Max-Planck-Institut für Kernphysik

Max-Planck-Institut für Kernphysik

Wie die Welt zu ihrer heutigen Gestalt gekommen ist, bleibt in vielen Details noch ungeklärt. Die Forscher des Max-Planck-Instituts für Kernphysik wollen einige der Wissenslücken schließen und so an einer umfassenden Theorie dazu mitwirken. In der Astroteilchenphysik erforschen sie Struktur und Entstehungsgeschichte des Universums, die eng mit dem elementaren Aufbau der Materie verknüpft sind. Mit dem Gammastrahlen-Teleskop H.E.S.S. beobachten sie etwa die Überreste von Supernovae. Sie erforschen die Eigenschaften von Neutrinos, geisterhaften Elementarteilchen, und ergründen das Wesen der Dunklen Materie. In der Quantendynamik geht es ihnen um das Zusammenspiel der kleinsten Teilchen etwa in Atomkernen, Atomen und Molekülen, die sie in Beschleunigern, Speicherringen und Fallen studieren. Über Moleküle lernen sie auch mehr, indem sie einfache chemische Reaktionen mit intensivem Laserlicht steuern.

Kontakt

Saupfercheckweg 1
69117 Heidelberg
Telefon: +49 6221 516-0

Promotionsmöglichkeiten

Dieses Institut hat mehrere International Max Planck Research Schools (IMPRS):
IMPRS for Quantum Dynamics in Physics, Chemistry and Biology
IMPRS for Precision Tests of Fundamental Symmetries

Darüber hinaus gibt es die Möglichkeit zur individuellen Promotion bei den Direktoren und Forschungsgruppenleitern.

Abteilung Gespeicherte und gekühlte Ionen mehr
Abteilung Teilchenphysik und Hochenergie-Astrophysik mehr
Abteilung Theoretische Quantendynamik und Quantenelektrodynamik mehr
Abteilung Teilchen- und Astroteilchenphysik mehr
Abteilung Quantendynamik und -kontrolle mehr
Scharfe Röntgenblitze aus dem Atomkern
Mit einem mechanischen Trick lässt sich das Spektrum der Pulse, die Röntgenlaser abgeben, zum Vorteil vieler Anwendungen schärfen mehr
Zeitmessung im Quantentunnel
Beim quantenmechanischen Tunneleffekt benötigen Teilchen einige Attosekunden, um eine Energiebarriere zu überwinden mehr
Teilchen auf Touren
Schwarze Löcher, Pulsare, Explosionswolken ehemaliger Sterne – diese Himmelskörper beschleunigen Partikel auf enorme Energien und senden hochenergetische Gammastrahlung aus. Mit den beiden Observatorien H.E.S.S. und MAGIC wird dieser extreme Spektralbereich zugänglich. mehr
Eine Spur der Dunklen Materie verliert sich
Ein mysteriöses Röntgensignal dürfte von Schwefel-Ionen stammen, die Elektronen einfangen mehr
Materie im Vampirtest

Materie im Vampirtest

Meldung 18. Juli 2016
Es ist nicht mehr als eine winzige Asymmetrie zwischen der Materie und ihrem Spiegelbild, der Antimaterie, die zu einem Materieüberschuss im Universum führte. Ihr verdanken wir unsere Existenz. Forschergruppen an Max-Planck-Instituten in Heidelberg, München und Garching wollen auf unterschiedlichen Wegen herausfinden, warum der Materie – ähnlich wie Vampiren – ihr Spiegelbild abhandengekommen ist. mehr
Strahlenschäden: Die gefährliche Spur langsamer Elektronen
Details zum Mechanismus, mit dem Elektronenstöße Moleküle sprengen, vertiefen das Verständnis, wie Radioaktivität biologischen Zellen zusetzt mehr
Energieschleuder im Herzen der Milchstraße
H.E.S.S-Teleskope beobachten kosmische Strahlung, die vom schwarzen Loch beschleunigt wird mehr
Rekordmessungen an Materie und Antimaterie
Die bisher genauesten Experimente, um die Masse von Proton und Antiproton zu vergleichen, zeigen keinen Unterschied zwischen den Teilchen mehr
Astrochemie: Eine Umlaufbahn für ultrakalte Moleküle
Erste Experimente im Speicherring CSR, mit dem sich die chemischen Bedingungen des Weltalls im Labor nachahmen lassen mehr
Neue Gammaquellen in der Großen Magellanschen Wolke
Die Teleskopanlage H.E.S.S. spürt drei extrem leuchtstarke Objekte in der Nachbargalaxie der Milchstraße auf mehr
Die Choreografie eines Elektronenpaars

