Wintersemester 2009/2010
- 19.10.
Nanostrukturierte Thermoelektrika – Umweltfreundlicher Strom aus neuen Materialien
Prof. Dr. Kornelius Nielsch
Universität Hamburg
Thermoelektrika sind Materialien, die Wärme in elektrische Energie umwandeln. Neben vielfältigen Anwendungen im Bereich der Sensorik ermöglichen Thermoelektrika die Nutzung nahezu jeder Abärme, um elektrischen Strom zu erzeugen. Thermoelektrika eignen sich außerdem zum Kühlen, beispielsweise von Mikrochips, da sie mit elektrischem Strom gezielt Wärme abführen können. Das Grundprinzip der Thermoelektrik wurde um 1820 von Thomas Johann Seebeck in Berlin entdeckt und bis vor einigen Jahrzehnten war Deutschland weltweit führend. Danach verlor die Forschung in Deutschland an Dynamik. Man sah damals die sinnvollsten Anwendungen weniger bei der Stromerzeugung als bei der Kühltechnik. Erst die Fortschritte der Nanotechnologie belebten die Thermoelektrik neu. Durch Nanostrukturierung wird die Effizienz der Materialien deutlich verbessert und die Tür für breite Anwendungen.
- 26.10.
Mößbauer-Spektroskopie auf dem Mars
Dr. Göstar Klingelhöfer
Universität Mainz
The NASA Mars Exploration Rovers (MER), Spirit and Opportunity, landed on the Red Planet in January 2004. Both rovers are equipped with a miniaturized Mößbauer spectrometer MIMOS II. Designed for a three months mission, now after more than five years both rovers and both Mößbauer instruments are still exploring the Martian surface. At Spirit landing site in Gusev crater hematite and goethite were identified as clear mineralogical evidence that water played a major role in the formation and alteration of rocks and soils. A layered plateau, called Home Plate, of probably explosive volcanic origin has been identified. Opportunity at Meridiani Planum traveled more than 18 km across sulfate-rich outcrop, basaltic sand and dust, and hematite lag deposits. The ferric sulfate hydroxide mineral jarosite, identified in sulfate-rich outcrop rocks present along the whole traverse, is mineralogical evidence for aqueous processes. Jarosite forms under acidic conditions which would have challenged prebiotic chemical reactions. Millimeter-sized spherules (nicknamed Blueberries) were identified by MIMOS II as the source of hematite detected from orbit.
- 02.11.
Optomechanics – The Interaction Between Light and Mechanical Motion
Dr. Florian Marquardt
Ludwig-Maximilian-Universität München
- 9.11.
Präzisionsexperimente an gespeicherten und gekühlten exotischen Ionen in Penning-Fallen
Prof. Dr. Klaus Blaum
MPI für Kernphysik Heidelberg
Die hochpräzise Bestimmung von atomaren Grundzustandseigenschaften wie Masse und magnetische Momente haben in jüngster Zeit eine neue Qualität hinsichtlich Genauigkeit, Empfindlichkeit und Anwendungsvielfalt erreicht. Dies ist auf die Entwicklung und den Einsatz von effizienten Speicherverfahren, effektiven Kühlmethoden, empfindlichen Nachweistechniken und neuartigen Kalibrierverfahren zurückzuführen. Der Vortrag gibt einen Überblick über Präzisionsmessungen in Penning-Fallen. Die Anwendungen reichen von Beiträgen zur Modellierung der Elemententstehung über die Bestimmung von Fundamental-konstanten bis hin zur Überprüfung fundamentaler Wechselwirkungen und Symmetrien.
- 16.11.
