Teilchen-Antiteilchen-Paar aus dem Vakuum. Kostenlose Neuigkeiten aus der technischen Bibliothek

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Vakuum-Teilchen-Antiteilchen-Paar

18.02.2022

Zum ersten Mal in der Geschichte haben Wissenschaftler der Universität Manchester direkte experimentelle Beobachtungen des sogenannten Schwinger-Effekts gemacht, eines subtilen Effekts, der nur im Bereich hochenergetischer kosmischer Ereignisse wie Supernova-Explosionen oder Neutronensternkollisionen auftreten kann und Schwarze Löcher. Durch das Anlegen von elektrischen Strömen mit sehr hohem Potenzial an speziell entworfene Graphengeräte konnten Wissenschaftler Teilchen-Antiteilchen-Paare buchstäblich aus dem Nichts, aus einem tiefen Vakuum, erzeugen.

Nach bestehenden Theorien ist Vakuum ein völlig leerer Raum, in dem sich keine Materie und sogar Elementarteilchen befinden. Der Nobelpreisträger Julian Schwinger sagte jedoch vor 70 Jahren voraus, dass die stärksten elektrischen und magnetischen Felder die Basis des Vakuums (Raum-Zeit-Kontinuum) durchbrechen könnten, was zum spontanen Auftreten von Teilchen-Antiteilchen-Paaren, den sogenannten Schwinger-Paaren, führen könnte.

Ein solcher Effekt erfordert die Beteiligung von Kräften auf wahrhaft kosmologischen Skalen - Magnetfelder, die in ihrer Stärke mit den Feldern von Magnetaren vergleichbar sind, oder elektrische Potentiale, die aus Kollisionen hochenergetischer kompakter Weltraumobjekte entstehen. Die Untersuchung solcher Prozesse und Phänomene ist eine der Hauptrichtungen der modernen Physik, und für die Durchführung solcher Studien ist bereits der Bau neuer Hochenergie-Beschleunigeranlagen geplant.

Ein Forschungsteam aus Manchester unter der Leitung des Nobelpreisträgers Professor Sir Andrew Game hat jedoch Graphen verwendet, um mithilfe des Schwinger-Effekts Positron-Elektron-Paare zu erzeugen.

Wissenschaftler haben eine Reihe von Geräten aus Graphen hergestellt, wie z. B. schmale Verbindungen und Übergitter, mit denen die stärksten elektrischen Felder in einem ziemlich einfachen Aufbau erzeugt wurden, der auf einen typischen Schreibtisch passt. Und die Wissenschaftler konnten das Auftreten von Paaren von Elektronen und Elektronenlöchern, die eine Art festes Analogon des Positrons sind, deutlich beobachten. Gleichzeitig stimmten alle Merkmale des Herstellungsprozesses von Teilchen und Antiteilchen vollständig mit den bestehenden theoretischen Vorhersagen überein.

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Mini-Klimaanlage Sony Reon Pocket 5 09.05.2024

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Energie aus dem Weltraum für Raumschiff 08.05.2024

Mit dem Aufkommen neuer Technologien und der Entwicklung von Raumfahrtprogrammen wird die Erzeugung von Solarenergie im Weltraum immer machbarer. Der Leiter des Startups Virtus Solis teilte seine Vision mit, mit dem Raumschiff von SpaceX Orbitalkraftwerke zu bauen, die die Erde mit Strom versorgen können. Das Startup Virtus Solis hat ein ehrgeiziges Projekt zur Schaffung von Orbitalkraftwerken mit dem Starship von SpaceX vorgestellt. Diese Idee könnte den Bereich der Solarenergieerzeugung erheblich verändern und sie zugänglicher und kostengünstiger machen. Der Kern des Plans des Startups besteht darin, die Kosten für den Start von Satelliten ins All mithilfe von Starship zu senken. Es wird erwartet, dass dieser technologische Durchbruch die Solarenergieproduktion im Weltraum gegenüber herkömmlichen Energiequellen wettbewerbsfähiger machen wird. Virtual Solis plant den Bau großer Photovoltaikmodule im Orbit und nutzt Starship für die Lieferung der notwendigen Ausrüstung. Allerdings eine der größten Herausforderungen ... >>

