quanten der Gammastrahlung. Entsprechend haben letztere ein deutlich höheres Durchdringungsvermögen.   … Artikel lesen …

Das Hubble Deep Field

Hubble Deep Field (HDF) ist ein Bild eines kleinen Teils des Sternenhimmels, das im Dezember 1995 mit dem Hubble-Weltraumteleskop mit maximaler damals technisch möglicher Auflösung aufgenommen wurde. Der ausgewählte Bereich des Himmels enthält nur wenige nahe Sterne und andere nahe Objekte, sodass weit entfernte Galaxien bis zu einer Entfernung von etwa 12 Milliarden Lichtjahren beobachtet werden konnten. Das Hubble Deep Field ermöglicht so die Untersuchung der Entwicklung von Galaxien im frühen Universum.   … Artikel lesen …

Schematische Übersicht über gängige Interpretationen der QM

Interpretationen der Quantenmechanik beschreiben die physikalische und metaphysische Bedeutung der Postulate und Begriffe, aus welchen die Quantenmechanik aufgebaut ist. Besonderes Gewicht hat dabei die Interpretation derjenigen Konzepte, wie z. B. des Welle-Teilchen-Dualismus, die nicht nur einen Bruch mit etablierten Vorstellungen der klassischen Physik bedeuten, sondern auch der Anschauung oftmals zuwiderzulaufen scheinen.

Neben der Kopenhagener Interpretation wurden seit Entwicklung der Quantenmechanik in den 1920er Jahren eine Vielzahl alternativer Interpretationen entwickelt. Diese Interpretationen unterscheiden sich in ihren Aussagen über den Determinismus, die Kausalität, die Frage der Vollständigkeit der Theorie, die Rolle von Beobachtern und über eine Reihe weiterer metaphysischer Aspekte.   … Artikel lesen …

Schematische Darstellung des Isotope Separator On Line DEvice

ISOLDE (englisch Isotope Separator On Line DEvice) ist eine seit 1967 betriebene Einrichtung zur Erzeugung radioaktiver Ionenstrahlen, die seit 1992 am Proton Synchrotron Booster (PSB) des CERN beheimatet ist. Mit dem Protonenstrahl des PSB können in speziellen erhitzten Materialien (sogenannten Targets) eine Vielzahl radioaktiver Nuklide von 70 chemischen Elementen erzeugt werden. Diese werden – nachdem sie aus den Targets austreten – auf unterschiedliche Weise ionisiert, beschleunigt und mittels Magneten aufgrund ihrer unterschiedlichen Massen getrennt. Über 700 unterschiedliche Ionenstrahlen mit teilweise über 1000 Ionen pro Sekunde können so erzeugt und mehreren Experimenten der Atom- und Kernphysik sowie der Material- und Biowissenschaften zur Verfügung gestellt werden.   … Artikel lesen …

Keplers Modell des Sonnensystems

Johannes Kepler (* 1571 in Weil der Stadt; † 1630 in Regensburg) war ein deutscher Naturphilosoph, Mathematiker, Astronom, Astrologe, Optiker und evangelischer Theologe.

Von 1594 bis 1600 war Kepler Landschaftsmathematiker in Graz. Ab März 1600 kam es in Prag zu einer Zusammenarbeit von Kepler mit Tycho Brahe, bis dieser im Oktober 1601 starb, woraufhin Kepler seinen Nachlass ordnete. Danach wurde Kepler kaiserlicher Mathematiker und behielt diese Stellung bis 1627. Von 1612 bis 1626 wirkte er zusätzlich als Landschaftsmathematiker in Linz. Im Dreißigjährigen Krieg verfasste Kepler für den Oberbefehlshaber der kaiserlichen Armee Wallenstein Horoskope, in denen dem Generalissimus für sein Todesjahr 1634 Schwierigkeiten vorhergesagt wurden.   … Artikel lesen …

Zerlegung eine Kraft in Normalkraft und Tangentialkraft

Kraft ist ein grundlegender Begriff in der Physik. In der klassischen Physik versteht man darunter eine Einwirkung, die einen Körper verformen und/oder beschleunigen kann. Kräfte sind erforderlich, um Arbeit zu verrichten, wobei sich die Energie eines Körpers oder eines physikalischen Systems ändert. Für zwei Kräfte, die am gleichen Punkt angreifen, gilt: Sie sind im Gleichgewicht und heben sich auf, wenn sie entgegengesetzt und gleich stark sind. Allgemein gilt, dass sie zu einer resultierenden Kraft zusammengefasst werden können, die nach dem Kräfteparallelogramm ermittelt wird. Kräfte haben verschiedene Ursachen oder Wirkungen und werden teilweise nach ihnen benannt, etwa die Reibungskraft, die Fliehkraft und die Gewichtskraft.   … Artikel lesen …

