Schlagwort-Archive: Hier jetzt …

Traum-Diamanten mit 10 cm Durchmesser könnten bald Realität werden

Wissen Sie über künstliche Diamanten Bescheid?

Auf der Suche nach der Weltformel benötigt der Protagonist des gleichnamigen SciFi-Romans “Professor Allman” mindestens sechs diamantene Pyramiden um die im Kristall gespeicherten Informationen vollständig zu entschlüsseln. Professor Allman vermutet, dass die diamantenen Pyramiden mit der Kantenlänge 10 cm durch eine sehr fortschrittliche Zivilisation in den parallelen Universen hinterlassen wurden, da ihm keine Methode bekannt ist, solche riesigen Diamanten künstlich herzustellen. Nun erzielen Augsburger Physiker mit einem neuem Verfahren entscheidende Fortschritte in der Herstellung künstlicher Diamanten.

Diamantschicht(idw). Weltweit wird von vielen Wissenschaftlern an der Erforschung einer neuen Methode zur Herstellung von Diamant aus kohlenstoffhaltigen Gasen gearbeitet. Zu diesen zählt auch eine Gruppe von Experimentalphysikern der Universität Augsburg, die sich das Ziel gesetzt haben, ein Verfahren zu entwickeln, das es erlaubt, dünne Einkristalle von Diamant von nahezu beliebiger Größe zu synthetisieren. Bei diesen Bemühungen ist der Gruppe um Prof. Dr. Bernd Stritzker und Dr. Matthias Schreck in den letzten Monaten ein entscheidender Fortschritt gelungen, der großflächige Diamant-Einkristalle, wie sie für die zukünftige Realisierung einer Hochtemperaturelektronik notwendig sind, in greifbare Nähe rücken läßt.

Vergleicht man die physikalischen Materialparameter von Diamant mit denen aller anderen bekannten Werkstoffe, so findet man, daß Diamant in einigen Fällen – z. B. was Härte und Wärmeleitfähigkeit betrifft – absoluter Spitzenreiter ist; bei einer Reihe weiterer Größen weist er zusammen mit anderen Materialien die höchsten Werte auf. Diese einzigartige Kombination extremer Eigenschaften verschafft Diamant eine Sonderstellung unter allen Werkstoffen. Für eine Reihe technischer Anwendungen birgt dies das Potential, ultimative Lösungen zu finden, d. h. Lösungen, die durch weitere Entwicklungen nicht mehr zu verbessern sind – beispielsweise Leistungstransistoren, die bei extremen Temperaturen (800o C) arbeiten, oder Fenster für Hochleistungslaser.

Seit vor über 200 Jahren der französische Chemiker Lavoisier die ersten Hinweise hatte, daß Diamant ausschließlich aus Kohlenstoff besteht, haben Alchemisten, Chemiker und Physiker nach einem künstlichen Syntheseweg gesucht. Die Synthese, wie sie für die heutigen Industriediamanten verwendet wird, gelang aber erst in den 50er Jahren dieses Jahrhunderts bei Temperaturen von über 1400o C und Drücken von über 65.000 Atmosphären. Angesichts dieser unwirtlichen Bedingungen sowie der relativ geringen erreichbaren Größe der Kristalle – nach tagelanger Kristallzucht günstigstenfalls ca. 1 cm – bemühte man sich in den letzten Jahren um Alternativen. Diese Bemühungen führten zu einem neuen Verfahren, bei dem man in einer kohlenstoffhaltigen Gasatmosphäre unzählige – eine Milliarde pro Quadratzentimeter – kleinste Diamantkristallite wachsen läßt. Dünne, superharte Schichten, nach diesem Verfahren z. B. auf Bohrer als Verschleißschutz aufgebracht, sind schon heute käuflich erhältlich.

Da die Korngrenzen zwischen den einzelnen, unterschiedlich orientierten Kristalliten den Elektronenfluß behindern, sind sie in dieser Form für Mikroelektronik allerdings nicht zu verwenden. Bei anderen Materialien behelfen sich Wissenschaftler in solch einem Fall üblicherweise damit, daß sie die einzelnen Kristallite – auf einer geschickt gewählten Unterlage – alle identisch ausrichten, so daß sie zu einem perfekten Einkristall zusammenwachsen können. Die Augsburger Physiker haben dieses Verfahren für Diamant nun entscheidend optimiert: Im Rahmen einer Diplomarbeit von Harald Roll haben sie das für das Diamantwachstum üblicherweise als Unterlage verwendete Silizium durch eine hauchdünne, auf einen Einkristall von Strontiumtitanat aufgebrachte Schicht des Edelmetalls Iridium ersetzt. Damit erzielten sie sofort eine im Vergleich zu allen früheren Arbeiten fünf- bis zehnfach bessere Ausrichtung der Diamantkristallite. Stritzker und Schreck sind zuversichtlich, die von ihnen erreichte und zur Zeit unübertroffene Präzision der Ausrichtung von wenigen Zehntel Grad in der nächsten Zeit weiter verbessern zu können. Der Traum vieler Materialwissenschaftler, Einkristalle aus dem einzigartigen Material Diamant mit Durchmessern von 10 cm und mehr für verschiedenste Anwendungen zur Verfügung zu haben, könnte damit schon bald Realität werden.

