Newsarchiv 2025
07.07.2025Absolvent:innenfeier 2025
Am 04. Juli 2025 hat die Fakultät für Physik im Audimax LX die im Rahmen von Bachelorarbeiten, Masterarbeiten und Promotionen erbrachten Leistungen geehrt.
Dekan Prof. Dr. Michael Schreckenberg begrüßte die Absolvent:innen mit einer unterhaltsamen Ansprache und einem kurzen Vortrag über optische Täuschungen. Studiendekan Prof. Dr. Hermann Nienhaus stellt im Anschluss die Absolvent:innen vor und überreichte Ihnen, gemeinsam mit dem Dekan, eine Urkunde und Präsente. Es erfolgte die Ehrung der Arbeiten "mit Auszeichnung" und für das Engagement in Gremien der Fakultät.
Die Verleihung des Lehrpreises der Fachschaften an Prof. Dr. Jürgen König und Dr. Lothar Brendel und die Würdigung vier besonders origineller Fotos von Absolvent:innen bildeten einen schönen Abschluss des offiziellen Teils, bevor bei einem Empfang im Foyer bei Getränken und einem Snack angemessen gefeiert werden konnte.
Alle Teilnehmer:innen haben den Abend genossen und es war eine gelungene Veranstaltung. Wir wünschen allen diesjährigen Absolvent:innen erneut auf diesem Wege einen herzlichen Glückwunsch!
Ein Fotoalbum der Absolvent:innenfeier ist auf der Homepage der Veranstaltung zu finden
26.06.2025Von Klapppapierbrücken bis Wasserraketen – Auf die Plätze, freestyle-physics!
von Janina Balzer
Drei Monate hatten Schüler:innen der Klassen 5 bis 13 Zeit, anspruchsvolle technische Konstruktionsaufgaben zu lösen. Jetzt steht endlich das große Finale vor der Tür! Der Wettbewerb freestyle-physics zieht seit 2002 jährlich über 2.000 Schüler:innen an die Universität Duisburg-Essen. Die Aufgaben sind vielseitig. Traditionelle Elemente wie die Wasserrakete dürfen natürlich nicht fehlen, aber einiges ist auch neu.
Die Ideen werden am Campus Duisburg der Universität Duisburg-Essen (UDE) präsentiert und von Teams aus der Physik – vom Doktoranden bis zur Professorin – bewertet. Dabei zählen nicht nur gute Ergebnisse, sondern auch smarte und originelle Überlegungen. „Wir freuen uns ganz besonders, wenn schon mit ganz einfachen Mitteln, verblüffende Lösungen erzielt werden“, sagt Physiker Dr. Andreas Reichert aus dem Organisationsteam des Wettbewerbs.
Am 30. Juni geht’s los: Pro Disziplin werden die drei besten Lösungen ausgezeichnet, Sonderpreise gibt es für Kreativität. Ob Klapppapierbrücken, Raupen, Musikalische Kugelbahn, Gegenwindfahrzeuge oder Wasserraketen – bis Freitag, 4. Juli, steht einiges auf dem Plan:
Montag, 30. Juni: Klapppapierbrücken
Eine Brücke, die klapp-, ausfahr- oder zerlegbar ist, soll ein Gewicht von 400 g tragen und 80 cm überbrücken – und das mit möglichst wenig Eigengewicht und nur aus Papier, Bindfaden und Papierkleber.
Mittwoch, 2. Juli: Raupe und Musikalische Kugelbahn
Strecken, zusammenziehen, strecken, zusammenziehen – die Teams stellen sich der Challenge, ein zu Tier bauen, das sich selbstständig wie eine Raupe über 1,5 Meter fortbewegt. Parallel sind an diesem Tag kreative Klänge angesagt: Die Teams bringen Kugeln auf selbstgebauten Bahnen ins Rollen, und zwar möglichst geräuschvoll und melodisch.
Donnerstag, 3. Juli: Gegenwindfahrzeuge
Ein Fahrzeug bauen, das seine Antriebsenergie aus Gegenwind gewinnt – für die Köpfe der freestyle-physics bestimmt kein Problem! Aber: Welches ist auf 1,5 Metern das Schnellste?