Neue Methode zur Herstellung leistungsstarker Batterien 08.05.2024

Mit der Entwicklung der Technologie und dem zunehmenden Einsatz von Elektronik wird die Frage der Schaffung effizienter und sicherer Energiequellen immer dringlicher. Forscher der University of Queensland haben einen neuen Ansatz zur Herstellung von Hochleistungsbatterien auf Zinkbasis vorgestellt, der die Landschaft der Energiebranche verändern könnte. Eines der Hauptprobleme herkömmlicher wiederaufladbarer Batterien auf Wasserbasis war ihre niedrige Spannung, die ihren Einsatz in modernen Geräten einschränkte. Doch dank einer neuen, von Wissenschaftlern entwickelten Methode konnte dieser Nachteil erfolgreich überwunden werden. Im Rahmen ihrer Forschung wandten sich Wissenschaftler einer speziellen organischen Verbindung zu – Catechol. Es erwies sich als wichtige Komponente, die die Stabilität der Batterie verbessern und ihre Effizienz steigern kann. Dieser Ansatz hat zu einer deutlichen Spannungserhöhung der Zink-Ionen-Batterien geführt und sie damit wettbewerbsfähiger gemacht. Laut Wissenschaftlern haben solche Batterien mehrere Vorteile. Sie haben b ... >>

Alkoholgehalt von warmem Bier 07.05.2024

Bier, eines der häufigsten alkoholischen Getränke, hat einen ganz eigenen Geschmack, der sich je nach Temperatur des Konsums verändern kann. Eine neue Studie eines internationalen Wissenschaftlerteams hat herausgefunden, dass die Biertemperatur einen erheblichen Einfluss auf die Wahrnehmung des alkoholischen Geschmacks hat. Die vom Materialwissenschaftler Lei Jiang geleitete Studie ergab, dass Ethanol- und Wassermoleküle bei unterschiedlichen Temperaturen unterschiedliche Arten von Clustern bilden, was sich auf die Wahrnehmung des alkoholischen Geschmacks auswirkt. Bei niedrigen Temperaturen bilden sich eher pyramidenartige Cluster, wodurch die Schärfe des „Ethanol“-Geschmacks abnimmt und das Getränk weniger alkoholisch schmeckt. Im Gegenteil, mit steigender Temperatur werden die Cluster kettenförmiger, was zu einem ausgeprägteren alkoholischen Geschmack führt. Dies erklärt, warum sich der Geschmack einiger alkoholischer Getränke, wie z. B. Baijiu, je nach Temperatur ändern kann. Die Erkenntnisse eröffnen Getränkeherstellern neue Perspektiven, ... >>

Zufällige Neuigkeiten aus dem Archiv

Es wurde ein Kristall geschaffen, der Licht besser bricht als alle Substanzen 02.07.2018

Ein Team von Wissenschaftlern und Ingenieuren unter der Leitung der University of Wisconsin-Madison und der University of Southern California (USA) hat einen Kristall geschaffen, der einen höheren Grad an optischer Anisotropie aufweist als alle anderen Festkörper auf der Erde, insbesondere für Infrarotlicht.

Um besser zu verstehen, was optische Anisotropie ist, platzieren Sie ein Stück durchsichtigen isländischen Spat (ein Mineral, eine Art Calcit) über einem Bild, und Sie werden sehen, dass das Bild verdoppelt ist. Dies liegt an einem Phänomen namens Doppelbrechung. In dieser Eigenschaft manifestiert sich die optische Anisotropie - der Unterschied in den optischen Eigenschaften des Mediums in Abhängigkeit von der Ausbreitungsrichtung des Lichts darin sowie von der Polarisation dieses Lichts. Lichtwellen im selben Strahl, die ein Material mit optischer Anisotropie passieren, werden je nach Polarisation – ein Maß für die Richtung, in der die Lichtwellen schwingen – mehr oder weniger abgebremst. Das menschliche Auge kann keine Polarisation erkennen, aber die Fähigkeit, die Schwingungsrichtung von Licht zu ändern, ist für LCD-Bildschirme, 3D-Filme, Laser und Filter für Kamera- und Videokameraobjektive unerlässlich. Die meisten Geräte, die die Polarisation von Licht verändern, basieren auf Materialien mit optischer Anisotropie.

Ein Mineral wie isländischer Spat hat eine gut ausgeprägte Doppelbrechung, aber in einem neuen Kristall, der von amerikanischen Wissenschaftlern geschaffen wurde, manifestiert sich diese Eigenschaft viel besser. Und viel besser als jede andere Substanz auf der Erde - etwa 50-100 mal, für den Infrarotbereich. Diese beeindruckende Fähigkeit beruht auf der einzigartigen Molekularstruktur des Kristalls, der aus langen Ketten von Atomen besteht, die in parallelen Reihen angeordnet sind. Mithilfe fortschrittlicher Computertechniken wählten die Forscher eine Reihe notwendiger Atome aus, züchteten sie im Labor und untersuchten sie sorgfältig.

Das neue Material hat aufgrund seiner Eigenschaften ein hohes Potenzial. Es kann in energiesparenden Photovoltaikzellen oder Leuchtdioden nützlich sein. In Zukunft wollen die Wissenschaftler weitere Eigenschaften des neuen Kristalls erforschen und arbeiten auch an der Entwicklung von Strategien, um das Material in großen Mengen zu synthetisieren.

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