Der Entstehung des Universums auf der Spur

Wissen Sie wie unser Universum entstanden ist? Hier jetzt ein Bericht und ein Video.

(idw). Die ersten Strukturen, die sich im Universum gebildet haben, waren nicht etwa Sterne oder Planeten, sondern sogenannte “Halos” – geisterhafte Kugeln aus dunkler Materie, so schwer wie die Erde und so gross wie unser Sonnensystem. Dies haben Wissenschafter am Institut für Theoretische Physik der Universität Zürich herausgefunden und in der Zeitschrift “Nature” publiziert.

Unsere eigene Galaxie enthält noch immer Billiarden dieser Halos und man schätzt, dass alle paar tausend Jahre einer davon unsere Erde passiert und auf seinem Weg helle Gammastrahlen hinterlässt. Diese Strahlung kann nachgewiesen werden – im Gegensatz zum Halo, der unsichtbar ist, da er nur aus “dunkler Materie” besteht.

Unzählige Teilchen dunkler Materie regnen täglich auf die Erde und durch unsere Körper hindurch, ohne dass wir es bemerken. Diese Halos waren der “Gravitations-Kleber”, der gewöhnliche Materie anzog und schließlich die Bildung von Sternen und Galaxien ermöglichte. Diese Strukturen haben sich ungefähr 20 Mio. Jahre nach dem Urknall zu bilden begonnen und sind die Bausteine von allem, was wir heute sehen.

Dunkle Materie macht über 80 Prozent der Masse des Universums aus. Ihre Eigenschaften sind jedoch unbekannt. Sie scheint von den Atomen, die die Materie rund um uns bilden, völlig verschieden zu sein. Man hat dunkle Materie noch nie direkt nachweisen können; ihre Existenz wird aus ihrem Gravitationseinfluss auf gewöhnliche Materie gefolgert.

Unser Universum ist 13.7 Milliarden Jahre alt. Die ersten 20 Millionen Jahre nach dem Urknall war die Materie sehr gleichmäßig verteilt. Eine winzige Störung dieses Gleichgewichts ermöglichte es dann der Gravitation, die uns heute bekannten Strukturen zu erschaffen. Gegenden mit höherer Dichte zogen mehr Materie an, während Gegenden mit niedrigerer Dichte diese Materie verloren. Dunkle Materie verhält sich als Gravitationsquelle im Raum und herkömmliche Materie fließt in sie hinein. Die Folge war, dass ungefähr 500 Millionen Jahre nach dem Urknall Galaxien und Sterne entstanden.

Seit langer Zeit besteht die These, dass die dunkle Materie aus Teilchen besteht, die “Neutralino” genannt werden. Das Neutralino ist noch nicht nachgewiesen worden. Es ist ein vorgeschlagenes supersymmetrisches Teilchen, Teil einer Theorie, die die Widersprüche im Standardmodell der Elementarteilchen zu korrigieren versucht. Das Neutralino ist vermutlich während des Urknalls entstanden.

Auf dieses Teilchen konzentrierten sich die Berechnungen der drei Autoren des “Nature”-Beitrages, Prof. Ben Moore, Dr. Joachim Stadel und Dr. Jürg Diemand vom Institut für Theoretische Physik der Universität Zürich. Albert Einstein und Erwin Schrödinger gehören zu den ehemaligen Professoren des Instituts für Theoretische Physik der Universität Zürich, die einen erheblichen Beitrag für das Verständnis der Entstehung des Universums und der Quantenmechanik geleistet haben. Das Jahr 2005 war der hundertste Jahrestag von Einsteins bemerkenswertesten Arbeiten in Quantenphysik und Relativitätstheorie. 1905 promovierte Einstein an der Universität Zürich und veröffentlichte drei bahnbrechende Arbeiten.

Weltraumtourismus: Steht ein Science-Fiction-Märchen kurz vor der Realisierung?

Wissen Sie wie weit das Science-Fiction-Märchen Weltraumtourismus schon real geworden ist? Hier jetzt der Bericht und ein Video!