Freitag, 4. Juli: Wasserrakete
Der jährliche Klassiker: Die Rakete wird mithilfe von einem Liter Wasser und Luftdruck gestartet. Die Wasserrakete, die am längsten in der Luft bleibt, gewinnt. Um die Flugzeit zu verlängern, können zum Beispiel Flügel oder Fallschirme verbaut werden.
Seit 23 Jahren nehmen jährlich Schüler:innen aus NRW und über dessen Grenzen hinaus an den freestyle-physics teil. Reichert staunt jedes Jahr erneut über das Ideenreichtum der Nachwuchs-Physiker:innen: „Es ist großartig zu sehen, wie kreativ die Kinder und Jugendlichen die Aufgaben lösen – ich bin jedes Mal wieder überrascht!“ Wer die freestyle-physics noch nicht kennt, bekommt im Kurzvideo einen ersten Eindruck. Neben dem Wettbewerb gibt‘s außerdem auch Laborführungen, Vorträge und Experimentalpraktika.
Weitere Informationen:
https://www.freestyle-physics.de/index.php
29.04.2025Mit 13 Jahren an die Uni Vom Klassenzimmer ins Physiklabor
von Janina Balzer
Mit 13 Jahren schon im Hörsaal? Für Jonathan Bork (Video hier) kein Problem. Neben der Schule nimmt er am Frühstudium der UDE teil, schreibt Klausuren in Physik und untersucht Siliziumwafer. Im Interview erzählt er, wie er alles unter einen Hut bringt.
Jonathan, du gehst in die 10. Klasse und besuchst die Uni – hast du nach mehr Herausforderung gesucht?
So kann man das sagen! Die Physik hat mich schon immer begeistert – Naturwissenschaften finde ich generell total spannend und davon wollte ich einfach mehr. Ich habe zufällig vom Frühstudium erfahren und dachte mir: Warum nicht? Also habe ich mich im Wintersemester 2024/2025 für eine Vorlesung angemeldet, ein Praktikum in einer Forschungsgruppe gemacht, und das hat mir so viel Spaß gemacht, dass ich dabeibleibe.
Was begeistert dich am Frühstudium?
Es ist eine toll, sein Wissen schon als Schüler in einem Fach zu vertiefen. Man bekommt Einblicke in das Uni-Leben, kann erste Erfahrungen sammeln und herausfinden, ob ein Studium in diesem Bereich wirklich das Richtige ist. Ich kann nur sagen: unbedingt ausprobieren!
Was machst du genau?
Ich besuche die Vorlesungen und Übungen zu Grundlagen der Physik, um mein Wissen zu erweitern. Parall dazu bin ich in der Arbeitsgruppe von Professor Martin Mittendorff. Dort geht es um Terahertz-Spektroskopie. Vereinfacht gesagt, geht es dabei um Strahlung, die zwischen dem Mikrowellen- und Infrarotbereich liegt. Wir nutzen sie, um mehr über Materialeigenschaften herauszufinden – zum Beispiel um zu sagen, wie gut ein Material Strahlung durchlässt oder reflektiert. Ich werde auch ein eigenes Projekt haben, in dem ich Siliziumwafer auf ihre reflexiven Fähigkeiten hin untersuche. Das sind ganz dünne Scheiben an hochreinem Silizium, die in der Halbleiterindustrie verwendet werden. Sie sind wichtig für die Herstellung von Mikrochips oder Solarzellen.
Wird die Schule da nicht langweilig?
Das Frühstudium und die Forschungsgruppe helfen mir tatsächlich auch in der Schule. Ich sehe alles noch einmal aus einem ganz anderen Blickwinkel. Besonders in Mathe. In der Physik steckt ja viel Mathematik, und mein Verständnis dafür ist durch das Studium viel besser geworden.
Wie bekommst du das alles unter einen Hut – Schule und Studium?
