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Berkeley Lab Physiker glauben, Beweise für die Existenz von Axionen gefunden zu haben

Theoretische Physiker am Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL) glauben, Beweise für die Existenz von Axionen gefunden zu haben, den theoretischen Teilchen, aus denen die dunkle Materie besteht. Ihrer Ansicht nach könnten Axionen die Quelle der hochenergetischen Röntgenstrahlung sein, die eine bestimmte Gruppe von Neutronensternen umgibt.

Die Existenz von Axionen wird bereits seit den 1970er Jahren postuliert. Sie sollen, so die Hypothese, im Inneren von Sternen entstehen und sich unter dem Einfluss eines Magnetfeldes in Photonen verwandeln. Sie sollen auch die dunkle Materie erzeugen, die 85% der Masse des Universums ausmacht und deren Existenz noch nicht direkt bewiesen ist. Wir können nur seinen gravitativen Einfluss auf gewöhnliche Materie sehen.

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Erste direkte Beobachtung, wie Zellen auf ein Magnetfeld reagieren

Wissenschaftler in Japan haben zum ersten Mal beobachtet, wie lebende Zellen auf Magnetfelder reagieren. Ihre Forschung könnte sich als entscheidend erweisen, um zu verstehen, wie Tiere, von Vögeln bis hin zu Schmetterlingen, mithilfe des Erdmagnetfeldes navigieren. Möglicherweise lassen sich auch Erkenntnisse darüber gewinnen, ob schwache elektromagnetische Felder unsere Gesundheit beeinflussen können.

Viele Tierarten haben die Fähigkeit zur Magnetorezeption, also zur Wahrnehmung des Erdmagnetfeldes. Sie nutzen sie, um auf dem Planeten zu navigieren, insbesondere bei Fernwanderungen. Die Mechanismen, die hinter dem magnetischen "sechsten Sinn" stehen, sind jedoch nur unzureichend verstanden. Einen Schritt zum besseren Verständnis der Magnetrezeption haben japanische Wissenschaftler der Universität Tokio gemacht. In ihrem Labor haben sie beobachtet, wie lebende, nicht gentechnisch veränderte Zellen auf Magnetfelder reagieren. Die Ergebnisse wurden in der Zeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlicht. Die Arbeit der Forscher kann uns helfen zu verstehen, wie Tiere Magnetfelder zur Navigation nutzen und ob solche Felder die menschliche Gesundheit beeinflussen können.

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Weltweit erstes integriertes Quantenkommunikationsnetzwerk

Chinesische Wissenschaftler haben das weltweit erste integrierte Quantenkommunikationsnetzwerk geschaffen, das mehr als 700 Glasfaserkabel auf der Erde mit zwei Satelliten verbindet. Er ist über 4600 km lang und verbindet die Nutzer von Peking bis Shanghai. Es ist das größte derartige Netzwerk der Welt und ein wichtiger Schritt in Sachen Datensicherheit. Jianwei Pan, Yuao Chen und Chengzhi Peng von der Universität für Wissenschaft und Technologie in Hefei gaben die Ergebnisse in "Nature" (http://dx.doi.org/10.1038/s41586-020-03093-8) bekannt. Sie geben Hoffnung auf globale, praktische Anwendungen ähnlicher Kommunikationstechnologien in der Zukunft.

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Die neue Grenze des Universums. Die entfernteste und älteste bekannte Galaxie wurde entdeckt

Astronomen haben Hinweise auf eine Galaxie gefunden, deren Licht 13,4 Milliarden Jahre brauchte, um uns zu erreichen. Dies ist ein neuer Rekord, der die aktuelle Grenze des uns bekannten Universums setzt.

Seit jeher rätseln Philosophen und Gelehrte über den Beginn der Zeit und versuchen herauszufinden, wann alles angefangen hat. Erst im Zeitalter der modernen Astronomie sind wir der Antwort auf diese Frage nahe gekommen. Nach den gängigsten kosmologischen Modellen begann das Universum mit dem Urknall, der vor etwa 13,8 Milliarden Jahren stattfand. Aber die Astronomen sind sich immer noch nicht sicher, wie das frühe Universum aussah und nennen die ersten Milliarden Jahre seiner Existenz "dunkle Zeitalter". Deshalb verbessern sie ständig ihre wissenschaftlichen Instrumente, um auch die entferntesten Galaxien zu sehen. Dank neuer Forschungen eines internationalen Wissenschaftlerteams konnte die älteste bisher beobachtete Galaxie in unserem Universum identifiziert werden. Sie wird als GN-z11 bezeichnet.

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Das CERN hat sich die Hyperonen angesehen. Sie untersuchen die "letzte Grenze" des Standardmodells

Kollisionen zwischen hochenergetischen Protonen erlaubten zum ersten Mal den Blick auf ungewöhnliche Hyperonen. Sie werden zu den Fremdteilchen gezählt. Sie sind Baryonen, die mindestens ein ungerades Quark enthalten. Hyperonen kommen wahrscheinlich in den Kernen von Neutronensternen vor, so dass ihre Untersuchung viel über die Sterne selbst und die Umgebung mit solch extrem gepackter Materie verraten könnte.

