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Unsterbliche Quantenteilchen

21.06.2019

Theoretische Physiker der Technischen Universität München und des Instituts für Physik komplexer Systeme. Max Planck entdeckte, dass Dinge, die im Alltag undenkbar erscheinen, auf mikroskopischer Ebene möglich sind.

"Bisher ging man davon aus, dass Quasiteilchen in wechselwirkenden Quantensystemen nach einer gewissen Zeit zerfallen. Jetzt wissen wir, dass das Gegenteil der Fall ist: Starke Wechselwirkungen können den Zerfall sogar ganz stoppen", erklärt Frank Pollmann, Professor für Theoretische Festkörperphysik an der Technischen Universität Universität München. Ein Beispiel für solche Quasiteilchen ist ein Phonon – ein Quant der Schwingungsbewegung von Kristallatomen.

Das Konzept der Quasiteilchen wurde vom Physiker und Nobelpreisträger Lev Davydovich Landau erfunden. Er beschrieb damit die kollektiven Zustände vieler Teilchen, genauer gesagt ihre Wechselwirkungen unter dem Einfluss elektrischer oder magnetischer Kräfte. Aufgrund dieser Wechselwirkung wirken mehrere Teilchen wie eins.

Physikalisch gesehen ist diese Schwingung eine Welle, die in Materie umgewandelt wird, was nach dem quantenmechanischen Welle-Teilchen-Dualismus möglich ist. Daher verletzen unsterbliche Quasiteilchen nicht den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik. Ihre Entropie bleibt konstant und der Zerfall wird gestoppt.

Diese Entdeckung erklärt auch Phänomene, die Wissenschaftler bisher verblüfft haben. Experimentalphysiker haben gemessen, dass die magnetische Verbindung Ba3CoSB2O9 überraschend stabil ist. Verantwortlich dafür sind magnetische Quasiteilchen – Magnonen. Andere Quasi-Teilchen – Rotonen – sorgen dafür, dass Helium, ein Gas auf der Erdoberfläche, beim absoluten Nullpunkt zu einer Flüssigkeit wird, die unbegrenzt fließen kann.

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Neueste Nachrichten aus Wissenschaft und Technik, neue Elektronik:

Die Existenz einer Entropieregel für die Quantenverschränkung wurde nachgewiesen 09.05.2024

Die Quantenmechanik überrascht uns immer wieder mit ihren mysteriösen Phänomenen und unerwarteten Entdeckungen. Kürzlich stellten Bartosz Regula vom RIKEN Center for Quantum Computing und Ludovico Lamy von der Universität Amsterdam eine neue Entdeckung vor, die sich mit der Quantenverschränkung und ihrem Zusammenhang mit der Entropie befasst. Quantenverschränkung spielt eine wichtige Rolle in der modernen Quanteninformationswissenschaft und -technologie. Aufgrund der Komplexität seiner Struktur ist es jedoch schwierig, es zu verstehen und zu verwalten. Die Entdeckung von Regulus und Lamy zeigt, dass die Quantenverschränkung einer Entropieregel folgt, die der für klassische Systeme ähnelt. Diese Entdeckung eröffnet neue Perspektiven im Bereich der Quanteninformationswissenschaft und -technologie und vertieft unser Verständnis der Quantenverschränkung und ihrer Verbindung zur Thermodynamik. Die Ergebnisse der Studie weisen auf die Möglichkeit der Reversibilität von Verschränkungstransformationen hin, was ihre Verwendung in verschiedenen Quantentechnologien erheblich vereinfachen könnte. Eine neue Regel öffnen ... >>

Mini-Klimaanlage Sony Reon Pocket 5 09.05.2024

Der Sommer ist eine Zeit der Entspannung und des Reisens, doch oft kann die Hitze diese Zeit zu einer unerträglichen Qual machen. Lernen Sie ein neues Produkt von Sony kennen – die Mini-Klimaanlage Reon Pocket 5, die verspricht, den Sommer für ihre Benutzer angenehmer zu gestalten. Sony hat ein einzigartiges Gerät vorgestellt – den Reon Pocket 5 Mini-Conditioner, der an heißen Tagen für Körperkühlung sorgt. Damit können Benutzer jederzeit und überall Kühle genießen, indem sie es einfach um den Hals tragen. Diese Mini-Klimaanlage ist mit einer automatischen Anpassung der Betriebsmodi sowie Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren ausgestattet. Dank innovativer Technologien passt Reon Pocket 5 seinen Betrieb an die Aktivität des Benutzers und die Umgebungsbedingungen an. Benutzer können die Temperatur einfach über eine spezielle mobile App anpassen, die über Bluetooth verbunden ist. Darüber hinaus sind speziell entwickelte T-Shirts und Shorts erhältlich, an denen ein Mini-Conditioner angebracht werden kann. Das Gerät kann oh ... >>

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

Auf der Venus wurde eine neue Art tektonischer Aktivität entdeckt 08.04.2018

Eine Gruppe von Planetenwissenschaftlern unter der Leitung von Richard Ghail vom Imperial College London hat Anzeichen einer neuen Art tektonischer Aktivität auf der Venus entdeckt und über die jährliche Konferenz zur Erforschung des Mondes und anderer Planeten in den Woodlands, Texas (USA), berichtet.

Bisher glaubte man, dass die Venus wie der Mars eine monolithische Kruste hat. Eine Analyse von Fotos, die in den 90er Jahren von der NASA-Raumsonde Magellan aufgenommen wurden, zeigte jedoch, dass dies keineswegs der Fall ist.

Der Fokus von Gale und Kollegen lag auf zwei Bereichen der Venusoberfläche, die terrestrischen Ebenen im Landesinneren ähneln. Wissenschaftler nannten diese Venusebenen Nuwa Campus und Lada Campus. Es stellte sich heraus, dass beide von Graten und Verwerfungen umgeben sind. Auf der Erde entspricht ein solches Relief Kontaktzonen zwischen zwei tektonischen Krustenplatten.

Zunächst wird die Kruste der Venus jedoch offenbar in weitere Teile gespalten. Und zweitens ist die Bewegung dieser Teile, anders als die tektonischen Platten der Erde, eng miteinander verbunden: Sie schieben, tauschen ihren Platz und rotieren relativ zueinander. Der Grund für eine so hohe tektonische Aktivität auf der Venus liegt offenbar in den hohen Temperaturen (durchschnittlich 462 ° C) auf ihrer Oberfläche, die die Konvektion in den oberen Schichten des Mantels verstärken.

Wir sehen also eine dritte Art tektonischer Aktivität, die sich von der Situation sowohl auf der Erde als auch auf dem Mars unterscheidet. Bisher glaubten Wissenschaftler, dass es für Planeten mit fester Hülle nur diese beiden Möglichkeiten gibt.

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