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30.06.08 · 16:38 Uhr

Naturkonstanten in Frage stellen

Kategorie: Grundlagenforschung·Naturwissenschaften  ·  Kommentare: 4

Die sogenannte Frequenzkammtechnik hilft einerseits potenziell immer genauere Messungen vorzunehmen. Andererseits könnten damit gar Naturkonstanten ins Wanken geraten und deren Zeitabhängigkeit belegt werden, wie John Hall heute zu Bedenken gab.

Die heute referierenden Laureaten Hall, Hänsch, Philips und Klitzing beim anschließenden Pressegespräch.

Und die Laureaten Klitzing, Giaver und Grünberg in der Presserunde.

So gibt es bei Neu- und Weiterentwicklungen fast immer eine positive und eine potenzielle Schattenseite. Die positive Seite sind die ultrapräzisen Messungen, die mit Hilfe der Frequenzkammtechnik (mit Lasern) möglich sind. Super. Mit Hilfe dieser Technik gerät man an die Grenzen des Messbaren und kann wohl alsbald ultrapräzise Uhren bauen.

Die andere Seite ist, ob wir mit den Experimenten nicht vielleicht Nachweise führen, die wir lieber doch so genau gar nicht wissen wollten, weil sie unser Weltbild schon wieder und wieder ins Wanken bringen. (Man erinnere an die Anfänge der Quantenmechanik und den darauf folgenden philosophischen Diskurs.)

Im anschließenden Pressegespräch meinte etwa Wiliam Philips: "Wer auch immer von Quantenmechanik nicht überrascht ist, der hat sie nicht verstanden." Aber, wenn Schüler früher mit Quantenmechanik vertraut würden, wäre es für sie vielleicht viel normaler.

Auf die Frage, ob die Physik noch lebt, blühte Philips auf: "Die Welt besteht zu 25 Prozent aus dunkler Materie, wir wissen nicht was das ist. Und die Welt besteht zu 70 Prozent aus dunkler Energie - davon wissen wir noch weniger, was das ist. Wir kennen also 95 Prozent nicht. Reicht das als Antwort?"

Das ganze Gespräch war sehr kommunikativ und prompt meinte auch Klitzing: "Wir Forscher müssen selbst verstärkt unsere Wissenschaft kommunizieren und nicht auf darauf warten, dass dies Medien für uns tun." Auf zum Blog, sag ich da nur!

Das alles ist aber Beiwerk des heutigen Vormittages gewesen. Theodor Hänsch hat uns seine jüngsten Arbeiten zum Betrieb eines Quantenlabors auf einem Mikrochip präsentiert. Nun das ist wieder fein, könnte es doch Quantencomputern dienen. Überhaupt sind Laser doch längst unsere Freunde. GPS, Datenglasfaser, Augen-OPs, Spektroskopie im Krankenhaus. Wir brauchen sie.
Für die Forscher sind sie Werkzeug zum Schneiden, Messen, Abbilden, Energie übertragen... und mit Hilfe der Laserspektroskopie können sie immer präzieser in das Innere der Atome blicken und genau vermessen. Jüngster Vorstoß ist der 80 Attosekundenblitz.

Klaus von Klitzing präsentierte neuartige elektronische Schaltkreise, die künftig nicht mehr auf Siliziumbasis sondern Kohlenstoffbasis. Damit sind nicht Diamant oder Bleistiftblei gemeint, sondern wohl eher Nanotubes und Graphene (monoatomare Schichten aus Kohlenstoff ).

Peter Grünberg, Preisträger 2007, berichtete von „der Erforschung von Spinwellen zur Entdeckung des Riesenmagnetowiderstandseffektes und der Entwicklung danach."

Ivar Giaver war so nett, sich für uns zu erinnern („the fun and excitement of that area"), wie das damals war als er den Tunneleffekt von Elektronen nutzte und damit die Energiedifferenz in Supraleitern maß.

William D. Phillips schließlich legte dar, wie Laserkühlung von Atomen zur Erzeugung von Bosonen und Fermionen eingesetzt werden.

Ich habe im Vorfeld eine Art Replik zusammengestellt zu Hänsch und Grünberg. Sodass das deutsche Publikum wieder weiß, wofür diese denn geehrt wurden. Morgen dürfen wir Peter Grünberg übrigens zum Video-Interview begrüßen.

Theodor Hänsch gilt als Pionier der Laserspektroskopie, die heute immer kleinere Lichtimpulse zulässt und damit neue Möglichkeiten, die Welt der kleinsten Teilchen zu untersuchen.

Glücklicher Moment: Vor zweieinhalb Jahren konnte Theodor Hänsch vom Max-Planck-Institut für Quantenoptik in Garching, mit seinen Mitarbeitern auf den Nobelpreis anstoßen.

Schwerpunkt seiner Forschung ist die präzise Laserspektroskopie einfacher atomarer Systeme sowie die Quantenphysik ultrakalter Atome. Eines der jüngeren Forschungsfelder von Hänsch und seinem Team ist das Quantenlabor auf einem Chip. So konnte er bereits ein Bose-Einstein-Kondensat auf einem atomaren Mikrochip realisieren. Ziemlich sicher wird es dennoch noch Jahrzehnte dauern, bis es erste Mikrochips gibt, die auf atomarer Ebene arbeiten können. Wenn es dann aber mal soweit ist könnten unsere Computer bis zu eine Million Mal schneller arbeiten als heute!

Die Nachricht vom Physik-Nobelpreis für Peter Grünberg begeisterte ganz Deutschland im vergangenen Jahr 2007 und offenbar auch seine Mitarbeiter vom Forschungszentrum Jülich.

Peter Grünberg wurde gemeinsam mit Albert Fert für die Entdeckung des Riesenmagnetowiderstands (englisch: Giant Magnetoresistance - GMR) in den 1980er-Jahren geehrt.

Grünberg hatte stehende Spinwellen und Oberflächenspinwellen in magnetischen Schichtstrukturen zum Nachweis und zur quantitativen Auswertung der sogenannten Zwischenschichtkopplung, interlayer exchange coupling (IEC), benutzt. Mit dieser Methode konnte in Eisen-Chrom-Eisen- Schichtungen, die antiferromagnetische Kopplung (AFK) nachgewiesen werden. Diese führt zur antiparallelen Magnetisierungsausrichtung der beteiligten Schichten, sprich der elektrische Widerstand von dünnen magnetischen Schichten ändert sich stark durch äußere Magnetfelder. So wurde der Riesenmagnetowiderstandeffekt, Giant-Magneto-Resistance (GMR), entdeckt.

Diese Grafik stammt direkt vom Forschungszentrum Jülich zur Erläuterung des GMR Effekts.

Er beruht auf einer quantenmechanischen Kopplung des Elektronen-Spins in den Materialschichten. Seit Mitte der 1990er Jahre wird der GMR-Effekt in allen gängigen Festplatten genutzt, um magnetische Bits und Bytes auszulesen. Zurzeit konzentriert sich das Interesse im Besonderen auf das sogenannte CIMS (Current Induced Magnetic Switching), welches als inverser GMR-Effekt verstanden werden kann. Für die genannten Effekte IEC, GMR und CIMS gibt es längst zahlreiche Anwendungen, die Grünberg skizziert.

 

Autor: Beatrice Lugger· 4 Kommentare· Permalink· Trackback-URL

Tags: Frequenzkamm· Giaver· GMR· Grünberg· Hänsch· Klitzing· Laser· Lindau· Nobelpreisträger· Philips