Gelände des KEK-Forschungszentrum am Fuße des Tsukuba-Bergs

KEK (japanisch 高エネルギー加速器研究機構 kō-enerugī kasokuki kenkyū kikō „Hochenergie-Beschleuniger-Forschungsorganisation“) ist ein nationales Forschungszentrum für Hochenergiephysik in Japan. Das etwa 55 Kilometer nordöstlich von Tokio in Tsukuba gelegene Forschungszentrum wurde 1971 als National Laboratory for High Energy Physics gegründet und 1997 mit dem 1955 gegründeten Institute of Nuclear Study (INS) und dem 1988 gegründeten Meson Science Laboratory vereinigt; das japanische Akronym für „Hochenergie-Forschungsinstitut“ wurde dabei beibehalten.   … Artikel lesen …

Lagrange-Punkte L1 bis L5 in einem System aus Zentralgestirn und Planet

Die Lagrange-Punkte oder Librationspunkte sind fünf Punkte im System zweier Himmelskörper (beispielsweise eines Sterns und eines ihn umkreisenden Planeten), an denen ein leichter Körper (etwa ein Asteroid oder eine Raumsonde) antriebslos den massereicheren Himmelskörper umkreisen kann, wobei er dieselbe Umlaufzeit wie der masseärmere Himmelskörper hat und sich seine Position relativ zu diesen beiden nicht ändert. Im Falle eines künstlichen Körpers ist dieser dann ein Satellit um den massereicheren Himmelskörper, aber kein Satellit um den masseärmeren Himmelskörper.   … Artikel lesen …

Lichtwellenleiter (LWL) oder Lichtleitkabel (LLK) sind aus Lichtleitern bestehende und teilweise mit Steckverbindern konfektionierte Kabel und Leitungen zur Übertragung von Licht. Das Licht wird dabei in Fasern aus Quarzglas oder Kunststoff (polymere optische Faser) geführt. Sie werden häufig auch als Glasfaserkabel bezeichnet, wobei in diesen typischerweise mehrere Lichtwellenleiter gebündelt werden, die zudem zum Schutz und zur Stabilisierung der einzelnen Fasern noch mechanisch verstärkt sind.

Physikalisch gesehen sind Lichtwellenleiter dielektrische Wellenleiter. Sie sind aus konzentrischen Schichten aufgebaut; im Zentrum liegt der lichtführende Kern, der umgeben ist von einem Mantel mit einem etwas niedrigeren Brechungsindex sowie von weiteren Schutzschichten aus Kunststoff.   … Artikel lesen …

Linearbeschleuniger am SLAC in Kalifornien

Ein Linearbeschleuniger oder LINAC (von englisch linear accelerator) ist ein Teilchenbeschleuniger, der elektrisch geladene Teilchen wie Elektronen, Positronen oder Ionen in gerader Linie beschleunigt.

Fast immer ist mit dieser Bezeichnung eine Anlage gemeint, in der die Beschleunigung durch eine Wechselspannung hoher Frequenz erreicht wird. Die genauere, aber nur selten verwendete Bezeichnung ist daher Hochfrequenz-Linearbeschleuniger. Gleichspannungsbeschleuniger haben ebenfalls gerade Teilchenbahnen, werden aber üblicherweise nicht als Linearbeschleuniger bezeichnet. Hier haben sich die Bezeichnungen der einzelnen Typen wie Van-de-Graaff-Beschleuniger, Cockcroft-Walton-Beschleuniger, Dynamitron usw. etabliert.   … Artikel lesen …

Max Planck

Max Karl Ernst Ludwig Planck (* 1858 in Kiel; † 1947 in Göttingen) war ein bedeutender deutscher Physiker auf dem Gebiet der Theoretischen Physik. Er gilt als Begründer der Quantenphysik. Für die Entdeckung einer später nach ihm benannten Konstanten in einer physikalischen Grundgleichung, des Planckschen Wirkungsquantums, erhielt er den Nobelpreis für Physik des Jahres 1918.

