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:: 28.4.05 ::
Fusion auf dem Wohnzimmertisch
Die kalte Kernfusion scheint ja doch eher eine wissenschaftliche Ente gewesen zu sein. Kernfusion auf dem Labortisch, ohne großen Reaktor oder Beschleuniger, geht aber doch. Das haben Physiker von der UCLA in Los Angeles gezeigt. Sie haben eine raffinierte, kleine Anordnung benutzt, um eine Spannung von 100 kV zu erzeugen. Herzstück ist ein LiTaO3-Kristall. LiTaO3 ist pyroelektrisch. D.h., wenn es erwärmt wird, baut sich zwischen den Seitenflächen des Kristall eine elektrische Spannung auf. Wenn man es richtig macht, kann die Spannung, wie in dem Experiment der amerikanischen Forscher, 100 kV betragen. Mit dieser Spannung können Deuterium-Atome (schwerer Wasserstoff) zuerst ionisiert und dann beschleunigt werden. Dann werden sie auf ein deuteriumhaltiges Ziel gelenkt. Dort findet eine Fusion von Deuteriumkernen statt, was sich durch die Entstehung von schnellen Neutronen bemerkbar macht. Zur Energieerzeugung ist diese Anordnung zwar kaum geeignet, allerdings stellt sie eine einfache Neutronenquelle dar, auch wenn die Ausbeute mit 800 Neutronen pro Sekunde doch noch sehr bescheiden ist.(Nature 434 (2005) 1115)
[Kernphysik]
:: Peter 22:50 :: link :: (0) comments ::
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Atmosphären-Detektor
Im Januar 2000 war Tom Jordan, vom pädagogischen Büro des Fermilab, gerade auf dem Rückweg von einer Konferenz in San Diego, wo er gerade seinen neuen Detektor für kosmische Strahlung Lehrern vorgestellt hatte. Jordan fuhr zum Flughafen um einen Nachtflug zurück nach Chicago zu nehmen. Jordan kam durch den Metalldetektor genauso wie auch in Chicago beim Hinflug. Nur das Röntgenbild des Kartons, in dem Jordan seinen Detektor für kosmische Strahlen transportierte, erregte die Aufmerksamkeit der Sicherheitsbeamte. "Ich überlegte eine Minute lang, wie ich denn nun erklären sollte, was in dem Karton ist.", sagte Jordan. " Ich erklärte dann, daß das ein Detektor für subatomare Teilchen sei, die sich durch die Atmossphäre bewegen. Jordan zeigte den Beamten die beiden Plastik-Szintillationszähler, die Photomultiplier und die Auslese-Elektronik. "Dann hat der Wachmann seinen Chef angerufen und ihm gesagt, daß hier jemand sei, der einen Atmosphärendetektor in das Flugzeug bringen wollte. Ich habe ihn aber nicht korrigiert. Schließlich wollte ich nach Hause. (Symmetry 2(3) (2005) p.6)
[Nicht ganz ernst]
:: Peter 22:18 :: link ::
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Neues vom Quark-Gluon-Plasma
Physiker vom CERN haben im Jahr 2000 behauptet, ein Quark-Gluon-Plasma (QGP) gefunden zu haben. Ein Quark-Gluon-Plasma ist ein neuer Zustand der Materie. Die Teilchen aus denen Protonen und Neutronen aufgebaut sind - die Quarks - und die Wechselwirkungsteilchen, die die Quarks und die Atomkerne zusammen hält - die Gluonen, bilden dabei einen furchtbar heißen Brei. Es gab aber doch recht große Zweifel, ob man im CERN tatsächlich genug Hinweise für das QGP gefunden hat. In Brookhaven hat man dann 2003 neue deutlichere Hinweise auf das QGP gesehen. Allerdings waren die Ergebnisse nicht sehr gut mit denen verträglich, die man am CERN gesehen hatte. Nun sind in Brookhaven neue Experimente gemacht worden, bei denen sich zeigte, daß sie anscheinend tatsächlich ein QGP gesehen haben. Es scheint aber weniger gasförmig zu sein, vielmehr scheint es eine fast perfekte Flüssigkeit zu sein. Und fast noch wichtiger, die neuen Experimente stehen im Einklang mit den früheren Ergebnissen aus Brookhaven - aber auch denen vom CERN. (Brahms, Phobos, Star and Phenix Collaborations, Nucl. Phys. A, eingereicht)
[Kernphysik]
:: Peter 21:34 :: link ::
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Zwei Nickel
Neben Eisen ist das bekannteste (ferro-)magnetische Element Nickel. Wie alle Metalle hat auch Nickel eine feste Anordnung der Atome - eine Kristallstruktur. Das Kristallgitter von Nickel besteht aus Würfeln, an deren Ecken die Nickelatome sitzen. Zusätzlich gibt es noch auf den Seitenflächen des Würfels jeweils ein Atom (das ist dann ein sogenanntes fcc-Gitter, d.h. face-centered-cubic). Nur in die Mitte will aber kein Nickelatom sitzen. Chinesischen Wissenschaftlern ist es nun aber gelungen, in die Mitte Nickelatome zu bringen. Allerdings ist dann auf den Seitenflächen kein Platz mehr. Das nennt man dann bcc-Gitter (body-centered-cubic). Eisen kristallisiert genau in der bcc-Struktur. Bleibt die Frage: Ist das neue Nickel - vom dem die Forscher aber nur hauchdünne Schichten auf einem Galliumarsenid-Substrat herstellen konnten - magnetisch? Es ist! Allerdinsg scheinen die magnetischen Eigenschaften gänzlich anders zu sein. Jedenfalls ist das eine weitere gute Möglichkeit, um theoretische Vorhersagen und Berechnungen im schwierigen Bereich des Magnetismus mit Experimenten vergleichen zu können. (Phys. Rev. Lett. 94 (2003) 137210)
[Materialwissenschaft]
:: Peter 21:47 :: link ::
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Goldherstellung
Gold wird hauptsächlich in Supernovae hergestellt. Dabei werden in schneller Folge Neutronen an leichtere Kerne angelagert (der sogenannte R-Prozeß). Durch Zerfälle der so entstehenden neutronenreichen Kerne und weitere Neutronenanlagerungen entstehen dann die ganzen schweren Kerne - und eben auch Goldatomkerne.
