Vorträge im WS 2008/2009

Dr. Charlotte Schönbeck, Heidelberg

Der Kieler Physiker Heinrich Freiherr Rausch von Traubenberg (1880–1944) – ein Schicksal zwischen Wissenschaft und Politik (10. Februar 2009)

Heinrich Freiherr Rausch von Traubenberg leitete das physikalische Institut der Christian- Albrechts-Universität von 1931 bis 1937. Er wuchs auf einem Rittergut in Estland auf, studierte Physik u.a. bei Willy Wien in Würzburg und wurde durch diesen an Themen der modernen Atomphysik herangeführt, die später seine eigene Arbeit als Experimentalphysiker bestimmten. In seiner Zeit in Göttingen (1910 – 1921) entstanden Beiträge zur Physik der Kanalstrahlen, am physikalischen Institut der deutschen Universität in Prag (1921 – 1931) konnte er durch ungewöhnliche Experimente über den Starkeffekt höherer Ordnung die ältere Quantentheorie bestätigen. In Kiel standen für ihn vor allem Probleme der Kernphysik im Mittelpunkt seiner Forschung. Die Folgen politischer Umbrüche bestimmten in einschneidender Weise nicht nur den Lebensweg von Rausch von Traubenberg sondern auch seine wissenschaftliche Laufbahn. So wurden seine erfolgversprechenden Arbeiten zur Kernzertrümmerung in Kiel durch den Nationalsozialismus abrupt beendet. Sein Schicksal und seine ungewöhnliche Persönlichkeit zeichnen ein eindrucksvolles Bild von der physikalischen Forschung vom Beginn des 20. Jahrhunderts bis zum Ende des Zweiten Weltkrieges in Deutschland und ihrer Beziehung zu politischen Ereignissen.
 
Dr. Henrik Beuther, Max-Planck-Institut für Astronomie, Heidelberg

Die Entstehung der massereichsten Sterne (20. Januar 2009)

Massereiche Sterne gehören zu den energetischsten und dominantesten Objekten sowohl in unserer als auch in externen Galaxien. Nichtsdestotrotz ist es überraschend, dass die eigentlichen Entstehungsprozesse solcher Sterngiganten immer noch relativ schlecht verstanden sind. Nach einer kurzen Einführung in die konzeptionellen Probleme massereicher Sternentstehung, gibt dieser Vortrag einen Überblick über neue Erkenntnisse in diesem Feld, die hauptsächlich mit Hilfe von Beobachtungen mit (sub)mm-Interferometern gewonnen wurden. Wichtige zu diskutierende Fragen sind unter anderem: Was sind die Eigenschaften von Akkretionsscheiben und Ausströmungen bei sehr jungen massereichen Sternen? Wie entstehen massereiche Sternhaufen? Was sind die Anfangsbedingungen, dass massereiche Sterne überhaupt entstehen können?
 
Dr. René Matzdorf, Experimentalphysik II, Universität Kassel

Rastertunnelspektroskopie an niedrigdimensionalen Systemen (13. Januar 2009)

Im Vortrag wird diskutiert, welche Möglichkeiten die Rastertunnelspektroskopie bei der Untersuchung von Festkörpern und deren Oberflächen bietet. Insbesondere werden Untersuchungen an niedrigdimensionalen Systemen (1D und 2D) vorgestellt. In diesen Systemen spielen Korrelationen der Elektronen eine große Rolle und führen zu interessanten Modifikationen der Zustandsdichte an der Fermienergie. Ein prominentes Beispiel in diesem Zusammenhang ist die Luttingerflüssigkeit, die sich in 1D-Elektronensystemen ausbilden kann. Es werden u.a. Experimente vorgestellt, in denen der kritische Exponent mithilfe der Rastertunnelspektroskopie an einer Luttingerflüssigkeit gemessen wurde
 
Dr. Vladimir Nosenko, Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching

Dynamics of defects in a two-dimensional plasma crystal (16. Dezember 2008)