Nach dem Studium in München und Berlin folgte Planck 1885 zunächst einem Ruf nach Kiel, 1889 wechselte er nach Berlin. Dort beschäftigte sich Planck mit der Strahlung Schwarzer Körper und konnte 1900 eine Formel – die später nach ihm benannte Plancksche Strahlungsformel – präsentieren, die diese Strahlung erstmals korrekt beschrieb. Damit legte er den Grundstein für die moderne Quantenphysik.   … Artikel lesen …

Ätherwind

Das Michelson-Morley-Experiment hatte zum Ziel, die Geschwindigkeit der Erde relativ zum damals angenommenen Lichtäther auf ihrer Bahn um die Sonne nachzuweisen oder, anders ausgedrückt, die Geschwindigkeit des Äthers relativ zur Erde („Ätherwind“). Beim Lichtäther handelte es sich um ein hypothetisches Medium, in dem sich Lichtwellen analog zu Wasserwellen und Schallwellen ausbreiten sollten. Das Experiment ergab eine obere Grenze von 5–8 km/s für diese Relativgeschwindigkeit, was zeigte, dass die „Bewegung gegen den Äther“ keinen Einfluss auf die Geschwindigkeit des Lichts hatte, denn dieser Wert war zu klein, um mit dem gesuchten „Ätherwind“ in Verbindung gebracht zu werden. Das Michelson-Morley-Experiment zusammen mit anderen Experimenten wie dem Fizeau-Experiment oder dem Trouton-Noble-Experiment zeigte die Probleme der bis dahin verfolgten Ätherphysik. Diese Problematik konnte erst durch die Spezielle Relativitätstheorie gelöst werden, in der auf ein bevorzugtes Bezugssystem wie den Äther verzichtet wird.   … Artikel lesen …

Zweiphotonen-Fluoreszenzaufnahme an einem Schnitt durch einen Mausdarm

Ein Multiphotonenmikroskop (englisch Multi-Photon Laser Scanning Microscope, MPLSM) ist ein spezielles Lichtmikroskop aus der Gruppe der Laser-Scanning-Mikroskope.

Bilder werden erzeugt, indem eines von zwei unterschiedlichen physikalischen Phänomenen ausgenutzt wird:
  1.) Multiphotonen-Fluoreszenz, meist Zwei-Photonen-Fluoreszenz, oder
  2.) Higher Harmonic Generation, d. h. Verdopplung oder Verdreifachung der Schwingungsfrequenz des eingestrahlten Lichtes.

Mit Hilfe eines starken, fokussierten Laserstrahls werden dabei nichtlineare optische Effekte erzeugt, die auf dem Zusammenspiel mehrerer gleichzeitig in einem Molekül eintreffenden Photonen (Lichtteilchen) beruhen.   … Artikel lesen …

Als Osmose wird in den Naturwissenschaften der gerichtete Fluss von Teilchen durch eine selektiv- oder semipermeable Trennschicht bezeichnet. Häufig wird Osmose als die spontane Passage von Wasser oder eines anderen Lösungsmittels durch eine semipermeable Membran beschrieben, die für das Lösungsmittel, jedoch nicht die darin gelösten Stoffe durchlässig ist.

Osmose ist in der Natur von zentraler Bedeutung, insbesondere für die Regulation des Wasserhaushalts von Lebewesen und ihren Zellen. Als Trennverfahren findet sie Anwendung in Medizin und Verfahrenstechnik und sie wird in Osmosekraftwerken zur Energiegewinnung eingesetzt. Während die Osmose im Rahmen der statistischen Mechanik sowie der Nichtgleichgewichtsthermodynamik theoretisch erklärt wird, sind die physikalischen Abläufe auf mikroskopisch-molekularer Ebene auch zu Beginn des 21. Jahrhunderts Gegenstand von Gelehrtenstreit und aktiver Forschungstätigkeit.   … Artikel lesen …

Messschieber zur Messung der Länge, Maßeinheit Millimeter

Eine physikalische Größe ist eine an einem Objekt der Physik quantitativ bestimmbare Eigenschaft eines Vorgangs oder Zustands. Beispiele solcher Größen sind Länge, Masse, Zeit, Stromstärke. Jeder spezielle Wert einer physikalischen Größe (Größenwert) wird als Produkt aus einem Zahlenwert (auch Maßzahl) und einer Maßeinheit angegeben. Vektorielle Größen werden durch Größenwert und Richtung angegeben.