Die Choreografie eines Elektronenpaars

Meldung 17. Dezember 2014
Die Bewegung der beiden Elektronen im Heliumatom lässt sich mit zeitlich genau aufeinander abgestimmten Laserblitzen abbilden und steuern mehr
Den Vela-Pulsar im Blick

Den Vela-Pulsar im Blick

Meldung 3. Juli 2014
Erste Daten von H.E.S.S. II zeigen das gepulste Signal im Gammalicht mehr
Am Kern des Antimaterie-Rätsels

Am Kern des Antimaterie-Rätsels

Meldung 28. Mai 2014
Eine extrem genaue Messung des magnetischen Moments eines Protons könnte bei der Erklärung des Materieüberschusses im Universum helfen mehr
Eine Bremse für kreiselnde Moleküle
Die genaue Kontrolle über die Rotationstemperatur von Molekülionen eröffnet neue Möglichkeiten etwa für die Astrochemie im Labor mehr
Das Elektron auf der Waage

Das Elektron auf der Waage

Meldung 19. Februar 2014
Eine um den Faktor 13 genauere Messung der Elektronenmasse könnte sich auf die Grundlagen der Physik auswirken mehr
Schwarze Löcher, Pulsare, Explosionswolken ehemaliger Sterne – diese Himmelskörper beschleunigen Partikel auf enorme Energien und senden hochenergetische Gammastrahlung aus. Mit den beiden Observatorien H.E.S.S. und MAGIC, die unter der Leitung der Max-Planck-Institute für Kernphysik in Heidelberg und für Physik in München entstanden sind, wird dieser extreme Spektralbereich zugänglich.
Es ist nicht mehr als eine winzige Asymmetrie zwischen der Materie und ihrem Spiegelbild, der Antimaterie, die zu einem Materieüberschuss im Universum führte. Ihr verdanken wir unsere Existenz.
Sollten die Kosmologen recht haben, dann gibt es im All eine Form von Materie, die sechsmal häufiger vorkommt als die uns bekannte. Sie ist unsichtbar und heißt daher Dunkle Materie. Vor 80 Jahren erstmals postuliert, steht ihr direkter Nachweis bis heute aus. Forscher am Max-Planck-Institut für Physik in München und am Max-Planck-Institut für Kernphysik in Heidelberg wollen das kosmische Rätsel in den kommenden Jahren lösen.
Mit raffinierten Methoden wiegen Forscher selbst winzige Atomkerne – und helfen damit, zentrale Fragen der Physik zu klären.

Der Himmel auf Erden

MPF 4 /2009 Physik & Astronomie
Astrophysiker ahmen im Labor chemische Reaktionen nach, die sich in weit entfernten interstellaren Wolken abspielen.
Sterne entstehen aus Staub, und sie erzeugen Staub – ein Kreislauf, dessen vielfältigen Facetten die Astrophysiker mit
allen instrumentellen und theoretischen Mitteln nachspüren.
Ende 2007 wird der Large Hadron Collider am CERN bei Genf in Betrieb gehen. Mit dieser Anlage wollen Kernphysiker den Urknall rekonstruieren und dabei in die Welt des Allerkleinsten vordringen.
Sicherheitsingenieur/-in als Fachkraft für Arbeitssicherheit
Max-Planck-Institut für Kernphysik, Heidelberg 5. Dezember 2017
Chemielaborant/-in (Teilzeit)
Max-Planck-Institut für Kernphysik, Heidelberg 22. November 2017
Ausbildung Feinwerkmechaniker/-in
Max-Planck-Institut für Kernphysik, Heidelberg 19. September 2017
Ausbildung Elektroniker/-in für Geräte und Systeme
Max-Planck-Institut für Kernphysik, Heidelberg 17. Juli 2017