A plasma crystal is a crystalline state of complex (dusty) plasma. A complex plasma is a suspension of charged solid particles in a plasma. Typical particle sizes range from tens of nanometers to tens of microns. The particles are either grown in-situ or introduced into plasma from external sources. Usually particles acquire a large negative charge, because they collect more electrons than ions from plasma. Due to the mutual interaction of particles and their confinement by electric fields present in plasma they can self-organize in an ordered structure. In the presence of gravity, a single-layer plasma crystal can be formed. In this twodimensional (2D) crystal, particles are arranged in a triangular lattice with hexagonal symmetry and interact through a screened Coulomb potential that is well approximated by Yukawa potential. Plasma crystals constitute an excellent model system to study various phenomena (e.g., phase transitions, transport phenomena, waves) at the level of individual “atoms”. In the present work, we use a 2D plasma crystal to study nucleation and dynamics of crystallographic defects such as dislocations and domain walls. A "laser indentor" is used to create measured stress in the plasma crystal, where a focused beam of laser light pushes particles by the radiation pressure force. Edge dislocations are generated in the locations where the shear stress builds up above a threshold value. We measure the positions and velocities of every individual “atom” in the lattice and from these we calculate parameters like shear strain and vorticity. We analyze the multi-stage process of dislocation nucleation. At the final stage a pair of dislocations move apart at a speed of approximately twice the sound speed of shear waves and create shear-wave Mach cones.
 
Prof. Dr. Martin Aeschlimann, Fachbereich Physik, Technische Universität Kaiserslautern

Magnetismus auf der Femtosekunden-Skala (9. Dezember 2008)

Eine der größten Herausforderungen der heutigen Festkörperforschung besteht darin, die der Elektronenspindynamik im Femtosekundenbereich zu Grunde liegenden mikroskopischen Prozesse zu verstehen. Zum Beispiel ist die Frage, ob in Ferromagneten mit einem intensiven ultrakurzen Laserpuls das Verhältnis der Spin-up- zu Spin-down-Elektronen (Majoritäts- zu Minoritätselektronen) im fs-Bereich verändert werden kann, von großer Aktualität seit dem Aufkommen von Ultrakurzpuls-Lasersystemen. Es gibt eine Vielzahl an Prozessen, welche zum Energie- und Drehimpulsausgleich zwischen angeregten Elektronen und dem Spinsystem in magnetischen wie auch nichtmagnetischen Festkörpern und Grenzflächen führen. Um die Relevanz verschiedener Streumechanismen für Elektronenspins in unterschiedlichen Materialsystemen festzustellen, verwenden wir spin- und zeitaufgelöste Zwei-Photonen Photoemission sowie den zeitaufgelösten magnetooptischen Kerr-Effekt. In meinem Vortrag werde ich Daten aus Experimenten an itineranten Ferromagneten sowie von Experimenten an der Grenzfläche zwischen Kobalt und einem organischen Halbleiter (CuPc) vorstellen.
 
Karl-Ludwig Klein, Observatoire de Paris, LESIA

Radio- und Teilchenemission in solaren Eruptionen (2. Dezember 2008)

Deutliche Erhöhungen der Flüsse von Elektronen und Ionen solaren Ursprungs – so genannte solare Teilchenereignisse – begleiten intensive solare Flares und koronale Massenauswürfe. Sowohl für das grundsätzliche Verständnis der Beschleunigungsprozesse als auch für Anwendungen zur Vorhersage der Teilchenereignisse ist es wichtig, die Beschleunigung der Teilchen zu lokalisieren und ihre Ausbreitung in der Korona und im interplanetaren Raum zu verstehen. Magnetische Rekonnektion in Flares und Stoßwellen schneller Massenauswürfe sind mögliche Beschleuniger. Im Laufe der 1990 er Jahre hatte sich die Idee durchgesetzt, dass die Teilchenereignisse in zwei wohl definierten Kategorien aufträten: zahlreiche Flare-beschleunigte Ereignisse geringer Intensität und einige sehr intensive Ereignisse, die an den Stoßwellen schneller Massenauswürfe beschleunigt würden. Neuere Beobachtungen deuten aber eher daraufhin, dass sowohl Flares als auch Massenauswürfe notwendige Bedingungen für ein großes solares Teilchenereignis sind. Radiobeobachtungen sind dabei ein wichtiges Hilfsmittel: sie geben Aufschluss über die Teilchenausbreitung und über die zeitliche Entwicklung der Beschleunigung in Flares und Massenauswürfen. Teilchenmessungen aus der inneren Heliosphäre heraus sind eine notwendige und viel versprechende Strategie für die zukünftige Forschung.
 