Der Begriff physikalische Größe im heutigen Verständnis wurde von Julius Wallot eingeführt und setzte sich ab 1930 langsam durch, was zu einer begrifflich klaren Unterscheidung zwischen Größengleichungen, Zahlenwertgleichungen und Größengleichungen führte.   … Artikel lesen …

Der Physikalische VereinGesellschaft für Bildung und Wissenschaft – ist ein 1824 gegründeter wissenschaftlicher Verein in Frankfurt am Main, der seine Gründung auf eine Anregung Johann Wolfgang von Goethes zurückführt. Bis 1834 wurden unter dem Namen Physikalisches Museum zusätzlich zu Vorträgen auch Besichtigungen der Sammlung von naturwissenschaftlichen Apparaten angeboten. Im Verlauf des 19. Jahrhunderts entwickelte sich der Verein zu einer Art technischem Überwachungsverein für Frankfurt und einer naturwissenschaftlichen Akademie.

Bei der Gründung der Johann-Wolfgang-Goethe-Universität Frankfurt 1914 war der Physikalische Verein einer der Stifter und brachte seine naturwissenschaftlichen Institute und Gebäude ein. Die wissenschaftliche Breitenbildung, die von Anfang an ein weiteres Ziel gewesen war, ist seit Bestehen der Universität Schwerpunkt der Tätigkeiten.   … Artikel lesen …

Illustration von vier pythogareischen Hämmern mit den Gewichtsverhältnissen 12:9:8:6 nach dem Mathematiker Heinrich Schreiber (1521)

Pythagoras in der Schmiede ist eine antike Legende, die beschreibt, wie Pythagoras in einer Schmiede entdeckte, dass gleichzeitige Hammerschläge wohlklingende Töne erzeugten, wenn die Gewichte der Hämmer in bestimmten ganzzahligen Verhältnissen standen. Diese Beobachtung habe ihn zu Experimenten an der schwingenden Saite eines Monochords geführt, die zur Grundlage für die musiktheoretische Beschreibung von Intervallen wurden. Mit den auf diesem Weg gewonnenen Erkenntnissen habe Pythagoras die Musiktheorie begründet. Die Legende hatte zur Folge, dass Pythagoras in der römischen Kaiserzeit und im Mittelalter pauschal als Erfinder „der Musik“ bezeichnet wurde.   … Artikel lesen …

Polarisationszustände auf der Blochsphäre

Ein Qubit (für „Quantenbit“), selten auch Qbit, ist ein beliebig manipulierbares Zweizustands-Quantensystem, also ein System, das nur durch die Quantenmechanik korrekt beschrieben wird und das nur zwei, durch Messung sicher unterscheidbare Zustände hat.

Qubits bilden in der Quanteninformatik die Grundlage für Quantencomputer und die Quantenkryptografie. Das Qubit spielt dabei die analoge Rolle zum klassischen Bit bei herkömmlichen Computern: Es dient als kleinstmögliche Speichereinheit und definiert gleichzeitig ein Maß für die Quanteninformation.   … Artikel lesen …

Die Radiokarbonmethode, auch Radiokohlenstoffdatierung oder C14-Datierung, ist ein Verfahren zur radiometrischen Datierung kohlenstoffhaltiger, insbesondere organischer Materialien. Der zeitliche Anwendungsbereich liegt zwischen 300 und etwa 60.0006nbsp;Jahren.

Das Verfahren beruht darauf, dass in abgestorbenen Organismen die Menge an gebundenen radioaktiven 14C-Atomen gemäß dem Zerfallsgesetz abnimmt. Lebende Organismen sind von diesem Effekt nicht betroffen, da sie ständig neuen Kohlenstoff aus der Umwelt aufnehmen, der wieder den normalen Anteil an 14C-Atomen einbringt. Dieser „normale Anteil“ ist trotz des ständigen Zerfalls nahezu konstant, da 14C ständig in der oberen Atmosphäre neu gebildet wird. Entwickelt wurde die Radiokarbondatierung 1946 von Willard Frank Libby, der für diese Leistung 1960 mit dem Nobelpreis für Chemie ausgezeichnet wurde.   … Artikel lesen …