Sind Neutrinos ihre eigenen Antiteilchen?

2017 Schwingenheuer, Bernhard; Heisel, Mark
Teilchenphysik

Trotz intensiver Forschung seit mehr als 60 Jahren wissen wir noch nicht, ob Neutrinos ihre eigenen Antiteilchen sind oder nicht. Dies hätte weitreichende Konsequenzen für Teilchenphysik und Kosmologie. Der neutrinolose Doppelbetazerfall könnte entscheidende Hinweise liefern. Das GERDA-Experiment sucht diesen bisher noch nicht gefundenen Zerfall für das Germanium-Isotop 76Ge. Derzeit hat GERDA die weltweit stärkste Unterdrückung von Störereignissen und die beste Energieauflösung, was ausgezeichnete Voraussetzungen für eine zukünftige Entdeckung des Zerfalls sind.

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Neue Kontrollmöglichkeiten mit und für Röntgenlicht

2017 Pálffy, Adriana
Quantenphysik

Die neuen Röntgen-Freie-Elektronen-Laser erzeugen sehr intensive Röntgenpulse, mit denen sich sogar Übergänge in Atomkernen effizient steuern lassen. Eine solche Kontrolle könnte in der Zukunft eine neue Form von Energiespeicherung ermöglichen. Umgekehrt können Atomkerne zur Speicherung und Kontrolle von einzelnen Röntgenphotonen dienen. Diese gegenseitige Kontrolle von Kernen und Röntgenlicht eröffnet neue experimentelle Perspektiven für Anwendungen, die von der besonderen Robustheit, Eindringtiefe und vor allem Fokussierbarkeit der Röntgenphotonen profitieren.

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Schnellste molekulare Reaktionen mit dem Freie-Elektronen-Laser FLASH beobachtet

2016 Schnorr, Kirsten; Pfeifer, Thomas; Moshammer, Robert
Quantenphysik

Mit den sehr intensiven und ultrakurzen Lichtpulsen, wie sie der Freie-Elektronen-Laser FLASH bei DESY in Hamburg zur Verfügung stellt, ist es erstmals gelungen, schnelle dynamische Prozesse in einzelnen, hoch angeregten Molekülen als Funktion der Zeit zu beobachten. Mit Hilfe des Pump-Probe-Verfahrens, bei dem ein Molekül im ersten Puls zunächst angeregt wird, um dann mit einem zeitlich verzögerten zweiten Puls abgefragt zu werden, lassen sich die Mechanismen aufdecken, die innerhalb eines Moleküls oder bei dessen Aufbruch ablaufen [1].

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Symmetrie von Teilchen und Antiteilchen mit Rekordpräzision bestätigt

2016 Blaum, Klaus; Ulmer, Stefan (RIKEN)
Teilchenphysik

Durch den Vergleich der Umlauffrequenzen von Antiprotonen und negativ geladenen Wasserstoffionen in einem starken Magnetfeld konnte der bisher präziseste Massevergleich und damit der genaueste direkte Test der Materie/Antimaterie-Symmetrie mit Baryonen, also Teilchen, die aus je drei Quarks bestehen, durchgeführt werden. Das Resultat: Die Ladungs-zu-Massen-Verhältnisse von Protonen und Antiprotonen sind bis auf die elfte Nachkommastelle identisch.

