Vorträge im WS 2012/2013

Prof. Dr. Alexander Krivov, Universität Jena

Trümmerscheiben (5. Februar 2013)

Nachdem sich um einen jungen Stern ein Planetensystem gebildet hat, bleiben um den Stern in der Regel nicht nur die Planeten, sondern auch zahlreiche Kleinkörper, die sogenannten Planetesimale, zurück. Diese asteroiden- bzw. kometenartigen Körper produzieren ständig Staub, dessen thermi-sche Emission mit Hilfe von Infrarotteleskopen detektiert wird. Solche staubigen Planetesimalen-gürtel, die man Trümmerscheiben nennt, sind um ein Fünftel der nahen sonnenähnlichen Sterne nachgewiesen worden. In diesem Vortrag werden die wichtigsten Beobachtungsmethoden und -ergebnisse zu Trümmerscheiben präsentiert und wesentliche Bestandteile ihrer Theorie erläutert. Es wird gezeigt, wie die Trümmerscheiben dabei helfen können, von den Kleinkörpern und Planeten um andere Sterne mehr zu erfahren und die Entstehung und Entwicklung von kompletten Planeten-systemen besser zu verstehen.
 
Prof. Dr. Harald Lesch, Universität München

Wir irren uns empor - oder warum ist die Physik so erfolgreich? (29. Januar 2013)

Eine philosophisch-physikalische Betrachtung zur Synthese von Teilchenphysik und Kosmologie, die auch die Methodik der kritisch rationalen Hypothesenprüfung unter die Lupe nimmt. Warum also ist die Physik so erfolgreich? Weil sie das schärfste Schwert der Kritik verwendet: das Experiment. Zugleich steckt hinter der Physik die Idee von der einen Natur, in der überall und zu allen Zeiten dieselben Naturgesetze gelten. Deshalb ist der Außerirdische auch nur ein Mensch und deshalb können Menschen erfolgreich Kosmologie und Teilchenphysik betreiben.
 
Dr. Sebastian Loth, Center for Free-Electron Laser Science, Hamburg, Max-Planck Institut für Festkörperforschung, Stuttgart

From quantum spins to classical magnetism (22. Januar 2013)

Magnetic materials consist of atoms that interact very locally – often on atomic length scales. In macroscopic samples these weak interactions can lead to stable magnetic order that persists far above room temperature. We use scanning tunneling microscopy to test how far classical concepts of magnetism can be extended into the nanoworld and how they emerge from the quantum mechan-ical behavior of individual spins. In this talk I will focus on a new approach to create stable magnetic states using antiferromagnetic spin-spin interaction. We use the STM’s probe tip to position atoms into structures that do not exist naturally (Science 335 196, 2012). Pump probe spectroscopy schemes track spin dynamics of atoms with nanosecond resolution (Science 329 1628, 2010). This makes it possible to alter the shape of a nanostructure and minimize destabilizing spin relaxation mechanisms. This enables a model demonstration of dense magnetic memory with only 12 atoms per bit and presents a new avenue to study the emergence of correlated magnetic behavior truly from the bottom up.
 
Prof. Dr. Martin Weinelt, Institut für Experimentalphysik, FU Berlin

Ultrafast spin and magnetization dynamics and their signatures in the transient band structure

(15. Januar 2013 - ausgefallen) Femtomagnetism is now an established and active research field in thin film and surface magnetism, which promises magnetic writing speeds three orders faster than current technology. Investigations in this area comprise the spin and magnetization dynamics in ferro- and ferrimagnetic samples initiated with a femtosecond laser pulse. In the first two picoseconds after optical excitation the electronic system and the underlying lattice and spin subsystems are not in equilibrium and it seems likely that the transient hot electron population is responsible for the ultrafast change of the magnetization. Still it remains controversial, which microscopic processes are fast enough to provoke femtomagnetism: direct interaction with the laser field, scattering among electrons, phonons and magnons, and/or spin-transport? To approach these problems we perform time- and angle-resolved photoemission (TR-ARPES) with lasers and high-order harmonics XUV sources. The elementary electron scattering processes and their spin-dependence are investigated for the 3d band ferromagnets. Ultrafast demagnetization is studied for the local-moment ferromagnets Gadolinium and Terbium. Here equilibration of the excited state involves more than one timescale, because the optical excitation occurs in the valence band but the magnetic moment is dominated by the localized 4f electrons. Following excitation by an intense infrared pulse, TR-ARPES with 35 eV photon energy allows us to directly map the tran-sient exchange splitting of the valence bands near the Brillouin zone center.
 