Funktionsprinzip des Rasterkraftmikroskops

Das Rasterkraftmikroskop, auch atomares Kraftmikroskop genannt, ist ein spezielles Rastersondenmikroskop. Es ist ein wichtiges Werkzeug in der Oberflächenchemie und dient zur mechanischen Abtastung von Oberflächen und der Messung atomarer Kräfte auf der Nanometerskala. Die atomaren Kräfte verbiegen eine Blattfeder, an deren Ende sich eine nanoskopisch kleine Nadel befindet. Aus der gemessenen Verbiegung der Feder kann dann die Kraft berechnet werden, die zwischen den Atomen der Oberfläche und der Spitze wirkt. Da zwischen der Probe und der Spitze kein Strom fließt, können auch nichtleitende Proben untersucht werden.   … Artikel lesen …

Funktionsprinzip des Rastertunnelmikroskops

Das Rastertunnelmikroskop (RTM) gehört zu den Techniken der Rastersondenmikroskopie welche es ermöglichen, die Topographie von Oberflächen abzubilden. Das Funktionsprinzip des RTMs basiert auf dem quantenmechanischen Tunneleffekt. Bei einer angelegten Spannung zwischen einer feinen Spitze und einer Oberfläche führt dies bei einem ausreichend kleinen Abstand zu einem messbaren Tunnelstrom. Rastert man zeilenweise über die Oberfläche und misst an jedem Messpunkt den Tunnelstrom, erhält man eine Höhentopographie konstanter Elektronendichte. Diese erlaubt einen Rückschluss auf die tatsächliche Oberflächenstruktur bis zur atomaren Auflösung.   … Artikel lesen …

René Descartes (1648)

René Descartes (* 1596 in La Haye en Touraine; † 1650 in Stockholm) war ein französischer Philosoph, Mathematiker und Naturwissenschaftler.

Descartes gilt als der Begründer des modernen frühneuzeitlichen Rationalismus, den Baruch de Spinoza, Nicolas Malebranche und Gottfried Wilhelm Leibniz kritisch-konstruktiv weitergeführt haben. Sein rationalistisches Denken wird auch Cartesianismus genannt. Von ihm stammt das berühmte Dictum cogito ergo sum („Ich denke, also bin ich.“).

Nach Descartes ist das Kartesische Koordinatensystem benannt.   … Artikel lesen …

Satellitenbahnelemente

Die Satellitenbahnelemente legen die Parameter für die Umlaufbahnen von Objekten fest, die einen Himmelskörper gemäß den Keplerschen Gesetzen umkreisen. Sie werden bei der Bahnbestimmung verwendet und umfassen die sechs Bahnelemente eines ungestörten Systems und zusätzlich Korrekturparameter, die Bahnstörungen beispielsweise durch Reibung mit der Atmosphäre, inhomogenes Gravitationsfeld, Sonnenstürme oder Strahlungsdruck berücksichtigen.

Die Bahnelemente für die meisten Satelliten werden vom amerikanischen Air Force Space Command als sogenannte Two Line Elements (TLE) veröffentlicht. Die Daten einer berechneten Vorhersage werden mit der tatsächlichen Beobachtung durch Tracking-Stationen auf der Erde abgeglichen und daraus abgeleitet aktualisierte Bahnelemente veröffentlicht.   … Artikel lesen …

Bündel von Magnetfeldlinien treten aus dem Inneren der Sonne aus und bilden einen Sonnenfleck

Sonnenflecken sind dunkle Stellen auf der sichtbaren Sonnenoberfläche (Photosphäre), die kühler sind und daher weniger sichtbares Licht abstrahlen als der Rest der Oberfläche. Ihre Zahl und Größe bilden das einfachste Maß für die sogenannte Sonnenaktivität. Die Häufigkeit der Sonnenflecken unterliegt einer Periodizität von durchschnittlich elf Jahren, was als Sonnenfleckenzyklus bezeichnet wird. Ursache der Flecken und der in ihrer Nähe auftretenden Ausbrüche sind starke Magnetfelder, welche gebietsweise den Wärmetransport vom Innern an die Sonnenoberfläche behindern.   … Artikel lesen …