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Die Zukunft der Gamma-Astronomie: das Cherenkov Telescope Array (CTA) Projekt

2015 Hofmann, Werner
Astronomie Astrophysik Teilchenphysik
Seit der Entdeckung der ersten kosmischen Quelle höchstenergetischer Gammastrahlung haben Tscherenkow-Teleskopsysteme mehr als 150 kosmische Beschleuniger gefunden. Ermöglicht hat diesen Durchbruch eine neue Nachweistechnik, die darauf beruht, dass Gammaquanten hoch in der Atmosphäre Teilchenkaskaden auslösen, die Tscherenkow-Licht aussenden. Noch offene Fragen haben Astrophysiker weltweit veranlasst, sich für ein wesentlich leistungsstärkeres Instrument zusammenzuschließen, das Cherenkov Telescope Array mit bis zu 100 Teleskopen in 3 Größen an 2 Standorten im Norden bzw. im Süden. mehr

Moleküle im Weltraum

2015 Grussie, Florian; O’Connor, Aodh P.; Kreckel, Holger
Astronomie Astrophysik Quantenphysik
Zwischen den Sternen befindet sich ein hoch verdünntes Gemisch aus Atomen und Molekülen mit einem kleinen Anteil makroskopischer Staubpartikel. In den dichteren Bereichen, den interstellaren Wolken, in denen Sterne und Planeten geboren werden, haben moderne Teleskope eine überraschende molekulare Vielfalt offenbart und sogar komplexe organische Moleküle gefunden. Am Max-Planck-Institut für Kernphysik werden weltweit einzigartige Laborexperimente entwickelt, mit denen man versucht, die Molekülbildung unter ähnlich extremen Bedingungen wie im interstellaren Raum nachzustellen und zu verstehen. mehr

Dunkle Materie

2014 Lindner, Manfred; Marrodán Undagoitia, Teresa; Schwetz-Mangold, Thomas; Simgen, Hardy
Astrophysik Teilchenphysik
Dunkle Materie wurde erstmals 1933 von dem Schweizer Astronomen Fritz Zwicky postuliert, der die kinetische Energie von Galaxien analysierte und so indirekt auf die Gesamtmasse des Systems schließen konnte, die wesentlich größer war als die sichtbare Masse. Inzwischen gibt es eine ganze Reihe weiterer Beobachtungen, die ebenfalls indirekt auf die Existenz Dunkler Materie hindeuten, die insgesamt 27% des Universums ausmacht – normale Materie trägt nur 5% bei. Daher werden heute mit Experimenten wie XENON100 oder XENON1T große Anstrengungen unternommen, um die Dunkle Materie direkt nachzuweisen. mehr

Fällt ein Antimaterie-Apfel nach oben?

2014 Cerchiari, Giovanni; Jordan, Elena; Kellerbauer, Alban
Teilchenphysik
Neutrale Antimaterie-Atome bieten die einzigartige Gelegenheit, die Eigenschaften von Antimaterie mithilfe modernster Methoden der Atomphysik zu untersuchen. Dadurch können verschiedene Erklärungsansätze für das beobachtete Ungleichgewicht von Materie und Antimaterie im Universum überprüft werden. Das AEGIS-Experiment am Antiprotonenverzögerer AD am CERN widmet sich der Frage, wie sich Antimaterie im Schwerefeld der Erde verhält. Eine Abweichung von der normalen Schwerebeschleunigung würde gegen das schwache Äquivalenzprinzip der Allgemeinen Relativitätstheorie verstoßen. mehr

Die Quantenelektrodynamik auf den Prüfstand gestellt

2013 Sturm, Sven; Blaum, Klaus; Harman, Zoltán; Keitel, Christoph H.; Köhler, Florian; Wagner, Anke; Zatorski, Jacek
Quantenphysik Teilchenphysik

Die Gültigkeit des Standardmodells der Physik, auch unter extremen Bedingungen, lässt sich durch hochpräzise Messung von theoretisch vorhergesagten Größen testen. An einem einzelnen, für mehrere Monate in einer Penningfalle gespeicherten 28Si13+-Ion wurde das magnetische Moment des an den Kern gebundenen Elektrons bis auf 11 Stellen genau bestimmt und dabei die entsprechenden Rechnungen bestätigt. Dies stellt den bisher empfindlichsten Test der Quantenelektrodynamik gebundener Zustände dar.