Video: Virgin Galactic SpaceShip Two animation.
Hamburg (ptx). Bevor die Touristen kommen, erobern Privatiers den Weltraum. Was vor 50 Jahren, als der Sputnik sein erstes “Piep” sendete, noch wie ein Sciencefiction-Märchen klang, ist jetzt zum Greifen nah: Weltraumspaziergänge für jedermann. Und wie viel würden Sie zahlen? Mit dem SpaceShipTwo von Burt Rutan kostet ein Ausflug in rund 100 Kilometer Höhe 200.000 US-Dollar. Oder Sie sammeln Vielflieger-Meilen. Für zwei Millionen gibt es vom Veranstalter Virgin Galactic ein Ticket. Die US-Firma Space Adventures nimmt Reservierungen für eine Mondumrundung für 100 Millionen Dollar pro Kopf an, ab 2009 auch für einen Besuch in der ISS inklusive Weltraumspaziergang.

Bisher war Raumfahrt Chefsache, also in den Händen von Regierungen. Doch die “Privaten” sind den Raumfahrtbehörden herzlich willkommen. SpaceX zum Beispiel – die Firma von Elon Musk, der PayPal an eBay verkaufte – erhielt von der NASA den Zuschlag, kostengünstige Trägerraketen zu bauen. Falcon 1 und Falcon 9, die “Volkswagen für den Kosmos”. Musk ist sicher: “Wir haben eine gute Chance, in ein paar Jahren der führende Anbieter von Starts ins All zu sein.” Robert Bigelow, ein Multimillionär, der mit Immobilien ein Vermögen machte, bietet Module für Raumstationen, die leicht und billig sind. Relativ gesehen. Denn die private Raumfahrt lebt von Träumen. Und von Sätzen wie “Houston, hier meldet sich das Meer der Ruhe. Der Adler ist gelandet.”

Weltweit Einzigartiges im Technik Museum! Original Space Shuttle BURAN 002 zu besichtigen.

Wissen Sie wo Sie in Deutschland demnächst eine original Space Shuttle besichtigen können? Hier jetzt dazu ein Bericht !

Space Shuttle Buran 002
1988 wurde die BURAN in die Erdumlaufbahn geschossen, legte zwei Erdumrundungen zurück, und wurde in Baikonur / Kasachstan wieder sicher gelandet. Die Konstruktionsarbeiten für das russische Shuttle begannen in den 1970er Jahren. Die neue Raumfähre wurde BURAN genannt, was mit „Schneesturm” übersetzt werden kann. Ähnlich wie der russische Überschall-Passagierjet Tupolev 144 und die französisch / britische Concorde, die beide im Auto & Technik Museum Sinsheim ausgestellt sind, wurden auch die BURAN und der amerikanische Space Shuttle zur gleichen Zeit entwickelt, wobei die aerodynamischen Notwendigkeiten zu ähnlichen Rumpfkonstruktionen führten.

Die wichtigsten Unterschiede zwischen der russischen BURAN und dem amerikanischen Space Shuttle

Vergleich amerikanische und russische Space ShuttleObwohl sich die BURAN und das amerikanische Space Shuttle äußerlich sehr ähnlich sehen, gibt es technisch fundamentale Unterschiede. Beim US Space Shuttle wird der größte Teil der Schubkraft durch die eingebauten Triebwerke erzeugt, die beim Start durch Zusatzraketen unterstützt und durch einen Außentank mit Treibstoff versorgt werden. Die BURAN wurde dagegen mit einer riesigen ENERGIJA Rakete gestartet. Durch die Beschränkung auf kleine Manövriertriebwerke war die BURAN im Bau weniger aufwändig und konnte auch mehr Nutzlast ins All befördern. Des weiteren verfügte sie über bessere Segeleigenschaften, wodurch sie in der Lage war, fünf Tonnen mehr Nutzlast zur Erde zurück zu bringen. Die BURAN wurde außerdem im Gegensatz zum US Space Shuttle von Beginn an auch für unbemannte Missionen konzipiert. Vom US Space Shuttle wurden sechs Stück gebaut. Die Entwicklung des russischen Space Shuttle wurde nach dem ersten Flug ins All von Michail Gorbatschow eingestellt. Die amerikanischen Space Shuttles sind im Einsatz, und bilden das Rückgrat der Versorgungsflüge zur internationalen Raumstation ISS. Deshalb war die russische BURAN für das Technik Museum die einzige Möglichkeit, ein Space Shuttle zu erhalten, das als Museumsstück absolut einzigartig ist.