Meine Schule stellt mich für das Frühstudium frei. Und der Arbeitsaufwand ist machbar – mit der richtigen Organisation klappt das ganz gut. Mir gefällt auch das System an der Uni: Es gibt eine klare Trennung zwischen Vorlesungen und Übungen, das erleichtert das Lernen enorm. Die erste Vorlesung war natürlich trotzdem aufregend.
Bleibt denn noch Zeit für Freizeit?
Uni ist für mich wie Hausaufgaben. Danach habe ich noch Zeit für anderes: Ich spiele gerne Minecraft, treffe mich mit Freunden oder besuche die Pferde im Stall meiner Eltern. Außerdem engagiere ich mich auch noch für hybride Bildungskonzepte – das ist ein Herzensprojekt von mir.
Was ist hybride Bildung?
Es geht darum, Präsenzunterricht mit flexiblen Selbstlernphasen zu kombinieren. So können Schülerinnen und Schüler je nach Bedarf von zu Hause aus oder in der Schule lernen. Das hilft dann besonders hochbegabten oder neurodivergenten Kindern mit zum Beispiel ADHS oder Autismus, deren Gehirn anders als der neurotypische Standard funktioniert. Und dazu spreche ich mit Politikerinnen und Politikern oder präsentiere das Konzept auf Bildungsfestivals. In einigen Bundesländern wird mein Konzept auch schon verwendet, zum Beispiel an Berufsschulen in NRW oder an Projektschulen zu hybrider Bildung in Berlin. Schleswig-Holstein versucht gerade, das Konzept in den Regelschulen umzusetzen.
Ich habe schon mit Bildungsexperten auf der ganzen Welt gesprochen, ich bin zum Beispiel in Kontakt mit dem OECD Bildungsdirektor – hybride Bildung ist hier eine sehr günstige und effektive Möglichkeit. Deshalb ist es wichtig, dass noch mehr Bundesländer diese Ansätze übernehmen und langfristig das Bildungssystem moderner und inklusiver wird.
Was sind deine Ziele?
Erstmal das Abitur machen. Danach will ich auf jeden Fall Physik studieren. Langfristig könnte ich mir vorstellen, in der Forschung zu bleiben. Außerdem ist mir mein Engagement für hybride Bildung wichtig. Ich möchte das Konzept weiterentwickeln und Schulen sowie Politik dazu bringen, flexiblere Lernmodelle zu ermöglichen. Es wäre großartig, wenn mehr Schülerinnen und Schüler individuell und selbstbestimmt lernen könnten – so wie es auch beim Frühstudium möglich ist.
Die Fragen stellte Janina Balzer.
Im Bild:
Jonathan Bork im Physiklabor
29.04.2025Absolvent:innenfeier 2025 (Freitag, 04. Juli 2025)
Die Fakultät für Physik würdigt die im Rahmen von Bachelor-, Master- und Promotionsarbeiten erbrachten Leistungen.
Haben Sie einen der folgenden Abschlüsse zwischen Januar 2024 und Mai 2025 (einschließlich) erworben (Physik, Lehramt Physik, Energy Science, NanoEngineering mit Abschlussarbeit geschrieben in der Fakultät für Physik) und wurden bislang für Ihren Abschluss noch nicht gewürdigt?
- Bachelor
- Master
- Promotion
Dann sind Sie herzlich eingeladen.
Programm:
18:00 Uhr (Hörsaal LX 1205 Audimax, Lotharstraße 63a, 47057 Duisburg)
- Begrüßung durch den Dekan Prof. Dr. Michael Schreckenberg
- Vorstellung der Absolvent:innen
- Ehrung besonders herausragender Arbeiten durch den Dekan und durch den Studiendekan Prof. Dr. Hermann Nienhaus
- Verleihung des Lehrpreises der Fachschaften
20:00 Uhr (Foyer Hörsaalgebäude LX)
- Sektempfang mit Imbis
17.04.2025Von Phoenix Arizona nach Duisburg NRW - Dr. Brandt Gaches startet Emmy Noether-Gruppe zur Sternentstehung und Astrochemie
Die Mitglieder der Fakultät für Physik der Universität Duisburg-Essen freuen sich, Dr. Brandt Gaches zum Aufbau seiner Emmy Noether-Forschungsgruppe begrüßen zu können.
