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Tropfen der Quantenmechanik

03.01.2018

Ein Team von Physikern des Institute of Photonic Sciences (ICFO) in Barcelona, Spanien, hat Flüssigkeitströpfchen geschaffen, die 100 Millionen Mal kleiner sind als gewöhnliche Wassertröpfchen und die den Gesetzen der seltsamen Quantenmechanik gehorchen. Die Tröpfchen wurden an den Knoten einer optischen Gitterfalle aus Laserstrahlen erzeugt, und selbst in solch einem mikroskopischen Maßstab zeigten sie alle grundlegenden Eigenschaften von Flüssigkeitströpfchen – ihre Form und ihr Volumen unabhängig von der Temperatur beizubehalten. Die Tröpfchen dieser Quantenflüssigkeit waren jedoch viel dichter als alle anderen Flüssigkeitströpfchen, die unter normalen Bedingungen existieren.

Um Quantenflüssigkeitströpfchen zu erzeugen, kühlten spanische Wissenschaftler ein aus Kaliumatomen bestehendes Gas auf eine Temperatur von -273,15 Grad Celsius ab. Bei dieser Temperatur bildeten die Atome ein Bose-Einstein-Kondensat, einen Zustand der Materie, in dem alle ihre Atome auf Quantenebene miteinander synchronisiert sind, wodurch sich das gesamte Kondensat wie ein großes Atom verhält, das nur den Gesetzen unterliegt der Quantenphysik.

Kombinierten die Forscher zwei unabhängige Kondensate, bildeten sie Tröpfchen einer Quantenflüssigkeit. Wissenschaftlern ist etwas Ähnliches zuvor gelungen, die Substanz dieser Tröpfchen wurde durch die Kräfte der elektromagnetischen Wechselwirkungen zwischen Molekülen verbunden. Im Gegensatz dazu behielten die von den spanischen Wissenschaftlern erhaltenen Tröpfchen ihre Form aufgrund des Phänomens der "Quantenfluktuationen".

Quantenfluktuationen sind eine Folge der Heisenbergschen Unschärferelation, wonach Quantenteilchen keine fest definierten Parameter haben. Ihre Parameter wie Energieniveau, Position und Orientierung im Raum lassen sich nur mit Wahrscheinlichkeiten beschreiben. Und wenn wir diese Wahrscheinlichkeiten der aktuellen Position von Quantenteilchen, Geschwindigkeiten und Richtungen ihrer Bewegung nehmen, können wir die Größe ihrer Wechselwirkungen berechnen, die sich in Form von Druck manifestiert. Aber das Interessanteste ist, wenn wir die Kraft und den Druckvektor aller Quantenteilchen addieren, dann wird eine ungewöhnliche Tatsache offenbart, die Teilchen ziehen sich stärker an, als sie sich abstoßen. Und genau aufgrund dieser Anziehungskraft verbinden sie sich zu Tröpfchen einer Quantenflüssigkeit, die ihre Form behalten können.

Von Wissenschaftlern durchgeführte Messungen haben gezeigt, dass Tröpfchen einer Quantenflüssigkeit aus Kaliumatomen in höherem Maße flüssig sind als Tröpfchen einer gewöhnlichen superflüssigen Flüssigkeit, beispielsweise flüssigem Helium. In Bezug auf den Fließindex und andere grundlegende Parameter von Flüssigkeiten übertrifft eine Quantenflüssigkeit jede superfluide Flüssigkeit um zwei bis acht Größenordnungen, was Physikern zahlreiche Möglichkeiten eröffnet, Experimente mit einer Quantenflüssigkeit durchzuführen.

Quantenflüssigkeitströpfchen haben jedoch einige Grenzen, die ihre Anwendungen einschränken. Wenn beispielsweise die Anzahl der Atome in einem Tröpfchen einen bestimmten Wert überschreitet, kollabiert das Tröpfchen und die Quantenflüssigkeit verwandelt sich in ein Gas, das wie jede andere gasförmige Substanz dazu neigt, den gesamten verfügbaren Raum auszufüllen.

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Kabelloser Lautsprecher Samsung Music Frame HW-LS60D 06.05.2024

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Eine neue Möglichkeit, optische Signale zu steuern und zu manipulieren 05.05.2024

Die moderne Welt der Wissenschaft und Technik entwickelt sich rasant und jeden Tag tauchen neue Methoden und Technologien auf, die uns in verschiedenen Bereichen neue Perspektiven eröffnen. Eine dieser Innovationen ist die Entwicklung einer neuen Methode zur Steuerung optischer Signale durch deutsche Wissenschaftler, die zu erheblichen Fortschritten auf dem Gebiet der Photonik führen könnte. Neuere Forschungen haben es deutschen Wissenschaftlern ermöglicht, eine abstimmbare Wellenplatte in einem Wellenleiter aus Quarzglas zu schaffen. Dieses auf der Verwendung einer Flüssigkristallschicht basierende Verfahren ermöglicht es, die Polarisation des durch einen Wellenleiter fließenden Lichts effektiv zu ändern. Dieser technologische Durchbruch eröffnet neue Perspektiven für die Entwicklung kompakter und effizienter photonischer Geräte, die große Datenmengen verarbeiten können. Die durch die neue Methode bereitgestellte elektrooptische Steuerung der Polarisation könnte die Grundlage für eine neue Klasse integrierter photonischer Geräte bilden. Dies eröffnet große Chancen für ... >>