Der Weg der BURAN ins TECHNIK MUSEUM SPEYER

Buran 002 auf der StartrampeDie BURAN 002 im Technik Museum Speyer, wurde während der „Olympischen Spiele” 2000 in Sydney und anschließend in Bahrain ausgestellt. Mitglieder des Fördervereins der Technik Museen Sinsheim und Speyer wurden auf den Raumgleiter aufmerksam und informierten das Museumsteam über alle Entwicklungen rund um die BURAN. Die Technik Museen Sinsheim und Speyer sind private Museen, die von einem gemeinnützigen Verein (weltweit über 2000 Mitglieder) getragen werden, und sich ausschließlich aus Eintrittsgeldern und Spenden finanzieren. Dank der Unterstützung durch die Vereinsmitglieder ist es jetzt gelungen, die BURAN zu erwerben, und auf den Weg ins Technik Museum Speyer zu bringen. Anfang März 2008 wurde die BURAN in Bahrain auf ein Hochseeschiff verladen. Zielhafen in Europa ist Rotterdam. Von dort wurde das Shuttle dann rheinaufwärts auf einem Lastenponton nach Speyer gefahren. Ab Mitte des Sommers, wenn die eigens für Buran gebaute neue Museumshalle fertig ist, wird das Space Shuttle zu besichtigen sein.

Cyborg: Bundesforschungs-Ministerium fördert Mischwesen aus Maschine und lebendigem Organismus

Der “Cyborg” ist ein Mischwesen zwischen lebendigem “Organismus” und Maschine. Unter einem Cyborg versteht man eine Art Mensch-Maschine, das heißt einen Menschenkörper, in den künstliche, insbesondere elektronische Bausteine eingefügt worden sind.

(idw) Zwölf Jahre dauerte die Entwicklung: Nun hat ein interdisziplinäres Team von Netzhautchirurgen, Ingenieuren und Neurophysikern die weltweit erste vollständig in das menschliche Auge implantierbare Sehprothese erfolgreich bei sechs blinden Patienten eingesetzt. Das Bundesforschungsministerium (BMBF) hat die Entwicklung dieser Technik initiiert und seit 1995 mit mehreren Millionen Euro maßgeblich gefördert. Von Beginn an trug die Arbeitsgruppe Neurophysik der Philipps-Universität entscheidend zur Entwicklung bei.

Ungefähr 3 Millionen Menschen, darunter 10 000 in Deutschland, leiden unter Retinitis pigmentosa. Bei dieser Augenerkrankung schwindet die Sehfähigkeit aufgrund des Absterbens von Netzhautzellen stetig bis zur Erblindung. Allerdings bleibt in der Regel ein Teil der Nervenzellen, die visuelle Information zum Gehirn weitertragen, intakt. Hier können Sehprothesen ansetzen. Die ins Auge implantierten Mikrochips lösen durch elektrische Reizung Signale in den Nervenzellen aus, die die Patienten dann als Seheindrücke wahrnehmen. Ingenieure der RWTH Aachen und des Duisburger Fraunhofer Instituts für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme haben zusammen mit den Augenkliniken Aachen und Essen und der Arbeitsgruppe Neurophysik an der Philipps-Universität Marburg jetzt für diese Krankheit eine EPIRET3 genannte Sehprothese entwickelt. Ihre Besonderheit liegt darin, dass sie weltweit als einziges System drahtlos funktioniert. Sie wird vollständig in das Auge implantiert und muss nicht, wie andere Retina-Implantate, mit Kabelverbindungen von außen versorgt werden. Dies reduziert die Operationszeit, vereinfacht die Handhabung und senkt die Belastungen für die Patienten.

Die neue Sehprothese wurde sechs freiwilligen Patienten der Universitäts-Augenkliniken in Aachen und Essen eingesetzt. Alle Patienten waren seit mehreren Jahren erblindet. Während einer vierwöchigen Testphase untersuchten die Wissenschaftler der AG Neurophysik der Philipps-Universität (Dipl. Biol. Susanne Klauke, Dr. Thomas Wachtler, Prof. emer. Dr. Reinhard Eckhorn und der Leiter der AG, Prof. Dr. Frank Bremmer) die Wahrnehmungen der Patienten mit verschiedenen elektrischen Testreizen. Bei allen Patienten wurden Seheindrücke ausgelöst, und sie konnten verschiedene Reizmuster unterscheiden. Nach diesem Erfolg besteht der nächste Schritt darin, die Implantationsdauer zu verlängern und die Operationstechnik weiter zu verbessern. Damit sich die Patienten mit der Prothese in ihrer Umwelt zurechtfinden können, muss das System künftig noch mit einer Kamera gekoppelt werden, die per Funk Signale an das Implantat sendet.

Nachdem sich diese Methode bei den ersten Patienten als wirksam und sicher erwiesen hat, haben mehrere Medizintechnikfirmen eine Firma gegründet, die jetzt ein marktfähiges Retina-Implantat entwickeln wird. Die AG Neurophysik wird auch an dieser Weiterentwicklung maßgeblich beteiligt sein. Durch diese Weiterentwicklung könnte die Prothese in einigen Jahren mehr Patienten verfügbar gemacht und auch zur Behandlung der fortgeschrittenen altersbedingten Makuladegeneration eingesetzt werden. Diese stärker verbreitete Augenkrankheit ist für etwa die Hälfte der Fälle von Altersblindheit verantwortlich.