Für seine herausragenden Forschungsarbeiten auf dem Gebiet der kosmischen Strahlung und deren Wirkung in der Astrochemie wurde Dr. Brandt Gaches von der Deutschen Forschungsgemeinschaft mit einer „Emmy Noether-Gruppe“ ausgezeichnet. Damit ist neben der hohen Reputation auch eine Forschungsförderung von mehr als 1,5 Millionen Euro verbunden. Wir freuen uns, dass er ein Angebot unserer Fakultät für Physik angenommen hat, seine Gruppe bei uns aufzubauen. Die eigenständige Leitung einer Emmy Noether-Gruppe soll es ihm ermöglichen, sich in sechs Jahren für eine Universitätsprofessur zu qualifizieren.
Gaches und seine Gruppe werden vor allem die Wechselwirkung von kosmischer Strahlung mit dichtem, molekularem Gas während der Sternentstehung untersuchen. Gaches interessiert sich besonders für die chemischen Prozesse in der Umgebung von neu entstehenden, akkretierenden Sternen, sogenannten Protosternen. Im Universum bilden sich Sterne und Planeten in kaltem, dichtem Molekülgas. In dichtem Gas, das die ultraviolette Strahlung abschirmt, sind energiereiche geladene Teilchen, die so genannte kosmische Strahlung, die Hauptquelle der Ionisierung. Die Ionisierung wiederum treibt eine vielfältige Chemie in der Gasphase an. Ihre Wechselwirkung mit eisigen Staubkörnern stimuliert komplexe chemische Reaktionen. Die Ionisierungsrate der kosmischen Strahlung ist daher ein grundlegender Parameter in astrochemischen Modellen. Kosmische Strahlung wird durch die Beschleunigung von Teilchen, meist Protonen, auf sehr hohe Energien erzeugt. Diese verlieren jedoch auf ihrem Weg in Molekülwolken schnell an Energie. Deshalb wird nach neuen Quellen für niederenergetische kosmische Strahlung gesucht! Gaches hat die Fähigkeit neu entstehender Sterne, so genannter Protosterne, untersucht, während ihres Wachstums Teilchen zu beschleunigen, und eine neue Quelle dafür vorgeschlagen: die Beschleunigung in den allgegenwärtigen Turbulenzen innerhalb von Molekülwolken.
Gaches und seine Mitarbeiter haben auch einige der ersten dreidimensionalen chemischen Modelle von Sternentstehungswolken erstellt, die auch die Energieverlustprozesse der kosmischen Strahlung berücksichtigen. Schließlich ist Gaches Co-Investor zweier erfolgreicher James-Webb-Weltraumteleskop-Programme (PID 5064 und 8961), die darauf abzielen, zum ersten Mal die Strahlung von molekularem Wasserstoff nachzuweisen, die durch Wechselwirkungen mit kosmischer Strahlung entsteht.
Die faszinierenden Bilder des James-Webb-Weltraumteleskops sind eine äußerst umfangreiche Datenquelle für Gaches - sie faszinieren auch durch ihre unglaubliche Ästhetik.
Gaches verstärkt die beiden Professoren Rolf Kuiper und Gerhard Wurm und vergrößert das Potenzial für gemeinsame Forschungsinitiativen.
24.02.2025"Wissenschaft hautnah erlebt – Prof. Dr. Dietrich Wolf inspiriert Schüler*innen der Gesamtschule Horst"
Sen. Prof. Dr. Dietrich Wolf aus unserer Fakultät wurde mit großem Interesse empfangen, als er im Rahmen des Projektkurses Energy Science die Gesamtschule Horst besucht hat, um dort zum Thema "Energy Science" zu referieren und unseren gleichnamigen Studiengang vorzustellen. Folgender Artikel stammt von der Homepage der Schule:
"Schülerinnen und Schüler der Gesamtschule Horst erhielten im Fach Physik die Gelegenheit, mit einem renommierten Wissenschaftler der Universität Duisburg-Essen in einen direkten und praxisnahen Austausch zu treten. Prof. Dr. Dietrich Wolf, ein international anerkannter Physiker und Energieforscher, begeisterte die Schülerinnen und Schüler mit fundierten wissenschaftlichen Einblicken.
