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:: 30.9.04 ::
Schnell-Schnell
IBM meldet die Entthronisierung des amtierenden Weltmeisters im Schwergewichtsrechnen: ein Prototyp des Clusters »Blue Gene/L« mit 16.000 Prozessoren habe den Geschwindigkeitsrekord des japanischen Earth Simulator gebrochen.
Bleibt abzuwarten, wer am Ende bei der Top 500 Liste der schnellsten Rechner der Welt dann wirklich vorne liegt (Veröffentlichung Anfang November) (via: Industrial Technology and Witchcraft)
[Computer und Physik]
:: Peter 22:17 :: link :: (0) comments ::
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Aufgeblasener Atomkern
Der Heliumatomkern (4He) ist der stabilste Atomkern, den es gibt. Physiker am Argonne National Lab in den USA haben 6He-Kerne erzeugt, indem sie Lithium-Atomkerne auf Kohlenstoff ballerten. Diese Kerne sind merkwürdig aufgebaut: da ist ein 4He um den quasi zwei Neutronen kreisen (ein Neutronen-Halo). Die 6He-Kerne werden in einer Falle gefangen und dann die Elektronenhülle mit Lasern untersucht. Aus den Ergebnissen kann dann rückwärts gerechnet werden, wie groß der innere Teil des Atomkerns ist, der die Ladung trägt (der 4He-Kern). Das Ergebnis war, daß er durch die zusätzlichen Neutronen aufgeweitet wird. Damit hat man - und das ist der Clou an der Sache - die Möglichkeit direkt Vorhersagen verschiedener Theorien (z.B. die Quantenchromodynamik ) und Rechnenmethoden der Kernphysik zu testen. Einige Theorien und Methoden schnitten nicht gut ab aber eine hat das Ergebnis ziemlich genau vorhergesagt (eine Quanten Monte-Carlo Rechnung). (Phys. Rev. Lett. 93 (2004) 142501 )
[Kernphysik]
:: Peter 22:10 :: link ::
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Zähes Experiment
Manchmal gibt es langwierige Experimente in der Physik, aber so lange? Seit 1927 dauert ein Experiment um die Zähigkeit (Viskosität) von Pech zu bestimmen. Aus einem Trichter tropft das Pech. Genau acht Tropfen waren es bisher. Bisher hat aber noch niemand den Tropfen fallen gesehen. Manchmal braucht man eben etwas Geduld beim Experimentieren. (Telepolis)
[Sonstiges]
:: Peter 21:41 :: link ::
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Nano-Antenne
Radioantennen bestehen (wenigstens beim UKW-Radio) aus einem Draht, dessen Länge in der Größenordnung der Radiowellenlänge liegt - d.h. im Meterbereich. Licht ist auch eine elektromagnetische Welle. Der Unterschied zu Radiowellen ist, daß die Wellenlänge rund zehn Millionen mal kleiner ist. Bis jetzt war es nicht möglich, Drähte in dieser Länge herzustellen. Aber jetzt gibt es ja die Kohlenstoff Nanoröhren (s.u.)!
Forscher aus Boston haben nun an Kohlenstoff Nanoröhren festgestellt, daß sie, wenn sie die passende Länge haben, wie Antennen wirken. Im Augenblick ist der Haken nur, daß es keine Elektronik gibt, die schnell genug für die hektischen Schwingungen des Lichts ist. (Wang et al., Appl. Phys. Lett., im, Druck)
[Nano ...]Kohlenstoff-Nanoröhren, der Strich ist ein tausendstel Millimeter lang.