Martin Rost, ULD Schleswig-Holstein

Informationsveranstaltung zum Thema Datenschutz an Hochschulen (8. Januar 2013)

Datenschutz-Prüfungen offenbaren, dass es seit Jahren unverändert schlecht um den Datenschutz an deutschen Hochschulen bestellt ist. Der Befund passt damit in die Landschaft deutscher Institutio-nen. Als besonders kritisch ist jedoch hervorzuheben, dass sich im Vergleich zu anderen gesell-schaftlichen Bereichen keine professionellen Bestrebungen oder Strategien abzeichnen, diesen Zu-stand zu ändern. Der Vortrag erläutert, was Datenschutz meint und welche Tätigkeiten ein Landesdatenschutzbeauf-tragter ausübt. Ferner wird eine Vorstellung zur Systematik von Schutzzielen und deren Operationa-lisierung für Planung, Betrieb und Prüfung von Verfahren vermittelt. Abschließend werden exemp-larisch Prüfbefunde aus Hochschulen in Schleswig-Holstein geschildert. Sollte noch Zeit bleiben, werden Facebook und google+ angesprochen mit den Gründen, warum Hochschulen sich auf die Nutzung solcher Dienste weder einlassen sollten noch dürfen.
 
Dr. Gustav Bihlmayer, Forschungszentrum Jülich

Protected edge-states in two-dimensional topological insulators (18. Dezember 2012)

Recently, topological insulators (TIs) created substantial excitement due to the transport properties of their protected edge-states that provide a fascinating playground for basic and applied research. In practice, two-dimensional (2D) TIs have to be supported by substrates that offer the possibility to tune materials properties, e.g. influence the structure by epitaxial constraints, enhance spin-orbit coupling effects by proximity effects or induce magnetic fields. All these effects can lead to a change of the topological invariants of the 2D TI, allowing for new properties. These effects will be discussed on the example of ultra-thin Bi films, both freestanding [1] and supported [2] and in the presence of an exchange field [3]. Results of density-functional theory calculations will be com-pared with experimental data, where available. Finally, we explore the structural stability of the one-dimensional edges of 2D TIs and how the edge states are modified by resulting modifications.

[1] M. Wada, G. Bihlmayer et al., Phys. Rev. B 83, 121310(R) (2011)

[2] T. Hirahara, G. Bihlmayer et al, Phys. Rev. Lett. 107, 166801 (2011)

[3] H. Zhang, G. Bihlmayer et al., Phys. Rev. B 86, 035104 (2012)
 
Prof. Dr. Frank Jenko, MPI für Plasmaphysik, Garching

Eine kurze Reise durch unser turbulentes Universum (11. Dezember 2012)

Es gibt sie in Kaffeetassen wie Akkretionsscheiben, in Laborexperimenten wie im Sonnenwind: Turbulenz. Sie führt zur raschen Durchmischung eines Mediums; sie beeinflusst die Entstehung kosmischer Magnetfelder sowie die Beschleunigung und Propagation kosmischer Strahlung; sie ist außerdem ein zentrales Hindernis auf dem Weg zu Fusionskraftwerken. Gleichzeitig ist Turbulenz ein paradigmatisches Beispiel für nichtlineare Dynamik in komplexen Systemen und gilt weithin als eines der größten ungelösten Rätsel der Physik. Nicht zuletzt aufgrund neuer Möglichkeiten der Messung und Simulation turbulenter Systeme erlebt dieser Forschungsbereich derzeit eine sehr dy-namische Entwicklung. Gute Gründe, Sie mitzunehmen auf eine kurze Reise durch unser turbulen-tes Universum.
 
Prof. A. Watson, School of Physics and Astronomy, Leeds-University

From the Ionisation of Air to beyond the LHC: 100 years of Cosmic Rays (4. Dezember 2012)

Cosmic rays were discovered in 1912 as a result of the efforts by some of the most distinguished scientists of that era to explain the discharge of ionisation detectors. The study of cosmic rays has impacted on many disciplines, including astrophysics, particle physics, carbon dating and radio as-tronomy and thus has had scientific and societal impact. I will describe some of the early work that led, inter alia, to the discovery of the positron, the muon and the first strange particles and thus to the birth of particle physics. In 1938 it was found that showers of particles that reach the ground simultaneously are produced by primary cosmic rays of ~1015 eV, about 105 times more energetic than any particles that had then been contemplated. The role of German scientists in the discovery of the air-shower phenomenon has only recently been more widely recognised. I will discuss how study of these showers has led to the discovery of cosmic rays of energies as great as 3 x 1020 eV, challenging our understanding of where and how they are created. I will describe how data from the Pierre Auger Observatory, the largest cosmic-ray detector ever built, are now being used for astrophysical studies and to give glimpses of some hadronic physics at centre-of-mass energies over 4 times greater than are accessible at the LHC.
 
