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optische Rakete

28.09.2018

Wissenschaftler der University of Nebraska-Lincoln (University of Nebraska-Lincoln) verwendeten intensive Laserlichtimpulse, um Elektronenplasmabündel zu erzeugen, die dann auf eine Geschwindigkeit nahe der Lichtgeschwindigkeit beschleunigt wurden. „Diese Plasmaklumpen können aufgrund der enormen Größe der Kräfte, die durch die Einwirkung von Licht auf das Plasma entstehen, als ‚optische Rakete‘ bezeichnet werden“, sagt Professor Donald Umstadter, die den Astronauten beim Start ins All beeinflussen.“

Die von Wissenschaftlern geschaffene „optische Rakete“ ist nicht nur ein praktisches Beispiel für die Nutzung der Kräfte, die Licht auf Materie ausüben kann. Dieser Effekt kann in Zukunft genutzt werden, um neue ultrakompakte Teilchenbeschleuniger und darauf basierende Geräte zu schaffen.

Unter normalen Bedingungen übt gewöhnliches Licht winzige Kräfte auf Objekte aus, an deren Oberflächen es absorbiert, gestreut oder gebrochen wird. Ein Beispiel für die Nutzung der Lichtkräfte ist das sogenannte „Sonnensegel“, mit dem kleine Raumfahrzeuge beschleunigt werden können, ohne dafür Treibstoff zu verbrauchen. Aufgrund der Tatsache, dass die durch Licht erzeugte Druckkraft jedoch sehr gering ist, beschleunigt ein Raumschiff mit einem Sonnensegel langsam und lange auf eine hohe Geschwindigkeit, über mehrere Einheiten oder Jahrzehnte.

Aber wenn Licht auf Materie einwirkt, kann auch eine andere Art von Kraft entstehen. Das passiert, wenn Licht einen sehr großen Intensitätsgradienten hat, und solche Kräfte werden zum Beispiel in optischen Pinzetten verwendet. Aber andererseits sind diese Kräfte von sehr geringer Bedeutung.

In ihren Experimenten fokussierten Wissenschaftler aus Nebraska einen Laserlichtstrahl auf eine Plasmawolke. Unter Lichteinfluss wurden dem Plasma Elektronen entzogen, die sich in Ausbreitungsrichtung der Lichtstrahlen bewegten. Dann wurden diese Elektronen aufgrund des Lichtgradienten auf den Gipfeln der Spitzen der "wandernden" optischen Wellen "eingefangen", was es ermöglichte, sie auf relativistische Geschwindigkeiten zu beschleunigen. Um diese Art der Beschleunigung umzusetzen, mussten die Wissenschaftler eine Technologie zur Überwachung und Steuerung der Anfangsphase sich ausbreitender optischer Wellen entwickeln, die die Grundlage zukünftiger ultrakompakter Elektronenbeschleuniger bilden wird.

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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, ... >>

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Wolken fallen auf Titan 03.04.2012

Wolken fallen auf Titan, weil auf diesem Saturnmond Frühling ist. Wie Robert West vom Jet Propulsion Laboratory auf der 42. Moon and Planetary Science Conference in Kalifornien sagte, zeigen die neuesten Daten der Cassini-Sonde einen starken Rückgang des Methannebels, der Titan umhüllt. Frühere Cassini-Bilder von Titan nahmen diese Wolkendecke etwa 500 km über der Oberfläche dieses Saturnmonds auf. Nach Bildern, die Ende Februar aufgenommen wurden, befinden sie sich jetzt in einer Höhe von 360 km, was ungefähr der Höhe entspricht, die 1981 von der Voyager aufgezeichnet wurde.

Titan hat auch Jahreszeiten, aber sein Jahr ist etwa dreißigmal länger als das der Erde. Als Cassini 2004 dort ankam, war auf Titan Winter, und Methanwirbel trieben Wolken auf. Diese Wolken bedeckten den gesamten Mond, mit Ausnahme seines Nordpols, wo der stärkste Wirbel tobte und die Wolken im Allgemeinen zur Seite trieb. Jetzt ist das Bild umgekehrt – der Methanschleier schrumpft stark um Titan und der Hauptwirbel beginnt sich an seinem Südpol zu bilden.

„Das sieht alles sehr beeindruckend aus", sagt ein weiterer Teilnehmer des Cassini-Projekts, John Spencer vom Southwestern Research Institute. „Sie sehen, wie sich diese Welt direkt vor Ihren Augen verändert, und zwar dramatisch und völlig unerwartet. Sie müssen nur hinsehen und warten was passiert als nächstes.

Wissenschaftler vermuten nicht ohne Grund, dass der beobachtete Wolkenfall eines der Merkmale des saisonalen Zyklus von Titan ist, aber sie können den Mechanismus dieses Falls noch nicht erklären.

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