Hyperonen sind Hadronen, d.h. Teilchen, die aus mindestens zwei Quarks bestehen. Wechselwirkungen zwischen Hadronen finden durch starke Wechselwirkungen statt. Wir wissen nicht viel über die Wechselwirkungen zwischen Hadronen, und der Großteil dieses Wissens stammt aus Studien, die Protonen und Neutronen verwenden. Die Natur der starken Wechselwirkungen macht es sehr schwierig, theoretische Vorhersagen für sie zu treffen. Es ist daher schwierig, theoretisch zu untersuchen, wie Hadronen miteinander wechselwirken. Das Verständnis dieser Wechselwirkungen wird oft als die "letzte Grenze" des Standardmodells bezeichnet.

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NASA und Partner arbeiten an nuklearen Antrieben für Raumfahrzeuge

Die NASA und ihre Partner arbeiten an nuklearen Antrieben für Raumfahrzeuge. Die Idee für atomare Raketentriebwerke entstand in den 1940er Jahren. Aber erst jetzt verfügen wir über Technologien, die das Konzept interplanetarer, nuklear angetriebener Reisen Wirklichkeit werden lassen.

Sehr wichtig ist, dass die Ideen, an denen die NASA arbeitet, den Einsatz von Atomtriebwerken außerhalb der Erde beinhalten. Die Fahrzeuge sollen mit chemischen Treibstofftriebwerken gestartet werden und erst außerhalb der niedrigen Erdumlaufbahn soll das Atomtriebwerk anspringen.

Die größte Herausforderung war und ist es, einen sicheren und leichten Atomantrieb zu konstruieren. Dafür sorgen neue Brennstoffe und Reaktoren. Die Hoffnungen auf sie sind so groß, dass die NASA sogar über bemannte Missionen mit atomarer Zerfallsenergie nachdenkt. „Der nukleare Antrieb wird sehr nützlich sein, wenn wir daran denken, in weniger als zwei Jahren zum und vom Mars zu reisen“, sagt Jeff Sheehy, Chefingenieur des Space Technology Mission Directorate. Die größte Herausforderung sei es, die richtigen Fortschritte beim Treibstoff zu machen, fügt er hinzu. Ein solcher Kraftstoff müsste sehr hohen Temperaturen und Antriebsbedingungen standhalten. Die beiden Firmen, mit denen die NASA zusammenarbeitet, stellen sicher, dass sie den richtigen Brennstoff und Reaktor haben.

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Das Universum mag eine fundamentale Uhr haben. Sie tickt extrem schnell

So wie das Metronom dem Musiker das Tempo vorgibt, kann die fundamentale Weltraumuhr die Zeit im Universum vorgeben, behaupten theoretische Physiker in ihrer neuesten Veröffentlichung. Aber wenn eine solche Uhr existiert, dann tickt sie extrem schnell. In der Physik wird die Zeit normalerweise als vierte Dimension betrachtet, aber einige Physiker spekulieren, dass sie das Ergebnis eines physikalischen Prozesses sein kann, wie das Ticken einer eingebauten Uhr. Wenn das Universum eine solche elementare Uhr hat, muss sie schneller als ein Fünftel der Zeit pro Sekunde schlagen ((10(bis 33) - eine und 33 Nullen in der Dezimalschreibweise), so eine theoretische Studie, die in Physical Review Letters veröffentlicht wurde. https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.124.241301

In der Teilchenphysik können kleine fundamentale Teilchen durch Wechselwirkung mit anderen Teilchen oder Feldern bestimmte Eigenschaften erreichen. Teilchen gewinnen Masse, zum Beispiel durch Wechselwirkung mit einem Higgs-Feld, einer Art Melasse, die den ganzen Raum durchdringt.
Vielleicht können auch Moleküle Zeit erfahren, indem sie mit einem ähnlichen Feldtyp wechselwirken", sagt der Physiker Martin Bojowald. Dieses Feld kann oszillieren (schwanken und schwingen), und jeder solche Zyklus dient als einfacher "Tick" - genau wie bei gewöhnlichen, traditionellen Uhren", meint Bojowald, Mitautor der Studie.

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Die koreanische "künstliche Sonne" hat mit über 100 Millionen Grad einen neuen Weltrekord aufgestellt

Die koreanische "künstliche Sonne", bekannt als KSTAR, ist ein spezieller Fusionreaktor. Die Wissenschaftler haben einen neuen Weltrekord aufgestellt, indem sie das Plasma 20 Sekunden lang bei Ionentemperaturen von über 100 Millionen Grad Celsius gehalten haben. Die bisherige Leistung dieses Typs war mehr als doppelt so kurz. KSTAR (Akronym für Korea Superconducting Tokamak Advanced Research) ist ein spezieller Fusionsreaktor, das auch die koreanische künstliche Sonne genannt wird. Es ist eine sehr komplexe Maschine, die es ermöglicht, Fusionsreaktionen zu reproduzieren, die in den Sternen stattfinden.

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Eine auf Quanteneffekten basierende Rekorduhr

Der neue Präzisionsrekord für Atomuhren gehört einem Team von Wissenschaftlern des Massachusetts Institute of Technology, die eine auf dem Phänomen der Quantenverschränkung basierende Methode verwendet haben, um ein supergenaues Gerät zu schaffen. Die Leistung und Arbeit wird in einem Artikel beschrieben, der in "Nature" veröffentlicht wurde.

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