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Optische Wellen mit Zeitumkehr

21.12.2020

Physiker haben eine neue Technik vorgestellt, mit der sie die Zeitumkehr optischer Wellen demonstrieren. Die Entdeckung wird auf dem Gebiet der Telekommunikation und der biomedizinischen Bildgebung hilfreich sein.

Die Zeit umzukehren bedeutet in der Physik nicht, „zurück in die Zukunft“ zu reisen. Diese Eigenschaft bedeutet, dass Sie die Bewegung der Welle auf ihrem Weg in die entgegengesetzte Richtung verfolgen können, als ob wir einen Film im Rücklauf ansehen würden. Stellen Sie sich vor, wir hätten einen schweren Gegenstand in den Pool geworfen. Gleichzeitig würden wir einen Wasserspritzer und die Bildung von Wellen auf seiner Oberfläche sehen, die schließlich abklingen würden. Wenn nun zeitumgekehrte Wellen in den Pool geschickt werden, summieren sie sich schließlich und bilden das Spritzen, das wir beobachtet haben, nachdem ein schwerer Gegenstand in den Pool gefallen ist.

Für elektromagnetische Wellen im sichtbaren Bereich im dreidimensionalen Raum wurde eine solche Umkehr bisher nicht beobachtet. Dies gelang Wissenschaftlern der University of Queensland und der Nokia Bell Labs. Sie haben ein Gerät entwickelt, mit dem Sie die Lichtbewegung im Raum mithilfe von Glasfasern steuern können.

Es ist extrem schwierig, Licht zu kontrollieren und zeitlich umzukehren, da diese Prozesse mit elektromagnetischen Wellen innerhalb von Billionstelsekunden ablaufen.

Um die Essenz der Entwicklung zu verstehen, schlagen die Forscher vor, sich die Lichtbewegung durch den Nebel vorzustellen. Am Anfang ist das Licht ein konzentrierter Strahl, aber im Nebel beginnt es sich zu streuen und erreicht uns in dieser Form. Die Aufgabe der Forscher bestand darin, das gesamte so gestreute Licht zu sammeln und seinen Rückweg durch Fokussierung auf einen Punkt wiederherzustellen.

Der neue Aufbau machte es erstmals möglich, eine optische Welle zeitlich umzukehren. Diese Fähigkeit zur Steuerung der Lichtausbreitung wird für viele Anwendungen nützlich sein, von der Abbildung und Erfassung von Objekten mit elektromagnetischen Wellen bis hin zur Erzeugung sehr intensiver Laserstrahlen.

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Energie aus dem Weltraum für Raumschiff 08.05.2024

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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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Der Schaden von Musik vor dem Schlafengehen 27.06.2021

Michael Scullin, Professor für Psychologie und Neurowissenschaften an der Baylor University, führte eine Studie über Schlafmuster durch. In seiner Arbeit untersuchte Dr. Scullin die Beziehung zwischen Musikgenuss vor dem Schlafengehen und der Schlafqualität. Hauptthema der Studie war das Phänomen der „Ohrwürmer“: obsessive Wiederholungen der immer gleichen Melodie, die sich in unserem Kopf „festsetzt“ und unwillkürlich immer wieder durchs Gehirn scrollt.

Normalerweise können wir dies tagsüber bemerken, aber Dr. Scullin hat bewiesen, dass uns das gleiche Problem im Schlaf passiert. Gleichzeitig verschlechtert sich die Schlafqualität und bringt dem Körper nicht den richtigen Nutzen.

Der Wissenschaftler stützte seine Schlussfolgerungen auf Experimente mit Freiwilligen, an denen mehr als zweihundert Personen teilnahmen und verschiedene Fragen zu Musikgewohnheiten und Schlafqualität beantworteten. Alle diese Musikliebhaber erlebten das Ohrwurmsyndrom.

Darüber hinaus wurden fünfzig Freiwillige eingeladen, das Experiment im Neurobiology and Cognitive Research Laboratory der Baylor University durchzuführen. Bei allen Teilnehmern versuchten die Wissenschaftler, die Wirkung von „Ohrwürmern“ zu induzieren, um deren Wirkung auf die Schlafqualität empirisch zu evaluieren. Gleichzeitig wurden die Aktivität des Gehirns, die Arbeit des Körpers und die Schlafqualität mit einem Polysomnographen beurteilt.

Es stellte sich heraus, dass diejenigen, die es gewohnt waren, Melodien und Lieder für die Zukunft zum Schlafen zu hören, um besser zu schlafen, ständig unter dem Phänomen „Ohrwürmer“ litten und Schlafprobleme hatten. Das widerlegt die landläufige Meinung, dass Musik am Abend beim Ein- und Durchschlafen hilft. Das Gehirn hört auch während des Schlafs nicht auf, die beim Musikhören gewonnenen Daten zu analysieren, was die Erholungsqualität verringert.

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