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Warum leuchtet Eisen nicht wie es soll?

2013 Bernitt, Sven; Crespo López-Urrutia, José Ramón; Harman, Zoltán
Astrophysik Plasmaphysik Quantenphysik

Im Weltall existiert eine Vielzahl von Röntgenquellen wie aktive galaktische Kerne oder die Sonne. Eine zentrale Rolle spielen in diesen Objekten hochgeladene Eisenionen, also Eisenatome, denen ein großer Teil ihrer Elektronen entrissen wurde. Um die Prozesse im All zu verstehen, ist eine genaue Kenntnis der elektronischen Struktur dieser Ionen notwendig. Deshalb werden sie im Labor in einer Elektronenstrahlionenfalle erzeugt und mit Röntgenphotonen aus Synchrotronen oder Freie-Elektronen-Lasern untersucht. Dabei zeigen sich Diskrepanzen zwischen den Experimenten und theoretischen Vorhersagen.

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Beobachtungen bei höchsten Energien haben in den letzten Jahren wichtige fundamentale Aufschlüsse über die astrophysikalischen Prozesse in kosmischen Objekten ermöglicht. Sie haben uns dem Verständnis der Natur dieser Objekte einen entscheidenden Schritt näher gebracht. Über zwei ausgewählte Highlights aus der Gammaastronomie und ihre Interpretation wird hier berichtet. mehr

Laserbeschleunigung von Ionen

2012 Harman, Zoltán; Galow, Benjamin J.; Keitel, Christoph H.
Plasmaphysik Quantenphysik Teilchenphysik
Theoretische Studien zeigen, dass mittels hochintensiver Laserpulse Ionen auf hohe Geschwindigkeiten beschleunigt werden können. Die erreichbaren Energien, die Energieschärfe und Qualität wie auch die Intensität der so erzeugten Ionenstrahlen wären für verschiedene Anwendungen nutzbar – so z. B. für die Ionen-Krebstherapie. Modellrechnungen ergaben ferner, dass die geforderten Strahleigenschaften mit Frequenzmodulation des Laserpulses erreichbar sind. Diese Technik der Laserbeschleunigung könnte zukünftig eine kostengünstigere Alternative zu konventionellen Beschleunigersystemen darstellen. mehr
Am Large Hadron Collider (LHC) des CERN untersucht das LHCb-Experiment seltene Zerfälle spezieller schwerer Elementarteilchen, sogenannter B-Mesonen. Das Ziel ist es, in Präzisionsmessungen die Grenzen des heutigen Standardmodells der Teilchenphysik auszuloten und Antworten auf die Fragen zu finden, warum vom Urknall keine Antimaterie im Universum übrig geblieben ist und was die Natur der Dunklen Materie ist. mehr

Ultrakalte Wenigteilchensysteme

2011 Jochim, Selim; Lompe, Thomas; Ottenstein, Timo; Ries, Martin; Serwane, Friedhelm; Simon, Philipp; Wenz, André; Zürn, Gerhard
Quantenphysik
Das Verständnis von Systemen weniger Teilchen ist von entscheidender Bedeutung für die Naturwissenschaften. Wenigteilchensysteme auf verschiedenen Energieskalen zeigen gemeinsame charakteristische Eigenschaften, wie zum Beispiel die Schalenstruktur von Atomen und Kernen. Mithilfe von ultrakalten Atomen ist es möglich, generische Systeme zu realisieren, die auf vielfältige Weise manipulierbar sind. Ensembles weniger ultrakalter Atome können so dazu beitragen, bislang offene Fragen der Wenigteilchenphysik zu beantworten. mehr