In der Science Fiction Geschichte “Paradisienne” besitzt der Verkaufsleiter Penthilos Hades eine Hippocampus-Prothese, d.h. einen Chip, der einen Teil seiner Gehirnfunktion übernimmt. Er ist damit nach gängiger Definition ein Cyborg. Die Prothese verändert seinen Charakter und führt zu verbrecherischem Handeln.

“Paradisienne” jetzt kaufen!

Wissen Sie was Vakuumenergie bedeutet? Hier jetzt die Erklärung!

Zitat aus einem Science Fiction- und Zeitreiseroman (der Buch-Titel lautet: “Professor Allman – Auf der Suche nach der Weltformel“):

„Wo ist das Problem? Bauen Sie doch einfache andere Energiegeneratoren ein, die genug Energie liefern!” Capiello sieht die Angelegenheit locker.
[Bella Blackbeard:] „Genau, das will ich machen, aber für die Vakuumenergiegeneratoren, die aus dem Quantenvakuum fast unbegrenzte Energiemengen extrahieren können, fehlt mir das Geld.”
Capiello nimmt schlürfend einen Schluck aus seinem Glas und rollt genießerisch mit den Augen, bevor er schulterzuckend antwortet: „Wenn Sie kein Geld dafür haben, dann müssen Sie es eben lassen! Können wir von etwas anderem reden?”
„Eben nicht, Capiello!” Bella Blackbeard knallt ihr Weinglas auf den transparenten Couchtisch …

Die Energie des „leeren Raumes“ bei vollständiger Abwesenheit von Materie wird als Vakuumenergie bezeichnet. Die Quantentheorie betrachtet ein Vakuum nicht als völlig leer. Es gibt die Vorstellung des sogenannten Quantenschaums (siehe dort), der aus Teilchen und Feldern besteht, die entstehen und sich wieder vernichten. Aufgrund dieses Umstands wird mitunter vermutet, dass die Vakuumenergie zur Energiegewinnung genutzt werden könnte. Das muss man sich ähnlich einer Wassermühle vorstellen, die das fließende Wasser eines Flusses zur Energiegewinnung nutzt. Nur in diesem Fall ist es nicht energiehaltiges Wasser, sondern das energiehaltige Vakuum. Physikalische Berechnungen lassen auf ein riesiges Energiepotential des Vakuums schließen.

Kommentar:
Was das Vakuum mit Bewusstsein zu tun hat,
wird im Sachbuch mit dem Titel “Unsterbliches Bewusstsein” erläutert. ISBN 978-3-837-04351-8

Science Fiction oder Wissenschaft: Wann wird Beamen Realität?

Wissen Sie Bescheid ob Beamen möglich ist? Hier jetzt die Antwort!

War Beamen vor Jahrtausenden schon einmal Realität? Konnten sich etwa Druiden von einem Dolmen zum anderen teleportieren? Oder wird bald Realität, was in der Science-Fiction Literatur steht? Dazu ein Zitat aus einem Zeitreiseroman zum Thema Beamen (Teleportation). Der Buch-Titel: “Professor Allman – Auf der Suche nach der Weltformel” :

Nach zwei Stunden hat Pinchin erneut zwei Hunde verbraucht. Dem einen fehlen nach der Teleportation die Vorderläufe und bei dem anderen wächst der Schwanz aus dem Kopf, während die Ohren den Platz des Schwanzes einnehmen.
Pinchin flucht fürchterlich und fummelt an seinem Pinchinmat herum. „Ich muss den Fehler finden, ich will es!“ Er ändert einige Einstellungen und beginnt einen weiteren Versuch. „Jetzt muss es klappen!“ murmelt er mit verbissenem Gesicht.

Teleportation auch Beamen genannt, bezeichnet die Bewegung eines Objektes von einem Punkt der Einsteinschen Raumzeit zu einem beliebigen anderen Punkt der Raumzeit, ohne dass das Objekt dabei physisch den dazwischen liegenden Raum durchquert.

Was bisher immer als Science Fiction galt, schien vor wenigen Jahren Realität zu werden. Im Sommer 2004 meldete der Spiegel-Online: Forscher beamen Photonen über die Donau

Was ist dran am Beamen? Können wir uns bald wie Spok und Scotty ins Raumschiff hochbeamen? Die folgende Überlegung sorgt für Klarheit:

Bei der realen Übertragung von Teilchen im Rahmen einer Teleportation geht man von etwa 1 Kilobyte Information aus, die in Bruchteilen von Sekunden gespeichert und übertragen werden. Für den Transport eines Menschen errechnet sich daraus eine Datenmenge von etwa 10 · 10
19 Terabyte. Diese Datenmenge ist aber so unvorstellbar groß, dass die reale Teleportation eines Menschen noch sehr lange ein Wunschtraum bleiben wird. Innerhalb der Quantenphysik sind Teleportationen nur mit einzelnen Quantenteilchen möglich.