Prof. Dr. Sebastian Wolf, ITAP, Universität Kiel

Können wir die Entstehung von Planeten beobachten? (11. November 2008)

Im Jahre 1995 wurde der erste von inzwischen über 300 extrasolaren Planeten entdeckt. Obwohl von den meisten dieser Exoplaneten nur sehr wenige Details bekannt sind, ist bereits heute offensichtlich, dass die Planeten im Sonnensystem nur eine kleine Auswahl möglicher Planeteneigenschaften aufweisen. Um ein Verständnis für diese Vielfalt zu erlangen, muss man die Entstehung und frühe Entwicklung der Planeten untersuchen. Hierbei spielen zirkumstellare Scheiben - ein "Nebenprodukt" der Sternentstehung - als Ort der Planetenentstehung eine Schlüsselrolle.
 
Dr. Marco Casolino, INFN, Sezione di Rome "Tor Vergata"

Cosmic ray research in space with Pamela Experiment (21. Oktober 2008)

Pamela is a 500kg satellite-borne experiment designed to study with great accuracy cosmic rays of galactic, solar, and trapped nature in a wide energy range (protons: 80 MeV-700 GeV, electrons 50 MeV-400 GeV). Main objective is the study of the antimatter component: antiprotons (80 MeV-190 GeV), positrons (50 MeV-270 GeV) and search for antimatter with a precision of the order of 10-8. The experiment, housed on board the Russian Resurs-DK1 satellite, was launched on June 15, 2006 in a 350-600 km orbit with an inclination of 70 degrees. We will describe the scientific objectives, performance and operations of Pamela in its first two years of flight. First results on cosmic-ray particles and protons of trapped and secondary nature – as well as measurements of the December 13, 2006 Solar Particle Event – will also be discussed.
 
Berndt Klecker, Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching

Die STEREO-Mission: Übersicht und erste Ergebnisse (7. Oktober 2008)

Die wissenschaftliche Zielsetzung der STEREO (Solar Terrestrial Relations Observatory) Mission der NASA ist die Untersuchung der Sonne – Erde-Wechselwirkungen. Dazu wurden im Dezember 2006 erstmals gleichzeitig zwei Raumsonden in eine Umlaufbahn um die Sonne gestartet (Abstand von der Sonne ~150 Millionen Kilometer), deren Winkelabstand sich pro Jahr um ~45° vergrößert und die dadurch die Beobachtung der Sonne aus zwei unterschiedlichen Richtungen (d.h. „stereoskopisch“) gestatten. Die wissenschaftliche Nutzlast der beiden Raumsonden von je 16 Instrumenten wurde unter Beteiligung mehrerer Forschungsinstitute in Deutschland entwickelt. Die Instrumentierung ermöglicht die Beobachtung der Sonne und ihrer Atmosphäre (Korona) in einem weiten Wellenlängenbereich vom sichtbaren Licht bis zu UV, die Beobachtung von Radiowellen, sowie die Untersuchung von Magnetfeldern, Plasma und energetischen Teilchen im Interplanetaren Raum. Primäres Ziel der Mission ist es, durch die stereoskopischen Beobachtungen die dreidimensionale Struktur der dynamischen Vorgänge an der Sonnenoberfläche und im Interplanetaren Raum zu rekonstruieren. Im Vortrag wird eine Übersicht über die STEREO-Mission, die wissenschaftliche Instrumentierung und erste Ergebnisse, sowie ein Ausblick auf die derzeitige Planung zukünftiger Missionen zur Sonnenbeobachtung gegeben.