Primium Seneca-Tastatur 05.05.2024

Tastaturen sind ein fester Bestandteil unserer täglichen Arbeit am Computer. Eines der Hauptprobleme für Nutzer ist jedoch der Lärm, insbesondere bei Premium-Modellen. Doch mit der neuen Seneca-Tastatur von Norbauer & Co könnte sich das ändern. Seneca ist nicht nur eine Tastatur, es ist das Ergebnis von fünf Jahren Entwicklungsarbeit, um das perfekte Gerät zu schaffen. Jeder Aspekt dieser Tastatur, von den akustischen Eigenschaften bis hin zu den mechanischen Eigenschaften, wurde sorgfältig durchdacht und ausbalanciert. Eines der Hauptmerkmale von Seneca sind seine leisen Stabilisatoren, die das bei vielen Tastaturen auftretende Geräuschproblem lösen. Darüber hinaus unterstützt die Tastatur verschiedene Tastenbreiten, sodass sie für jeden Benutzer bequem ist. Obwohl Seneca noch nicht käuflich zu erwerben ist, ist die Veröffentlichung für Spätsommer geplant. Seneca von Norbauer & Co setzt neue Maßstäbe im Tastaturdesign. Ihr ... >>

Das höchste astronomische Observatorium der Welt wurde eröffnet 04.05.2024

Die Erforschung des Weltraums und seiner Geheimnisse ist eine Aufgabe, die die Aufmerksamkeit von Astronomen aus aller Welt auf sich zieht. In der frischen Luft der hohen Berge, fernab der Lichtverschmutzung der Städte, enthüllen die Sterne und Planeten ihre Geheimnisse mit größerer Klarheit. Mit der Eröffnung des höchsten astronomischen Observatoriums der Welt – dem Atacama-Observatorium der Universität Tokio – wird eine neue Seite in der Geschichte der Astronomie aufgeschlagen. Das Atacama-Observatorium auf einer Höhe von 5640 Metern über dem Meeresspiegel eröffnet Astronomen neue Möglichkeiten bei der Erforschung des Weltraums. Dieser Standort ist zum höchstgelegenen Standort für ein bodengestütztes Teleskop geworden und bietet Forschern ein einzigartiges Werkzeug zur Untersuchung von Infrarotwellen im Universum. Obwohl der Standort in großer Höhe für einen klareren Himmel und weniger Störungen durch die Atmosphäre sorgt, stellt der Bau eines Observatoriums auf einem hohen Berg enorme Schwierigkeiten und Herausforderungen dar. Doch trotz der Schwierigkeiten eröffnet das neue Observatorium den Astronomen vielfältige Forschungsperspektiven. ... >>

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L7987 - asynchroner 61V 3A DC/DC-Regler mit Strombegrenzung 20.06.2015

STMicroelectronics stellt die DC/DC-Abwärtswandler L7987 und L7987L mit integriertem Schalter vor. Ein Merkmal dieser Mikroschaltungen ist der eingebaute einstellbare Ausgangsstrombegrenzer.

Der Ausgangsspannungsbereich kann von 0,8 bis 61 V reichen, der Ausgangsstrom beträgt bis zu 3 A (L7987) und bis zu 2 A (L7987L), und ein weiter Eingangsspannungsbereich von 4,5 V bis 61 V ermöglicht den Einsatz dieser Mikroschaltung in der Industrie Systeme, Automobilindustrie und Sicherheitssysteme.

Um die Arbeitseffizienz zu erhöhen, wurde eine spezielle Steuerung (VBIAS) eingeführt, die es dem Konverter ermöglicht, bei niedrigen Lasten effizient zu arbeiten. Mikroschaltkreise haben auch Steuereingänge: ENABLE - Deaktivieren des Mikroschaltkreises und SoftStart (SS) - Soft-Aktivierung.

Die zusätzliche Steuerung des internen Oszillators der Mikroschaltung über die FSW- und SYNCH-Eingänge ermöglicht es Ihnen, Systeme mit minimalem Rauschen und minimaler Ausgangsspannungswelligkeit zu erstellen.

Technische Eigenschaften:

Ausgangsstrom: bis 2 A für L7987L, bis 3 A für L7987;
Großer Eingangsspannungsbereich: 4,5...61 V;
Eingebauter Schaltwiderstand Rdc(on): 300 mΩ (L7987L) und 250 mΩ (L7987);
Schaltfrequenzeinstellung Fsw: 250 kHz...1,5 MHz;
Geringer Eigenverbrauch im SHD-Modus: 11 µA;
Geringer Eigenverbrauch im Leerlauf: 1 mA;
Einstellbare Ausgangsspannung im Bereich: 0,8...61 V;
Möglichkeit der externen Synchronisation;
Einstellbare SoftStart-Zeit;
Ausgangsstromeinstellung (Begrenzungsmodus);
Wirkungsgradregelung bei geringer Stromaufnahme durch die Last;
Meldeausgang PGut;
Scannen der Ausgangsspannung;
Eingebauter Kurzschlussschutz;
Eingebauter Temperaturschutz.

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