Ein Wegweiser aus Licht für Elektronen

2010 Kremer, Manuel; Fischer, Bettina; Moshammer, Robert; Feuerstein, Bernold; Ullrich, Joachim
Chemie Quantenphysik
Mithilfe ultrakurzer Laserimpulse lässt sich die einfachste chemische Reaktion, der Aufbruch eines H2+-Molekülions in ein Proton und ein neutrales H-Atom, so steuern, dass das Elektron vorzugsweise mit einem der Protonen in eine gewählte Richtung emittiert wird. Zusätzlich erlaubt der Einsatz eines Reaktionsmikroskops die vollständige Vermessung der Dynamik dieser Reaktion einschließlich des freigesetzten Elektrons. Die Methode beruht auf einem reinen Quanteneffekt und ist ein wichtiger Schritt hin zu einer kontrollierten Manipulation von chemischen Reaktionen. mehr

Neutrinos: Grundlegende Erkenntnisse durch rätselhafte Teilchen

2010 Hönes, Gertrud; Lindner, Manfred; Rodejohann, Werner; Schwetz-Mangold, Thomas
Teilchenphysik
Experimente mit solaren, atmosphärischen, Reaktor- und Beschleunigerneutrinos ergaben, dass Neutrinos andere Eigenschaften besitzen als im Standardmodell der Teilchenphysik. Neutrinos können sich periodisch von einer Sorte in eine andere umwandeln. Diese Oszillationen zeigen, dass Neutrinos ähnlich wie Quarks miteinander mischen und eine Masse besitzen müssen. Beide Neutrinoeigenschaften, Masse und Mischung, haben wichtige Konsequenzen für Kern-, Teilchen- und Astrophysik sowie Kosmologie. Neue Experimente sollen die Neutrinoeigenschaften genauer bestimmen. mehr

Ein neues Fenster zum Kosmos – Gamma-Astronomie mit H.E.S.S.

2009 van Eldik, Christopher; Hofmann, Werner
Astrophysik
In kosmischen Beschleunigern erreichen Teilchen weit höhere Energien als in den derzeit weltgrößten Teilchenbeschleunigern. Die H.E.S.S.-Teleskope in Namibia tragen wesentlich dazu bei, diese rätselhaften Objekte mithilfe hochenergetischer Gamma-Strahlung zu identifizieren und ihre Beschleunigungsmechanismen genauer zu verstehen. mehr

Atome auf die Waage gestellt – Präzisionsmassenmessungen an Radionukliden in der Penningfalle

2009 Blaum, Klaus; George, Sebastian; Schweikhard, Lutz (Ernst-Moritz-Arndt-Universität Greifswald)
Quantenphysik Teilchenphysik
Wie durch einen Fingerabdruck können Atome über ihre Masse eindeutig identifiziert werden. Sogar ihre „Gemütszustände“, ob und wie weit angeregt, sind in der Masse verschlüsselt. Denn die Masse enthält – nach Albert Einsteins berühmter Formel E = mc2 – alle Bausteine und ihre gegenseitigen Wechselwirkungen. Präzise Massenmessungen von kurzlebigen Nukliden in Penningfallen, wie mit dem ISOLTRAP-Experiment am CERN, erlauben daher unter anderem detaillierte Tests von konkurrierenden Kernmodellen und des Standardmodells der Teilchenphysik und erweitern das Verständnis der Elemententstehung in Sternen. mehr

Neutrinospektroskopie mit Borexino: erste direkte Messung des solaren 7Be-Neutrinoflusses