Cocktail-Parties und Hörgeräte – Biophysik des Gehörs
Prof. Dr. Dr. Birger Kollmeier
Universität Oldenburg
Von aktiven, nichtlinearen Prozessen im Ohr über numerische Hörmodelle bis hin zur Musikübertragung im Internet oder objektiver Beurteilung der Sprachgüte von Handies: Die Hör-Akustik hat unmittelbare Auswirkungen auf unser tägliches Leben — nicht nur wenn eine Hörstörung auftritt oder wenn man auf einer lebhaften Party nichts mehr versteht. Für die Technik ist die Analyse der "effektiven" Funktion des Gehörs als komplexes Gesamt-System interessant. Die Umsetzung dieser Analyse in ein Hörmodell ermöglicht eine Vielzahl technischer Anwendungen, darunter die robuste Spracherkennung unter Umgebungslärm. Dabei sind für den Computer ähnliche Algorithmen erforderlich wie sie auch in "intelligenten" Hörgeräten eingesetzt werden, um Innenohrschwerhörigen in "Cocktail-Party-Situationen" zu einem besseren Sprachverständnis zu verhelfen. Der Vortrag gibt einen Überblick über die Aktivitäten der Hörforschung in Oldenburg, die von den biophysikalischen Grundlagen bis zur klinischen Anwendung reicht. Anhand von Hörbeispielen soll zudem verdeutlicht werden, welche ausgeklügelten Mechanismen unser Ohr bei der Wahrnehmung von Schall ausnutzt und welche Probleme auftreten, wenn sie gestört sind.
- 23.11.
SiPM (Silizium-Photomultiplier) – Neuartige Photodetektoren für die medizinische Bildgebung
Dr. Karl Ziemons
Forschungszentrum Jülich
- 30.11.
Die Wasserfalle in den Tropen
Dr. Cornelius Schiller
Forschungszentrum Jülich
Auch 60 Jahre, nachdem die tropische Tropopause als Kühlfalle für Wasser auf dem Transport von der Troposphäre in die Stratosphäre identifiziert wurde, wird die Bedeutung der dort ablaufenden Prozesse kontrovers diskutiert: Welche Regionen in den Tropen sind für den stratosphärischen Wassereintrag wichtig? Trägt hochreichende Konvektion zu einer Befeuchtung oder Trocknung der Tropopausenregion bei, und ist dies für den globalen Wasserhaushalt in der Stratosphäre relevant? Wie ändert sich der der Wassereintrag, wenn sich andere Bedingungen zur Wolkenbildung ergeben? Wassermessungen aus drei tropischen Messkampagnen in Brasilien, Australien und Westafrika werden präsentiert und analysiert, um eine Beantwortung dieser Fragen anzugehen. Es zeigt sich, dass eine lagrangesche Betrachtung der Sättigungshistorie die Messdaten für die drei sehr unterschiedlichen Messorte und Jahreszeiten sehr gut wiedergibt. Hochreichende Konvektion bewirkt einen zusätzlichen lokalen Wassereintrag, für einen signifikanten Beitrag auf globalen Skalen ergibt sich aber kein Hinweis aus unseren Studien. Bei den niedrigen Temperaturen an der tropischen Tropopause können besondere Bedingungen hinsichtlich Wolkenbildung auftreten, z.B. extrem niedrige Teilchenzahldichten und hohe Übersättigungen, die aber nur einen mäßigen Einfluss auf den mittleren stratosphärischen Wassereintrag besitzen.
- 07.12.
Von Strings, Eichfeldern und Spinketten
Prof. Dr. Jan Plefka
Humboldt-Universität zu Berlin
- 14.12.
Geschüttelt, nicht gerührt! James Bond im Visier der Physik
Prof. Dr. Metin Tolan
Technische Universität Dortmund
In dieser Vorlesung wird überprüft, wie realistisch einzelne Stunts in den bekannten James Bond Filmen sind. Beispielsweise wird erörtert, unter welchen Umständen es anzuraten ist, einem Flugzeug hinterherzuspringen oder ob bestimmte Uhrenmodelle des Top-Agenten wirklich funktionieren können. Während des Vortrages wer- den viele Videosequenzen aus den Filmen gezeigt und auch Experimente vorgeführt. Am Ende der Vorlesung wird schließlich das Mysterium geklärt, warum James Bond seine Wodka-Martinis immer geschüttelt und nie gerührt zu sich nimmt.
- 11.01.