:: Peter 22:11 :: link ::
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Frieren beim Heizen
Französische Physiker haben eine Flüssigkeit entdeckt, die fest wird, wenn man sie erwärmt. Die Flüssigkeit ist ein Gemisch aus α-Cyclodextrine (αCD, einer Zuckerart), Wasser und 4-Methylpyridin (4MP, eine Toluol -ähnliche Verbindung ). Dieser komische Effekt, des Gefrieren beim Erwärmen, kommt von einer Strukturänderung der einen Komponente des Gemischs. αCD stülpt OH-Gruppen ab einer bestimmten Temperatur nach außen, die dann für Wasserstoff-Brückenbindungen mit Wasser oder 4MP zur Verfügung stehen und dann wird das Ganze fest. Komisch, aber war. (J. Chem. Phys. 121 (2004) 5031)
[Chemische Physik]
:: Peter 21:18 :: link ::
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Winzgitarre
Kohlenstoff-Nanoröhren sind schon was Erstaunliches. Sie sind Röhren aus Kohlenstoffatomen, deren Wände aus nur einer oder einigen wenigen Atomlagen bestehen und deren Dicke auch nur ein paar Dutzend Atomdurchmesser beträgt. Dabei können sie ziemlich lang werden - bis in den Mikrometer.
Forscher an der Cornell Universität haben es geschafft, eine solche Nanoröhre einzuspannen und zum Schwingen zu bringen - wie eine Gitarren-Saite. Schwierig ist es die Röhren einerseits gezielt zum Schwingen zu bringen und dann auch festzustellen, dass und wie sie schwingen. Geschafft haben sie das durch einen Trick indem sie einen Transistor aus der Nanoröhre gebaut haben. Die Nanoröhre ist dabei mit ihren Enden an zwei der drei Elektroden des Transistors angeschlossen. Die dritte Elektrode - das Gate - steuert den Stromfluss durch die Röhre. Mit diesem Stromfluss konnten sie feststellen, ob und wie die Röhre schwingt. Durch die Spannung am Gate konnten sie die (mechanische) Spannung der Saite einstellen - von schlabbrig durchhängend, über straff gespannt bis zu bretthart. Durch eine kleine Wechselspannung am Gate konnten sie dann die Saite zum schwingen bringen. Nur lange schwingen die Nano-Saiten nicht. Nach 80 bis 200 Schwingen ist Schluss. Zum Vergleich: eine normale Gitarrensaite, die 5 Sekunden beim Kammerton a schwingt hat über tausend Schwingungen gemacht. (Nature 431 (2004)284 )
[Nano ...]
:: Peter 21:56 :: link ::
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Die Schokoladenseite der Physik
Wie ist die Kristallstruktur von Schokolade? Dieser Frage, die sich wie eine Scherzfrage anhört, sind Kristallographen aus den Niederlanden nachgegangen. In Schokolade spielt die Kakaobutter eine sehr wichtige Rolle für die Konsistenz und Beschaffenheit. Die Umkristallisation von Kakaobutter ist einer der Gründe, warum Schokolade nach falscher oder zu langer Lagerung - ohne größere Geschmacksänderung - unansehnliche weiße Beläge kriegt. Mit Synchrotronstrahlung - Licht bzw. hier Röntgenstrahlung, erzeugt an einem Elektronenspeicherring - kann man sehr gut die Kristallstruktur von anorganischen und organischen Materialien bestimmen. Für einen Teil der Kakaobutter - dem Triglycerid 1,3-distearoyl-2-oleoylglycerol; C57H108O6 - konnten die Forscher von der Universität Amsterdam nun die Kristallstruktur bestimmen. Damit kann man besser die Entstehung des weißen Belags auf der Schokolade verstehen und erste kommerzielle Anwendungen gibt es auch schon. (Peschar et al., J. Phys. Chem., im Druck)
[Chemische Physik]
:: Peter 22:10 :: link ::
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Kernchemie