Dazu folgender Beitrag aus “Nature Physics”: Wissenschaftler der Universität Heidelberg, University of Science and Technology of China und der TU Wien berichten die experimentelle Übertragung eines unbekannten Quantenzustandes mit zwischenzeitlicher Speicherung

In der  Ausgabe von “Nature Physics” vom 20. Januar berichten Wissenschaftler der Universität Heidelberg, University of Science and Technology of China und der TU Wien die experimentelle Übertragung eines unbekannten Quantenzustandes mit zwischenzeitlicher Speicherung. Autoren sind Yu-Ao Chen, Shuai Chen, Zhen-Sheng Yuan, Bo Zhao, Chih-Sung Chuu, Jörg Schmiedmayer und Jian-Wei Pan.

Quantenzustände (Quanten-Bits) sind äußerst sensitiv gegenüber Störung. Verschiedene physikalische Systeme haben dabei unterschiedliche Vorteile bei der Übermittlung, Manipulation und der Speicherung von Quantenzuständen. Photonen (Lichtteilchen) sind zum Beispiel hervorragend geeignet für die Kommunikation von Quantenzuständen. Sie sind schnell und robust, jedoch extrem schwer zu speichern. Atomare Ensembles hingegen sind sehr langlebig und können für die Speicherung von Quantenzuständen verwendet werden. Ihre Präzision und lange Kohärenzzeit bilden die Grundlage für moderne Atomuhren. Die Verknüpfung dieser beiden Systeme galt lange als eine große Herausforderung.

In “Nature Physics” berichtet das Team die experimentelle Übertragung eines unbekannten Quantenzustandes mit zwischenzeitlicher Speicherung. Dabei wird mit Hilfe von Quanten-Teleportation der Zustand eines Photons auf einen atomaren Quantenspeicher übertragen, wo er im atomaren Ensemble für bis zu acht Mikrosekunden gespeichert und anschließend wieder ausgelesen und auf ein Photon übertragen wird. Eine solche Schnittstelle, die die Übertragung von Quantenzuständen von Licht auf Materie und die anschließende Rückübertragung ermöglicht, ohne dabei den Quantencharakter der gespeicherten Information zu zerstören, ist ein wesentlicher Bestandteil eine zukünftigen Quantentechnologie.

Wie kann dieses Ziel erreicht werden?

In der klassischen, makroskopischen Welt ist es ohne weiteres möglich, Informationen zu kopieren und zu senden, so zum Beispiel mit einem Fax-Gerät. In der mikroskopischen Quantenwelt ist dies jedoch nicht möglich. Quanteninformation kann nicht kopiert und nur transferiert werden, wenn dabei das Original zerstört wird. Wie jedoch ist diese Übertragung eines Quantenzustandes zwischen zwei Orten zu erreichen?

Bei der Quanten-Teleportation wird ein unbekannter Zustand zu einem anderen Ort transferiert, ohne dass im Laufe des Vorgangs jegliche Kenntnis über den Zustand gewonnen wird. Dies ist eines der faszinierenden Beispiele dafür, wie Quanten-Verschränkung für reale Anwendungen verwendet werden kann, die in zahlreichen Quanten-Kommunikations- und -Algorithmen-Protokollen Verwendung finden.

Sowohl die Quanten-Teleportation als auch der Quanten-Speicher sind bereits in so genannten “proof-of-principle”-Experimenten gezeigt worden. Jedoch die Implementierung einer Quanten-Teleportation von photonischen Qubits mit integriertem Speicher war bis heute nicht möglich.

Im Experiment verwenden die Wissenschaftler photonische Qubits als Datenträger; die Quanten-Information ist codiert im Polarisationsfreiheitsgrad der Photonen. Als Quanten-Speicher dient der kollektive Spin-Zustand eines ultrakalten Ensembles von etwa einer Millionen Rubidium-Atomen. Zunächst wird eine Verschränkung zwischen dem Polarisationszustand des Photons und dem Zustand des Quanten-Speichers erzeugt. Diese Atom-Photon-Verschränkung dient als Ressource für die Teleportation eines unbekannten photonischen zu einem atomaren Qubit. Dies geschieht mit Hilfe einer so genannten “Bell-Zustands-Messung” zwischen dem zu teleportierenden Photon und dem Photon, das zuvor mit dem atomaren Ensemble verschränkt wurde. Der teleportierte Zustand kann nun im kollektiven Zustand des atomaren Ensembles gespeichert und nach bis zu acht Mikrosekunden erfolgreich wieder ausgelesen werden.