Eine Schlüsselstellung nimmt dabei der Zerfall von Nickel-78 ein. Dieser Kern hat fast doppelt so viele Neutronen wie Protonen. Dennoch ist er ziemlich stabil (er ist nämlich doppelt magisch). Auf der Erde ist er schwer herzustellen. In der GSI in Darmstadt hatte man gerade mal geschafft, drei solcher Kerne herzustellen. Ein amerikanisch-deutsches Forscherteam hat nun doch etwas mehr Nickel-78 Kerne hergestellt und konnten so die Halbwertszeit bestimmen. Die Überraschung war, daß die Halbwertszeit mit 0,11 Sekunden nur ein viertel so lang war, wie theoretisch vorhergesagt. Das heißt aber, daß die Entstehung der schweren Kerne in Supernovae schneller abläuft als bisher gedacht.(Phys. Rev. Lett. 94 (2005) 112501 )
[Kernphysik]
:: Peter 22:16 :: link ::
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Plutonium-Supraleiter
PuCoGa5 ist ein komisches Material. Einmal ist das radioaktive, künstlich hergestellte, giftige, zum Bombenbau geeignete Plutonium drin. Dann ist es supraleitend. Die Struktur ist die gleiche, wie andere ungewöhnliche supraleitende Materialien, die aber erst bei viel tieferen Temperaturen supraleitend werden (die sogenannten Heavy-Fermion-Supraleiter). PuCoGa5 wird schon 18,5 K supraleitend. Eine wichtige Frage ist: gehört das Zeug in die Gruppe der Hochtemperatursupraleiter? Hochtemperatursupraleiter sind Materialien, die zum Teil bei 100 K und mehr supraleitend werden. Allerdings weiß man immer noch nicht so richtig warum. Jetzt haben amerikanische Wissenschaftler herausgefunden, daß die Hochtemperatursupraleiter und PuCoGa5 viele Dinge gemeinsam haben. Ihre Schlussfolgerungen ist, daß die Mechanismen, die in den Hochtemperatursupraleitern die Supraleitung erzeugen, - die antiferromagnetischen Fluktuationen - auch in PuCoGa5 die Ursache sind. Das nährt die Hoffnung doch noch andere Materialien zu finden, in denen antiferromagnetische Kopplungen zur Supraleitung führen. (Nature 434 (2005) 622)
[Supraleitung]
:: Peter 22:21 :: link ::
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Vierfacher Kondo-Effekt
Viele Effekte in der Festkörperphysik sind schwer zu untersuchen, weil sie sich nur indirekt bemerkbar machen. Ein Beispiel ist der Kondo-Effekt. Bei diesem Effekt werden Elektronen an magnetischen Verunreinigungen in Metallen gestreut. Merken tut man das aber nur am elektrischen Widerstand. Früher konnte man solche Effekte nur schwer genauer untersuchen, weil man die Verunreinigungen nur wenig zielgerichtet erzeugen kann und der eigentliche Effekt nur indirekt meßbar ist. Mit der Nanotechnik kann man immer besser solche Effekte gezielt untersuchen. Auch den Kondo-Effekt kann man z.B. in Quantenpunkten - winzigen Halbleiterpünktchen - gezielt untersuchen.
Eine andere tolle Möglichkeit haben holländische Physiker entwickelt. Sie haben eine Kohlenstoff-Nanoröhre als "magnetische Störung" verwendet. Durch eine angelegte Spannung können die magnetischen Eigenschaften der Röhre gezielt geändert werden. Dann wird ein Strom durch die Röhre geschickt. Die Leitfähigkeit der Röhre gibt dann direkte Auskunft über den Kondoeffekt der dabei Auftritt. Mehr noch. Ein Elektron in der Kohlenstoff-Nanoröhre kann vier magnetische Zustände annehmen, nicht nur zwei wie die magnetischen Verunreinungen beim normalen Kondo-Effekt. (Nature 434 (2005) 484)
[Nano ...]
:: Peter 22:47 :: link ::
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