Eigentlich sind die Eigenschaften der Atomkerne ziemlich unveränderlich, egal in welcher Umgebung sie sich befinden. Z.B. ist die Halbwertszeit immer die gleiche, egal ob das Atom in einer chemischen Bindung ist, ionisiert ist oder in der Gasphase. Bisher dachte man das wenigstens. Japanische Physiker haben nun untersucht, wie sich die Halbwertszeit von Beryllium-7 (7Be) ändert, wenn man es in ein Fulleren Molekül (C60) einbaut. Die spezielle Elektronenverteilung in C60 macht es möglich, die Halbwertszeit um fast 1% zu verringern. Möglich ist das durch den speziellen Zerfall den 7Be macht: Aus der Elektronenhülle fängt der Atomkern ein Elektron ein und sendet dafür ein Neutrino aus. Danach wird in 10% der Fälle ein Gamma-Quant ausgesandt. Die werden dann gezählt und daraus die Halbwertszeit bestimmt. Das schwierigste an dem Experiment war wahrscheinlich, das 7Be in den Fullerenkäfig reinzukriegen. (Phys. Rev. Lett. 93 (2004) 112501)
[Kernphysik]
:: Peter 22:08 :: link ::
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Magnet im Fluss
Magnetfelder in rotierenden, elektrisch leitfähigen Flüssigkeiten ist mit das Komplizierteste, was man in der Physik machen kann. In vielen physikalischen Systemen ist aber genau diese Magnetohydrodynamik wichtig. Z.B. dreht die Erde sich und im Inneren ist sie zum Teil flüssig und Magnetfelder gibt es auch. In Sternen und Gasplaneten sind auch Magnetfelder vorhanden und die Rotation der Gase in den Sternen und Planeten ist zudem auch kompliziert. Auch in Gaswolken um rotierende Sterne sind Magnetfelder da und das Gas ist oft ionisiert und dreht sich.
Physikern von der Universität Maryland ist dazu ein wichtiges Experiment gelungen, bei dem sie zum ersten Mal "magnetische Instabilitäten" in einer rotierenden Flüssigkeit beobachtet haben. In eine Hohlkugel haben sie flüssiges Natrium getan und darin eine weitere Kugel rotieren lassen. Dann haben sie ein statisches Magnetfeld angelegt. Bei bestimmten Verhältnissen der Rotationsgeschwindigkeit zum Magnetfeld zeigten sich charakteristische Magnetfeldmuster im Natrium. Mehr noch - die Strömung in der Flüssigkeit kann turbulent sein und die Muster entstehen trotzdem. Weitere Experimente dieser Art können helfen, besser zu Verstehen, wie z.B. das Erdmagnetfeld entsteht und stabil bleibt oder wie Gaswolken um Sterne herum durch die Ausbildung der magnetischen Muster in sich zusammenfallen. (Sisan et al., Phys. Rev. Lett. , im Druck)
[Magnetismus]
:: Peter 22:54 :: link ::
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Erde ein Gasplanet?
Im Erdmantel kann Methan auf völlig anorganische Art und Weise entstehen. Das haben Geophysiker in den USA experimentell nachgewiesen. In einer Diamanten-Stempel-Zelle haben sie Drücke von bis zu 110 000 Atmosphären und 1500° C in einem Gemisch aus Eisenoxid, Calciumcarbonat und Wasser erzeugt. Die Verhältnisse entsprechen denen im Erdmantel. Entstanden ist Methan. Nun kann man anfangen zu spekulieren. Erzeugt die Erde Methan in größeren Mengen selber? Kommt das Methan bis zu Erdkruste? Ist das vielleicht eine mögliche Energiereserve? Wird vielleicht sogar Erdöl in Erdmantel so erzeugt? (H. Scott, Proc. Natl. Acad. Sci., im Druck)
[Geophysik]
:: Peter 20:17 :: link ::
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Magisches Silber
Metallcluster sind Moleküle aus einigen wenigen bis einigen hundert Atomen. Herstellen kann man sie, indem man Metall verdampft. Im Metalldampf finden sich dann die kleinen Klumpen. Interessant sind sie, weil sie ein Zwischending zwischen Festkörper und Molekül sind. Experimentell sind sie schwierig zu untersuchen, weil man sie nicht 'festhalten' kann. Von der theoretischen Seite sind sie schwierig zu behandeln, weil sie viel zu viele Teilchen enthalten, aber zu wenig um die Methoden der Festkörperphysik oder der statistischen Physik anwenden zu können.