In enger Zusammenarbeit wurde ein Unterrichtskonzept entwickelt, das zentrale Themen der modernen Energiewissenschaften beleuchtet: Energieformen, mechanische Energieumwandlung, erneuerbare Energien, der Treibhauseffekt und der globale Energiebedarf. In fünf praxisorientierten Workshops wurden komplexe Konzepte durch interaktive und experimentelle Elemente vermittelt und greifbar gemacht.
Die Schülerinnen und Schüler erhielten exklusive Einblicke in aktuelle Forschung und universitäre Studieninhalte. Die Möglichkeit, auf höchstem akademischem Niveau zu diskutieren, erweiterte ihren fachlichen Horizont und stärkte nachhaltig ihre wissenschaftliche Denkweise sowie ihre Studienorientierung.
Es ist eine besondere Auszeichnung, dass ein Wissenschaftler von solcher Reputation seine Zeit investiert, um junge Talente zu fördern. Wir freuen uns darauf, diesen Austausch künftig weiter zu intensivieren."
18.02.2025Physikerin der Woche der Deutschen Physikalischen Gesellschaft - Ann-Sophie Meyer aus unserer Fakultät
Ann-Sophie ist Doktorandin in der Arbeitsgruppe von Marika Schleberger an der Universität Duisburg-Essen. Sie machte ihren Master of Education in Mathematik und Physik mit dem Ziel, Lehrerin zu werden. Nach ihrem Abschluss entschied sie sich jedoch für eine Forschungslaufbahn und ihre Promotion in Physik. Im Rahmen des SFB 1242 konzentriert sich ihre Forschung auf ultraschnelle Nichtgleichgewichtsdynamik in kondensierter Materie, insbesondere durch zeitaufgelöste ioneninduzierte Photoelektronenemissionsspektroskopie.
Simulationen sagen voraus, dass die Wechselwirkungs- und Relaxationsprozesse innerhalb der elektronischen und phononischen Systeme nach einem Ioneneinschlag auf Zeitskalen von Sub-Pikosekunden bis Nanosekunden ablaufen. Die experimentelle Verifizierung dieser Dynamik stellt jedoch eine echte Herausforderung dar, da die zeitliche Präzision des Ionenstoßes und die Erzeugung eines geeigneten (Sub-)Pikosekunden-Ionenpulses erforderlich sind. Im Rahmen des Projekts C05 des SFB 1242 wurde eine solche Quelle entwickelt, die die Erzeugung von Pikosekunden-Ionenimpulsen durch Femtosekunden-Photoionisation von Edelgasatomen ermöglicht.
Darauf aufbauend führt Ann-Sophie das weltweit erste Pump-Probe-Experiment mit Ionen als Pumpquelle durch. Ihre Arbeit untersucht die ioneninduzierte Nicht-Gleichgewichtsdynamik in Festkörpern und bietet beispiellose experimentelle Einblicke in diese Prozesse. Diese Forschung ist ein bahnbrechender Schritt zum Verständnis der grundlegenden ultraschnellen Dynamik, die durch Ionenstöße ausgelöst wird.
07.02.2025Rätsel gelöst – Symmetrie exotischer Kristall
Kristalle sind hochsymmetrisch, doch Quasikristallen fehlen wichtige Symmetrieeigenschaften. Diese Festkörper geben der Physik Rätsel auf. Eine Forschungsteam des Technion in Haifa, der UDE und der Universität Stuttgart hat nun eines davon gelöst. Es fand heraus, dass sich die Symmetrie in einer höheren Raumdimension verbirgt.