Die erfolgreiche Teleportation wird mit Hilfe der experimentell bestimmten Reinheit des finalen Zustandes verifiziert, die größer ist als das klassische Limit von zwei Dritteln.

Das beschriebene Experiment trägt nicht nur zum fundamentalen Verständnis moderner Physik bei, sondern ist darüber hinaus ein bedeutender Schritt in die Richtung effizienter und skalierbarer Quanten-Netzwerke. (Quelle: idw)

Quantenschaum: Die blubbernde Ursuppe unseres Universums

Wissen Sie was Quantenschaum ist? Hier jetzt dazu ein Zitat aus einem Zeitreiseroman. Der Buch-Titel: “Professor Allman – Auf der Suche nach der Weltformel“:

[Assistent William Kidd zur Physikprofessorin Bella Blackbeard: …] “Allman dagegen schickt die Atome bzw. Moleküle seiner Versuchstiere seriell, das heißt nacheinander durch seine winzigen Wurmlöcher im Quantenschaum und wie wir gesehen haben, funktioniert es.”
[Bella Blackbeard:] „Herrgott, Kidd, glaubst du im Ernst, ich hätte das nicht bereits alles gewusst. Ich wollte von dir nur wissen, warum du zu blöd bist, das auf die gleiche Weise zu machen.”

Was versteht nun der Physiker unter dem Begriff “Quantenschaum”?

Der Begriff beschreibt bildhaft die Anwendung der zwei großen Theorien der Physik, der Quantentheorie und der Allgemeinen Relativitätstheorie, auf einem extrem kleinen Maßstab von 10–35 Metern (so genannte Planck-Länge). Aus der Sicht der Quantentheorie ist das Vakuum (der leere Raum) nämlich nicht leer, sondern angefüllt mit virtuellen Teilchen, kleine Blasen in der Raumzeit, die entstehen und wieder zusammenfallen. John Wheeler gab diesem Phänomen den zuerst salopp gemeinten Namen Quantenschaum, der später Einzug in die Fachliteratur fand.

Dass es sich beim Quantenschaum in Wirklichkeit um Bewusstsein handelt, welches unabhängig vom Gehirn existiert, wird im Sachbuch mit dem Titel “Unsterbliches Bewusstsein” bewiesen. ISBN 978-3-837-04351-8 (Neuerscheinung Juli 2008).

Das nachfolgende Video (englisch) demonstriert die Vorstellung von den kleinen Blasen (blubbernde Ursuppe) in der Raumzeit:
[
Link:
Focus-Online: Kraft aus dem Quantenschaum

Lego-Roboter apportieren Gegenstände auf Kommando (CeBIT 2008)

Wissen Sie wie fortschrittlich existierende Roboter sind? Hier jetzt dazu ein Bericht über Lego-Roboter!

Die Roboter von Lego Mindstorms können sich nicht nur bewegen und über verschiedenen Sensoren ihre Umgebung wahrnehmen. Wissenschaftler der Universität des Saarlandes haben ihnen auch das Sprechen beigebracht und dafür ein einfach zu bedienendes Sprachdialogsystem entwickelt, das sich besonders für den Schulunterricht eignet. Am Stand der Universität des Saarlandes (CeBIT 2008, Halle 9, Stand B 35) zeigen die Saarbrücker Computerlinguisten, wie man mit Hilfe der sprechenden Roboter auf spielerische Weise moderne Sprachtechnologie vermitteln kann. Die Schüler erfahren dabei, dass man mit Computern nicht nur über Tastendruck, sondern ganz natürlich über Sprache kommunizieren kann. Die bei den Lego-Robotern eingesetzte Sprachsteuerungssoftware “Dialog OS” stammt von der CLT Sprachtechnologie GmbH, einem Spin-off-Unternehmen der Universität des Saarlandes.

Am CeBIT-Stand wird ein Roboter auf mündliche Anweisung bunte Gegenstände ansteuern, greifen und dem Messebesucher bringen. Dieses Beispielszenario kann auch im Schulunterricht oder von Hobbytechniker einfach nachgebaut werden. Es macht deutlich, welche komplexen Aufgaben ein Computer lösen muss, wenn er sowohl dem menschlichen Seh- und Tastsinn als auch der gesprochenen Sprache nacheifern will. Das Sprachdialogsystem Dialog OS bietet das dafür nötige Handwerkszeug und ist über graphische Benutzeroberflächen genauso einfach zu bedienen wie die Steuerungssoftware der Roboter von Lego Mindstorms. Es kann Sprache ohne spezielles Training erkennen und ausgeben und damit im Dialog flexibel reagieren.