Proton and Carbon Ion Therapy: From the Basic Principles to the Clinical Implementation
Priv.-Doz. Dr. Katia Parodi
Universität Heidelberg
The application of ion beams (from protons up to carbon ions) to external beam radiotherapy is currently rapidly increasing worldwide. The main rationale is the favorable ionization energy-loss of swift charged ions in matter, resulting in the characteristic dose maximum at the end of the range known as Bragg-peak. Proper superimposition of several Bragg-peaks enables optimal conformation of the delivered dose to the tumor, with better sparing of surrounding healthy tissue in comparison to conventional photon and electron radiation. Ions heavier than protons can additionally offer increased biological effectiveness for treatment of tumors which are resistant to conventional radiation. This talk will review the physical and biological basic principles of ion beam therapy, as well as the main aspects of its technical and clinical implementation at the Heidelberg Ion Beam Therapy Center which represents the first combined proton and carbon ion therapy facility with completely active beam delivery worldwide.
- 18.01.
University of Delaware Neutrino Physics – The Cosmic Ra y Connection
Prof. Dr. Tom Gaisser
University of Delaware
Cosmic rays and neutrinos are closely connected with each other both locally and in space. Interactions of cosmic rays in the atmosphere produce the atmospheric neutrinos, which provide a beam for study of neutrino properties. Interactions of particles at cosmic-ray sources produce astrophysical neutrinos, which carry information about the nature and environment of the sources and their acceleration mechanisms. Interactions of the highest-energy cosmic rays in the microwave background radiation during propagation from distant sources produce cosmogenic neutrinos. In this talk I will review the historical context and current status of measurements of these cosmic-ray neutrinos and comment on prospects for the future.
- 25.01.
An der Grenze des Standardmodells? Die Myon Anomalie
Prof. Dr. Achim Denig
Universität Mainz
Die Suche nach Erweiterungen des Standardmodells - sogenannte Neue Physik - wird eine wichtige Rolle bei zukünftigen Experimenten am LHC spielen. Hierbei sollen hypothetische Teilchen jenseits des Standardmodells bei den höchsten an Beschleunigern zugänglichen Energien direkt erzeugt werden (sog. "High Energy Frontier"). In diesem Vortrag wird ein komplementärer Zugang zur Suche nach Neuer Physik diskutiert, wie er sich aus Höchstpräzisionsexperimenten bei niedrigen Energien ergibt (sog. "High Precision Frontier"). Eine besonders sensitive Größe für solche Untersuchungen ist dabei das anomale magnetische Moment des Myons. Die hadronischen Korrekturen zur Myon-Anomalie, die sich als entscheidend für ein weitergehendes Verständnis herausstellen, und die damit in Zusammenhang stehenden Messungen hadronischer Wirkungsquerschnitte werden im Vortrag besprochen.
- 01.02.
Die Synchrotronstrahlungsquelle DELTA in Dortmund: Status und zukünftige Entwicklungen
Prof. Dr. Shaukat Khan
Technische Universität Dortmund
Synchrotronstrahlung, Ende des 19. Jahrhunderts vorhergesagt und zunächst nur ein lästiger Verlusteffekt bei Elektronenspeicherringen, ist inzwischen ein unverzichtbares Werkzeug für die Erforschung kondensierter Materie geworden. Von weltweit ca. 50 Synchrotronstrahlungsquellen ist DELTA an der TU Dortmund fast die einzige, die von einer Universität betrieben wird. Die Anlage umfasst zwei Beschleuniger, die den Elektronenstrahl auf eine Energie von 1,5 GeV bringen, und einen Speicherring von 115 m Umfang mit drei sogenannten Undulatoren und diversen Strahlungsmeßplätzen, an denen Nutzergruppen mehrerer Universitäten (u.a. Wuppertal) und anderer Institute Experimente durchführen. Neben ständigen Verbesserungen der Anlage soll im kommenden Jahr bei DELTA eine Quelle für ultrakurze Strahlungspulse im Vakuum-Ultraviolett und fernen Infrarot entstehen. Während die Pulsdauer von konventioneller Synchrotronstrahlung 50-100 ps beträgt, können durch Wechselwirkung des Elektronenstrahls mit Femtosekunden-Laserpulsen intensive Strahlungsblitze von ca. 50 fs Dauer erzeugt werden, um schnelle Prozesse auf atomarer Ebene zu untersuchen. Der Vortrag stellt die Synchrotronstrahlungsquelle DELTA vor und erläutert verschiedene Methoden, ultrakurze Strahlungspulse zu erzeugen.