Drehung und Bezugssystemwechsel

Die spezielle Relativitätstheorie ist eine physikalische Theorie über die Bewegung von Körpern und Feldern in Raum und Zeit. Dem speziellen Relativitätsprinzip zufolge haben nicht nur die Gesetze der Mechanik, sondern alle Gesetze der Physik in allen Inertialsystemen dieselbe Form. Dies gilt u. a. für die Gesetze der Elektrodynamik, weshalb die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum in jedem Inertialsystem denselben Wert hat. Damit folgt aus dem Relativitätsprinzip weiter, dass Längen und Zeitdauern vom Bewegungszustand des Betrachters abhängen und es keinen absoluten Raum und keine absolute Zeit gibt.   … Artikel lesen …

Sphärolithstrukturen von Polyamid

Der Begriff Sphärolith bezeichnet allgemein ein kugeliges oder strahliges Kristallaggregat. In der Polymerphysik wird als Sphärolith eine für thermoplastische Kunststoffe typische kugelförmige Überstruktureinheit bezeichnet, in der Kristallite radialsymmetrisch angeordnet und über amorphe Zwischenbereiche fest verbunden sind. Die Größe und die Anzahl der Sphärolithe in einem Werkstück beeinflusst ganz wesentlich dessen mechanische und optische Eigenschaften.   … Artikel lesen …

Der Überrest der Supernova 1987A (März 2005)

Eine Supernova ist das kurzzeitige, helle Aufleuchten eines massereichen Sterns am Ende seiner Lebenszeit durch eine Explosion, bei der der ursprüngliche Stern selbst vernichtet wird. Die Leuchtkraft des Sterns nimmt dabei millionen- bis milliardenfach zu, er wird für kurze Zeit so hell wie eine ganze Galaxie.

Dabei wird innerhalb von Sekunden etwa ein Foe beobachtbare Energie freigesetzt. Ein Foe entspricht einem Wert von ≈ 3 · 1028 TWh (Terawattstunden). Zum Vergleich: hätte die Sonne während ihrer gesamten Lebensdauer ihre derzeitige Leuchtkraft, würde sie insgesamt 3,827 · 1026 W × 3,1536 · 107 s/Jahr × 1010 Jahre ≈ 1,2 foe an Energie freisetzen.   … Artikel lesen …

Steinersche Regel

Das Trägheitsmoment, auch Massenträgheitsmoment oder Inertialmoment genannt, gibt die Trägheit eines starren Körpers gegenüber einer Änderung seiner Winkelgeschwindigkeit bei der Drehung um eine gegebene Achse an (Drehmoment geteilt durch Winkelbeschleunigung). Damit spielt es die gleiche Rolle wie die Masse im Verhältnis von Kraft und Beschleunigung; deswegen ist in der älteren Literatur auch die Bezeichnung Drehmasse gebräuchlich. Als physikalische Größe kommt es erstmals 1749 im Werk Scientia Navalis von Leonhard Euler vor.   … Artikel lesen …

Entstehung des Universums aus dem Urknall heraus

Als Urknall wird in der Kosmologie der Beginn des Universums, also der Anfangspunkt der Entstehung von Materie, Raum und Zeit bezeichnet. Nach dem kosmologischen Standardmodell ereignete sich der Urknall vor etwa 13,8 Milliarden Jahren. Urknalltheorien beschreiben nicht den Urknall selbst, sondern das frühe Universum in seiner zeitlichen Entwicklung nach dem Urknall.

„Urknall“ bezeichnet dabei keine Explosion in einem bestehenden Raum, sondern die gemeinsame Entstehung von Materie, Raum und Zeit aus einer ursprünglichen Singularität.   … Artikel lesen …

Es existieren verschiedene Wasservorkommen im Universum, da Wasser eine häufige chemische Verbindung im Universum ist. Nicht nur auf der Erde, sondern auch auf anderen Himmelskörpern des Sonnensystems sowie in anderen Planetensystemen und in interstellaren Wolken der Milchstraße ist es vorhanden. Bei den extraterrestrischen Funden handelt es sich allerdings nur um Wasserdampf und Eis; die Suche nach flüssigem Wasser verlief bisher weitgehend erfolglos. Jenseits der Erde konnte noch kein dauerhaftes Vorhandensein von Flüssigwasser direkt belegt werden. Es gibt allerdings Hinweise darauf, dass einige Eismonde im äußeren Sonnensystem unter ihrer Oberfläche Ozeane aus flüssigem Wasser beherbergen könnten. Dies ist bedeutsam, da flüssiges Wasser neben einer ausreichenden Wärmequelle und notwendigen chemischen Bestandteilen als eine der wesentlichen Voraussetzungen für Leben gilt.   … Artikel lesen …