Bei der Untersuchung kollektiver Elektronenschwingungen (Plasmonen) auf Goldoberflächen entdeckten die Wissenschafter ein quasikristallines Muster. Angeregt durch frühere Plasmonen-Experimente suchten sie nach der fehlenden Symmetrie – und fanden sie im vierdimensionalen Raum. Hierzu waren zeitaufgelöste Mikroskopieexperimente auf einer Millionstel-Milliardstel Sekundenskala notwendig – eine Spezialität des Teams um Prof. Frank Meyer zu Heringdorf aus der Physik der UDE. Die Ergebnisse hat die internationale Forschungsgruppe jetzt im renommierten Magazin Science veröffentlicht.
Im Bild: Niederenergetisches Elektronenmikroskop der AG von Prof. Frank Meyer zu Heringdorf.
07.02.2025Veröffentlichung in Advanced Photonics – Spinmoment von Meronen ermittelt
von Birte Vierjahn
Einem Team unter der Leitung von Physiker:innen der Universität Duisburg-Essen ist es erstmals gelungen, die Spintextur zuvor erzeugter Meronen präzise zu ermitteln und daraus auf die topologischen Eigenschaften dieser Strukturen zu schließen. Ihre Erkenntnisse, veröffentlicht in Advanced Photonics, könnten dazu beitragen, Informationen künftig sicherer zu übertragen und zu speichern.
Elektronen, die sich kollektiv in einem Edelmetall bewegen, werden als Plasmonen bezeichnet. Sie werden etwa in der Katalyse oder in der Sensorik genutzt. Um die wellenartige Ausbreitung von Plasmonen an Edelmetalloberflächen zeitaufgelöst zu untersuchen, werden Laserpulse von wenigen Femtosekunden Dauer eingesetzt. Eine Femtosekunde entspricht dem Millionstel Milliardstel einer Sekunde. Mit einer noch einmal 10-fach besseren Zeitauflösung lässt sich die Bewegung von Plasmonenwellen in einem Photoelektronenmikroskop mit nahezu Lichtgeschwindigkeit in Raum und Zeit abbilden. Seit vielen Jahren entwickelt die Arbeitsgruppe um Prof. Dr. Frank-J. Meyer zu Heringdorf aus der Physik der Universität Duisburg-Essen (UDE) diese Art der zeitaufgelösten Mikroskopie. Ihre Arbeit hat weltweit Beachtung gefunden.
Nun ist es dem UDE-Team mit Kolleg:innen der Universitäten Stuttgart und Melbourne (Australien) Einmaliges gelungen: Sie haben mit bislang unerreichter zeitlicher und räumlicher Präzision die elektrische Feldstruktur von Plasmonenwellen so genau gemessen, dass daraus die topologischen Eigenschaften abgeleitet werden können. „Die Topologie ist eine mathematische Theorie, in der eigentlich unterschiedliche Objekte anhand übergeordneter geometrischer Eigenschaften klassifiziert werden können“, so Meyer zu Heringdorf. „Das bekannteste Beispiel ist wohl die topologische Gleichheit einer Tasse mit Henkel und eines Donuts: Beide sind unterschiedliche Objekte, aber beide haben genau ein Loch.“
Die Wissenschaftler:innen haben nun die lokale Spintextur eines sogenannten Meronenpaares untersucht. Meronen sind topologisch stabile Strukturen, bei denen sich Spinvektoren in bestimmter Art und Weise anordnen. „Überträgt man die Spinvektoren auf eine Kugel (so, wie Käsespießchen auf eine Melone), und wird nur eine Kugelhälfte von Vektoren bedeckt, so entspricht die Topologie der eines Merons“, erklärt der Physiker. Ein Meronenpaar besteht aus zwei identischen Meronen. „Für unsere Experimente haben wir ultrakurze Laserpulse genutzt, um die elektrischen Felder zu messen. Die magnetischen Felder konnten wir anschließend aus den gemessenen Daten ableiten und auf dieser Grundlage das Spinmoment berechnen.“
Das Forscherteam konnte so nachweisen, dass die Topologie des Plasmons konstant ist, obwohl das elektrische wie auch das magnetische Feld mit einer Periode von 2.66 Femtosekunden schwingen und rotieren. Diese Stabilität könnte künftig helfen, Informationen sicher zu speichern oder zu übertragen, denn topologisches Licht in Glasfasern wären resistenter gegen Verluste und Störungen.