Prof. Dr.-Ing. Andreas Ostendorf, Ruhr Universität Bochum

Optische Resonanzen an sphärischen Mikropartikeln für sensorische Anwendungen (27. November 2012)

Glas- bzw. Polymer-Mikropartikel können unter geeigneter Bestrahlung mit Laserlicht inte-ressante Effekte aufweisen. Abhängig von Eigenschaften wie Größe, Form, Brechungsindex der Partikel in Bezug zur Umgebung, Richtung der einfallenden Strahlung und eingestrahl-ter Wellenlänge können z. B. optische Resonanzen simuliert, realisiert und experimentell beobachtet werden. Derartige optische Resonanzen mit hohen Gütezahlen lassen sich in vielfältiger Weise für hochgenaue sensorische Anwendungen für verschiedene Messgrößen wie Temperatur, Druck, Wellenlänge oder Konzentration von Biomolekülen nutzen.
 
Prof. Dr. Willy Kley, Universität Tübingen

Entstehung und Entwicklung extrasolarer Planetensysteme (20. November 2012)

Im Jahre 1993 wurde der erste extrasolare Planet (51 Pegasi), der einen anderen sonnenähnlichen Stern umkreist, entdeckt. Bis heute sind fast 800 Planetensysteme gefunden worden und weit über tausend weitere Kandidaten durch die Kepler-Mission der NASA. Die teilweise überraschenden Eigenschaften der neu entdeckten Welten verlangen eine Überarbei-tung der Standard-Theorie der Planetenentstehung. In meinem Vortrag werden die beiden Haupt-theorien der Planetenentstehung (die sequentielle Akkretion bzw. die Gravitationsinstabilität) unter Berücksichtigung der Gesamtheit der extrasolaren Planetensysteme diskutiert. Die Notwendigkeit einer dynamischen Entwicklung der jungen Planeten innerhalb der protoplanetaren Scheiben wird hervorgehoben und neue Ergebnisse diskutiert.
 
Dr. Sander Otte, Technische Universität Delft, Niederlande

Atomically assembled quantum spin lattices (6. November 2012)

Cosmic rays were discovered in 1912 as a result of the efforts by some of the most distinguished scientists of that era to explain the discharge of ionisation detectors. The study of cosmic rays has impacted on many disciplines, including astrophysics, particle physics, carbon dating and radio astronomy and thus has had scientific and societal impact. I will describe some of the early work that led, inter alia, to the discovery of the positron, the muon and the first strange particles and thus to the birth of particle physics. In 1938 it was found that showers of particles that reach the ground simultaneously are produced by primary cosmic rays of ~1015 eV, about 105 times more energetic than any particles that had then been contemplated. The role of German scientists in the discovery of the air-shower phenomenon has only recently been more widely recognised. I will discuss how study of these showers has led to the discovery of cosmic rays of energies as great as 3 x 1020 eV, challenging our understanding of where and how they are created. I will describe how data from the Pierre Auger Observatory, the largest cosmic-ray detector ever built, are now being used for astrophysical studies and to give glimpses of some hadronic physics at centre-of-mass energies over 4 times greater than are accessible at the LHC.
 
Moshe Deutsch, Bar-Ilan University, Israel

The nanoscale structure of liquid surfaces and interfaces (23. Oktober 2012)

Bulk solids exhibit long range three-dimensional order. So do their surfaces although surface recon-struction to a different structure, extending to a depth of a few molecules only, often occurs. By contrast, bulk liquids exhibits short range order, extending to distances of a few molecules only. A fundamental question that we (and many others) have been exploring is whether the termination of a bulk liquid by an interface could induce molecular order in the near-interface region, and if yes, what will be its characteristics. Answering this question experimentally proved to be far from sim-ple. The advent of synchrotron-based surface-specific x-ray diffraction methods three decades ago, and, in particular, of high-energy beamlines just a few years ago, opened the way for studies of liq-uid surfaces and interfaces with high accuracy and down to atomic resolution. This talk will present briefly the x-ray methods used for studying the nanoscale structure of the in-terfacial region of liquid/vapour, liquid/liquid and solid/liquid interfaces. Starting with a discussion of one of the first studies of liquid/vapour interfaces, water, I will present results obtained for a range of liquids dominated by polar, van der Waals, and Coulomb (both screened and unscreened) interactions, and their combinations. These include studies of surface freezing of alkanes and alco-hols at the liquid/vapour, liquid/liquid and liquid/solid interfaces, the near-surface layering in liquid metals and alloys, and the complex interfacial structures exhibited by ionic liquids, a novel class of room-temperature molten salts, of great scientific interest and a great promise as working fluids in many chemical applications.