2008 Schönert, Stefan; Oberauer, Lothar (TU München); Göger-Neff, Marianne (TU München)
Astronomie
Das Borexino-Experiment zur Messung niederenergetischer Neutrinos konnte am 15. Mai 2007 mit der Datennahme beginnen. Nach nur zwei Monaten Messzeit ist es damit erstmals gelungen, Neutrinos, die im Sonneninneren beim Elektroneinfang von 7Be entstehen, in Echtzeit eindeutig zu identifizieren und zugleich die Neutrinooszillationen unabhängig zu bestätigen. Daneben erzeugen Neutrinos aus dem Inneren der Erde und aus entfernten Kernreaktoren Signale in Borexino. mehr

Relativistische Quantendynamik in ultrastarken Laserfeldern

2008 Müller, Carsten; Bauer, Dieter; Hatsagortsyan, Karen Z.; Feuerstein, Bernold; Keitel, Christoph H.
Quantenphysik
Getrieben von ultrastarken Laserfeldern können geladene Teilchen auf relativistische Energien beschleunigt werden und diese in atomaren Stößen in verschiedener Form – z. B. als Röntgenstrahlung mit Laserqualität – wieder abgeben. Dies eröffnet Möglichkeiten für zukünftige Strahlungsquellen wie auch einen neuen Zugang zu Fragen der Kern- und Teilchenphysik. Der folgende Beitrag berichtet über neuere theoretische Studien auf diesem Gebiet. mehr

Methan, Pflanzen und Klima

2007 Keppler, Frank; Röckmann, Thomas
Pflanzenforschung
Methan ist nach Kohlendioxid das zweitwichtigste anthropogene Treibhausgas, das zur Klimaveränderung beiträgt. Bisher wurde angenommen, dass es in der Natur nur dann entsteht, wenn Mikroorganismen in sauerstofffreien Habitaten Pflanzenmaterial zersetzen. Jüngste Arbeiten des Max-Planck-Instituts für Kernphysik zeigen, dass Pflanzen – entgegen der bisherigen Lehrmeinung – selbst Methan produzieren und in die Atmosphäre freisetzen. mehr

Neue Ergebnisse der Gammaastronomie

2007 Völk, Heinrich J.
Astrophysik
Mithilfe der Gammaastronomie werden die höchsten Photonenenergien im Universum untersucht, und damit insbesondere auch die energiereichsten Objekte und Prozesse, die sie erzeugen. Das H.E.S.S.-Experiment in Namibia erforscht den Himmel bei diesen Energien. Über einige der neuen Ergebnisse und ihre Interpretation wird hier berichtet. mehr

Atmosphärische Schwefelsäure: Einflüsse auf Umwelt und Klima

2006 Arnold, Frank
Chemie Klimaforschung
Die Menschheit verdankt möglicherweise nur einem Zufall, dass sie das Klimasystem bisher nicht noch stärker aus dem Gleichgewicht gebracht hat, als dies ohnehin bereits der Fall zu sein scheint. Der Zufall könnte in der weitgehend von Menschen verursachten Bildung atmosphärischer Schwefelsäure bestehen, aus der klimawirksame Aerosolteilchen entstehen. Jüngste Arbeiten des Max-Planck-Instituts für Kernphysik lieferten neue Einblicke in die Bildung dieser Teilchen. Die Arbeiten umfassen sowohl Prozessuntersuchungen im Labor als auch atmosphärische Messungen von Aerosolvorläufern (Spurengase, Ionen und molekulare Cluster) [1]. mehr

Staubiger Saturn: Planetare Staubschleuder und Eisvulkane

2006 Kempf, Sascha; Srama, Ralf; Grün, Eberhard
Astronomie
Schon ein halbes Jahr bevor die Raumsonde Cassini/Huygens ihre Erkundung des Saturnsystems begonnen hatte, gelang dem Cassini-Staubdetektor CDA der erste Nachweis von Saturnstaub: Er registrierte kurze kollimierte Ströme von nanometergroßen Staubteilchen, welche aus dem inneren Saturnsystem in den interplanetaren Raum herausgeschleudert werden. Aufgrund der dynamischen Eigenschaften der Stromteilchen gelang es, als eine ihrer Quellen Saturns A-Ring zu enttarnen. Diese Entdeckung bietet die unerwartete Möglichkeit, das Material des für Raumsonden unzugänglichen Hauptringsystems Saturns direkt zu analysieren. Beobachtungen während eines dichten Vorbeiflugs der Sonde am Eismond Enceladus gaben deutliche Hinweise auf einen starken Eisvulkanismus. Diese Entdeckung erklärt letztlich, warum dieser Mond Saturns riesigen E-Ring so effizient mit frischen Staubteilchen versorgen kann. mehr