Eine schöne theoretische Vorhersage in der Clusterphysik haben Physiker aus It alien und Frankreich nun gemacht. Sie haben ausgerechnet, daß Cluster aus Nickel oder Kupfer, die eine Hülle aus Silberatomen haben besonders stabil sind - und die Nickelcluster sind zudem magnetisch. Nun sind die Experimentalphysiker an der Reihe, zu zeigen, daß die erst kürzlich erzeugten Cluster auch wirklich so stabil sind.(Phys. Rev. Lett. 93 (2004) 105503)
[Nano ...]
:: Peter 21:00 :: link ::
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Grid-Computing
Elemtarteilchenphysiker brauchen nicht nur riesige Beschleunigeranlagen, sondern auch riesige Computerleistungen um die anfallenden Datenmengen zu bearbeiten. Supercomputer können zwar schnell rechnen, aber lösen nur ein Teil des Problems. Einerseits müssen die riesigen Datenmengen gespeichert werden, andererseits müssen die Daten für die überall in der Welt verstreuten Physiker zugänglich sein und die Rechnerleistung sollte möglichst immer zur Verfügung stehen.
Am europäischen Forschungszentrum CERN wird das Problem in ein paar Jahren besonders akut, wenn der große neue Beschleunigerring, der Large-Hadron-Collider, in Betrieb geht. Die Lösung die man CERN gewählt hat, ist ein Computer-Grid aufzubauen. Dazu werden mehrere zehntausend Computer zusammen geschaltet und der gesamte Speicher und die gesamte Rechnerleistung gemeinsam genutzt. Zudem kann der einzelne Wissenschaftler an einem Rechner auf diese Rechnerleistung und die gespeicherten Daten zugreifen.
Die britische Gruppe der Cern Grid-Computing Kollaboration hat nun einen wichtigen Meilenstein erreicht. 6000 Computer an 78 Standorten konnten zum ersten permanenten Grid zusammen geschaltet werden, das richtige Wissenschaft macht.
[Computer und Physik]
:: Peter 22:31 :: link ::
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Geht doch gar nicht!
Es gibt einen ziemlich komischen Zustand von Flüssigkeiten, den man suprafluid nennt. In einer suprafluiden Flüssigkeit haben die Atome alle den gleichen quantenmechanischen Zustand. Eine Konsequenz ist, daß man die Flüssigkeit viel schwerer in Rotation versetzen kann. Wenn man mit einem Löffel in einer Tasse mit suprafluiden Helium rührt, fängt des Helium sich nicht an zu drehen. Allerdings passiert das erst nahe dem absoluten Nullpunkt, d.h. bei fast -273° Celsius.
Komisch genug. Nun haben Physiker aus den USA eine Vermutung bestätigt, die sie schon Anfang des Jahres hatten: bei festem, also gefrorenem Helium tritt genau der gleiche Effekt auf. Zwar haben sie keinen Löffel genommen, sondern haben einen Behälter mit festem Helium in Rotation versetzt, aber der Effekt war der gleiche ein kleiner Teil des festen Heliums hat nicht an der Rotation teilgenommen. Wie das gehen soll, erscheint allerdings noch ziemlich schleierhaft. Eine Theorie aus den 60er besagte, daß Gitterfehlstellen (fehlende Kristallgitteratome) suprafluid werden können. Vielleicht ergibt sich daraus eine Erklärung für das Experiment. Und wie soll der neue Zustand genannt werden? Suprafest? Suprasolid? Supersolid? Superfest? (E. Kim und M. H. W. Chan Sciencexpress 02.09.2004)
[Bose-Einstein]
:: Peter 22:43 :: link ::
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Weltmarkt für 5 Computer
Eine schöne Sammlung von Zitaten von Wissenschaftlern, Technikern und aus Zeitungen über die Unmöglichkeit heute längst realisierter Erfindungen findet man hier (pdf). Das Zitat oben stammt von Thomas Watson, Chef von IBM, 1943. Am schönsten finde ich ja:
Flugmaschinen, die schwerer als Luft sind, sind ein Ding der Unmöglichkleit.
Lord Kelvin, Britischer Physiker und Präsident der britischen Royal Society, 1895.
Mehr Zitate findet man auch hier , hier , hier und hier.
[Wissenschaftler]
:: Peter 23:02 :: link ::
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