Der Begriff Weltraumwetter ist analog zu irdischen atmosphärischen Wetterphänomenen definiert und beschreibt Veränderungen des interplanetaren und interstellaren Mediums, die speziell im erdnahen Bereich der Magnetosphäre (bis 50.000 km Abstand zur Erde) wahrgenommen werden. Hauptsächliche Ursachen sind der Sonnenwind und die kosmische Strahlung der Milchstraße. Durch diese Einflüsse wird der Van-Allen-Strahlungsgürtel beeinflusst und es gelangen in unregelmäßigen Abständen verstärkt Materie, Teilchen- und Strahlungsströme in das Umfeld der Erde. Diese beeinflussen damit die irdische Magnetosphäre, Ionosphäre und Erdatmosphäre.

Aufgrund der umfassenden Auswirkungen auf das irdische Leben stellt das Weltraumwetter ein wichtiges Forschungsgebiet dar. Ziel ist es, die zu Grunde liegenden physikalischen Mechanismen zu verstehen, um derartige Ereignisse vorherzusagen oder zumindest rechtzeitig erkennen zu können.   … Artikel lesen …

Wilhelm Conrad Röntgen

Wilhelm Conrad Röntgen (* 1845 in Lennep, heute Stadtteil von Remscheid; † 1923 in München) war ein deutscher Physiker. Er entdeckte am 8. November 1895 im Physikalischen Institut der Julius-Maximilians-Universität Würzburg die nach ihm benannten Röntgenstrahlen; hierfür erhielt er 1901 bei der Vergabe der ersten Nobelpreise den ersten Nobelpreis für Physik. Seine Entdeckung revolutionierte unter anderem die medizinische Diagnostik und führte zu weiteren wichtigen Erkenntnissen des 20. Jahrhunderts, z. B. der Entdeckung und Erforschung der Radioaktivität.   … Artikel lesen …

William Watson (1784)

Sir William Watson (* 1715 in London; † 1787 ebenda) war ein englischer Apotheker, Arzt und Naturforscher.

Als Mitglied der Londoner Royal Society verfasste Watson eine Reihe von Arbeiten zu botanischen Themen und propagierte die Einführung der Linnéschen Systematik. Bekannt wurde Watson jedoch vor allem durch seine Leistungen auf dem Gebiet der Experimentalphysik, für die er 1745 mit der Copley Medal ausgezeichnet wurde. Gemeinsam mit John Bevis gelang ihm 1746 eine entscheidende Verbesserung der sogenannten „Leidener Flasche“, der frühesten Bauform eines Kondensators. Neben seinem in mehreren Auflagen erschienenen Hauptwerk mit dem Titel Experiments and Observations tending to illustrate the Nature and Properties of Electricity veröffentlichte Watson auf der Grundlage seiner Erfahrungen als Arzt am Londoner Waisenhaus 1768 eine zu ihrer Zeit vielbeachtete Schrift zur Impfung von Kindern gegen Pocken.   … Artikel lesen …

Wege regelmäßig ausgesadter Lichtsignale

Das Zwillingsparadoxon, auch Uhrenparadoxon, ist ein Gedankenexperiment, das einen scheinbaren Widerspruch in der Speziellen Relativitätstheorie beschreibt. Im Gedankenexperiment fliegt ein Zwilling mit nahezu Lichtgeschwindigkeit zu einem fernen Stern, während der andere Zwilling auf der Erde zurückbleibt. Anschließend kehrt der reisende Zwilling mit derselben Geschwindigkeit wieder zurück. Nach der Rückkehr auf die Erde stellt sich heraus, dass der dort zurückgebliebene Zwilling älter geworden ist als der Gereiste. Dies ist eine Folge der Zeitdilatation.

Der scheinbare Widerspruch ergibt sich dadarus, dass auch für den Bruder im Raumschiff sich sein Zwilling erst wegbewegt und dann zu ihm zum Raumschiff zurückkommt und damit aus Symmetrie ebenfalls jünger sein müsste; das berücksichtigt jedoch nicht, dass das Raumschiff bei der Umkehr einer Beschleunigung ausgesetzt war.   … Artikel lesen …


Wenn Du weitere Physikartikel für exzellent oder lesenswert hältst, dann sei mutig und bringe sie in die Kandidatur ein und argumentiere dort für eine entsprechende Bewertung. Vorher wird ein Review empfohlen.


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