Hochgeladene Ionen bei 100 Millionen Grad im Kühlschrank

2005 Crespo López-Urrutia, José Ramón; Ullrich, Joachim
Quantenphysik
Eine neue Tieftemperatur-Ionenfalle am Max-Planck-Institut für Kernphysik in Heidelberg erlaubt es, hochgeladene Ionen zu produzieren und zu speichern. Diese Ionen sind für extrem heiße Plasmen, wie sie in Sternatmosphären und Fusionsreaktoren vorkommen, typisch. Die Ionenfalle wird vorwiegend für spektroskopische Untersuchungen zum Test der Atomstrukturtheorie eingesetzt. mehr

Pulsarwinde

2005 Kirk, John
Astrophysik
Im Frühjahr 2004 bestätigten Beobachtungen mit den abbildenden Cherenkov-Teleskopen der H.E.S.S.-Kollaboration mit erstaunlicher Genauigkeit eine Vorhersage über die Hochenergie-Abstrahlung des Binärsternsytems PSR B1259-63, die im Jahr 1999 von Astrophysikern am Max-Planck-Institut für Kernphysik veröffentlicht wurde. Diese Beobachtungen deuten zwar an, dass die Annahmen der Theorie zutreffen, geben aber gleichzeitig neue Rätsel auf. In Verbindung mit Beobachtungen in anderen Wellenlängenbereichen verheißen sie dennoch tiefere Einsichten in die Physik relativistischer „Winde” der Pulsare. mehr
Durch Messung der Neutrinos, die aus den Fusionsreaktionen im Inneren der Sonne stammen, lässt sich die Theorie der Energieerzeugung in der Sonne experimentell überprüfen. Die ersten Detektoren dieser Art konnten im Wesentlichen nur 8B-Neutrinos messen, die in einem seltenen, für die Energieerzeugung unbedeutenden Seitenzweig der Wasserstoff-Fusion produziert werden. Dabei wurde ein Defizit von einem Faktor 2-3 gegenüber dem Erwartungswert aus dem Standard-Sonnenmodell gefunden, das seitdem als das "Sonnenneutrino-Problem" bezeichnet wurde. Dies warf die Frage auf: Betrifft dieses Problem auch den Hauptteil der solaren Neutrinos (pp- und 7Be), der in den für die Energieerzeugung in der Sonne verantwortlichen Reaktionen produziert wird? mehr
Das HEIDELBERG-MOSKAU-Experiment ist seit zehn Jahren das weltweit empfindlichste Doppelbetazerfalls-Experiment. Es sondiert die Neutrinomasse im sub-eV-Bereich und liefert den ersten Hinweis auf die Existenz des neutrinolosen Zerfallsmodus. Dies ist von fundamentaler Bedeutung für die Elementarteilchenphysik. So ist als Konsequenz die Erhaltung der Leptonenzahl verletzt, das Neutrino ist ein Majorana-Teilchen und für die Neutrinomassen ergibt sich, dass sie energetisch entartet sein müssen. Scharfe Einschränkungen ergeben sich auch für andere Bereiche einer Physik jenseits des Standardmodells: für Supersymmetrische Modelle, Leptoquarks, für Theorien zu einer Substruktur von Quarks und Leptonen, für die Masse eines rechtshändigen W-Bosons und eine Verletzung der Lorentz-Invarianz und des Äquivalenzprinzips im Neutrinosektor. mehr
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