Über verschiedene Schnittstellen können auch alle möglichen anderen Geräte an das Dialogsystem angeschlossen und über Spracheingaben gesteuert werden. Im System bereits eingebaut ist die Schnittstelle zu den Robotern von Lego Mindstorms. Der Nutzer kann die Roboter auch mit eigenen Datenbanken füttern, um sie zu einem Thema seiner Wahl dialogfähig zu machen. Ein Musiktitel-Archiv oder die Namen von Kollegen oder Mitschülern, die im Dialog eine Rolle spielen sollen, sind denkbare Beispiele. (Quelle: idw)

Bücher zum Thema Roboter

Antigravitation: Physikprofessor demonstriert Experiment zur Schwerelosigkeit auf der Erde!

Wissen Sie ob Schwerelosigkeit auch auf der Erde möglich ist? Hier jetzt ein Experiment dazu!

Foto (NASA): Schwerelosigkeit im Weltraum – Außeneinsatz des deutschen Astronauten Hans Schlegel auf der internationalen Raumstation

Kaum bemerkt von der Öffentlichkeit, meldete die Europäische Raumfahrtbehörde ESA am 23.März 2006: Scientists funded by the European Space Agency believe they may have measured the gravitational equivalent of a magnetic field for the first time in a laboratory.“ (übersetzt: „Wissenschaftler, die durch die Europäische Weltraumorganisation finanziert werden, glauben, dass sie zum ersten Mal in einem Labor, das Gravitationsäquivalent von einem magnetischen Feld gemessen haben könnten“). Was sich unterkühlt wissenschaftlich anhört, ist schlichtweg eine Sensation. Der erst 32-jährige Physikprofessor Martin Tajmar aus dem Forschungszentrum Seibersdorf bei Wien glaubt, er habe mit einer raffinierten Apparatur, ein künstliches Gravitationsfeld erzeugt. Wenn sich das bewahrheitet, dann würde das Unmögliche möglich werden: Schwerelosigkeit auf der Erde!

Versuche gab es bisher genug, ein Antigravitationsfeld auf der Erde zu erzeugen, um die Erdschwere aufzuheben. Vor etwa zehn Jahren behauptete der russische Physiker Physiker Podkletnov ihm sei es in seinem Labor im finnischen Tampere gelungen, die Schwerkraft abzuschirmen mit Hilfe rotierender Keramikscheiben aus Yttrium-Barium-Kupfer-Oxid. Allerdings konnte bisher niemand von wissenschaftlichem Rang die Ergebnisse seiner Experimente bestätigen. So geriet er in den Ruf ein Scharlatan zu sein.

Die Gefahr als Scharlatan zu gelten, möchte Tajmar gar nicht erst eingehen. So machte er 250 Versuche mit immer wieder dem gleichen überraschenden Ergebnis, bevor er sich sicher genug glaubte seine Arbeiten bei einer ESA-Tagung erstmals öffentlich zu präsentieren. Seine Maschine funktioniert auch völlig anders, als die von Podkletnov.

In eine mit Sand gefüllte Holzkiste hat Tajmar einen Vakuumbehälter eingebettet, der mit massiven Stahlträgern verankert ist. In dem Behälter dreht sich bei Minus 270 Grad ein supraleitender 15 cm breiter Ring aus dem seltenen Metall Niob etwa 6000-mal die Minute. Immer wenn er die Rotationsgeschwindigkeit des Rings vergrößert, melden die Messinstrumente einen Antischwerkrafteffekt der 100 Billionen Mal größer ist, als nach den Voraussagen der Einsteinschen Relativitätstheorie sein dürfte.

Zwar macht der Effekt in der Gesamtsumme erst ein Hundertstel der Erdschwere aus, doch Tajmar experimentiert bereits, wie er den Effekt vergrößern kann, um eines Tages Autos durch Antigravitation schweben zu lassen oder in der Raumfahrt die gesundheitsgefährdende Schwerelosigkeit aufzuheben. Das Herzstück der neuen Geräte, die viel stärkere Kraftfelder erzeugen können, ist ein sogenannter „Gravitationstransformator“. Die von Tajmar dazu entwickelten Pläne liegen zurzeit beim Patentamt.

Für die Wissenschaft stellt sich die Frage, welche Modifikationen der Relativitätstheorie nötig sind, um den Effekt zu erklären. Möglicherweise führen solche Änderungen sogar zu einer Art „Weltformel“ nach welcher der Protagonist eines Zeitreiseromans sucht. Der Buch-Titel lautet: „Professor Allman“. In der Science-Fiction-Geschichte sorgen miniaturisierte Antischwerkraftgeneratoren für das Schweben des sogenannten „Waves“, eines Individualtransporters in der Fortschrittswelt.

Links:

DIE ZEIT: Das Ende der Schwere

P.M. Magazin: Antigravitation: Gibt es sie doch?

Das erste künstliche Gravitationsfeld