Im Bild:
Spintextur eines Meronenpaares. Gezeigt sind die gemessenen Spinvektoren auf einer Goldoberfläche. Würden die Pfeile auf eine Kugel gesteckt, so würden sie zweimal die gleiche (nördliche) Halbkugel bedecken, während die südliche Halbkugel unbedeckt bliebe.
Originalpublikationen:
Advanced Photonics: https://doi.org/10.1117/1.AP.6.6.066007
Weitere Informationen:
Prof. Dr. Frank-J. Meyer zu Heringdorf, Experimentalphysik, Tel. 0203/37 9-1465, meyerzh@uni-due.de
10.02.2025Neue stellvertretende wissenschaftliche Direktorin bei CENIDE – Prof. Dr. Marika Schleberger
Der Vorstand des Center for Nanointegration Duisburg-Essen (CENIDE) hat Prof. Dr. Sebastian Schlücker aus der Fakultät für Chemie als neuen wissenschaftlichen Direktor und Prof. Dr. Marika Schleberger aus unserer Fakultät für Physik als stellvertretende wissenschaftliche Direktorin gewählt. Prof. Dr. Heiko Wende, ebenfalls aus der Physik, scheidet nach sechs Jahren aus dem Amt des wissenschaftlichen Direktors aus.
CENIDE ist ein interdisziplinäres Netzwerk der Universität Duisburg-Essen aus 79 Professoren/innen und Arbeitsgruppenleiter/innen – davon alleine 24 aus der Fakultät für Physik – das die „fächerübergreifende Zusammenarbeit fördert und hilft, die Lücke zwischen akademischer Grundlagenforschung und industrieller Umsetzung zu überbrücken“.
22.01.2025Veröffentlichung zur Planetenentstehung – Wachstum durch Kollision
Planeten entstehen, indem Staub und Gestein in einer Scheibe um einen jungen Stern kollidieren und sich zu immer größeren Körpern verbinden. Diese so genannte Akkretion ist bislang nicht vollständig verstanden. Astrophysiker der UDE konnten durch Experimente in einer Forschungsrakete wesentliche Beobachtungen zu Kollisionsgeschwindigkeit und elektrischer Ladung der Partikel machen. Ihre Ergebnisse wurden soeben in Nature Astronomy* veröffentlicht.
Bis aus einem mikrometerfeinen Staubkorn ein Planet mit einem Ausmaß von 10.000 Kilometern wird, vergehen Millionen von Jahren. Alles beginnt in einer scheibenförmigen Wolke aus Gas (99 Prozent) und Staub (1 Prozent), der protoplanetaren Scheibe: Hier stoßen die Staubpartikel zusammen und bilden Agglomerate. Wolken dieser Agglomerate kollabieren schließlich zu größeren Körpern, die Planetesimale genannt werden und bereits einen Durchmesser von ein bis hundert Kilometer haben können. Durch Gravitation ziehen die Planetesimale weitere Materie an, wachsen zu Protoplaneten und später zu vollwertigen Planeten heran.
Bei den Vorgängen in der Scheibe setzen die Partikel eine Kollisionsbarriere außer Kraft. „Eigentlich ist es nämlich so, dass Staubkörner ab etwa einem Millimeter Größe gar nicht wachsen können, weil sie voneinander abprallen oder sie beim Zusammenstoß zerbrechen“; erklären die Astrophysiker Prof. Dr. Gerhard Wurm und PD Dr. Jens Teiser. „Dadurch aber, dass sie immer wieder kollidieren, laden sie sich unterschiedlich auf und ziehen sich dann gegenseitig an.“
Die Haftung durch elektrostatische Aufladung hatte ihr Team schon in vorherigen Fallturmexperimenten beobachtet. Weil dabei nur knappe neun Sekunden Messzeit in Schwerelosigkeit möglich sind, konnten sie die finale Größe und die Stabilität der wachsenden Körper nicht untersuchen. Ganz anders in den Experimenten der aktuellen Studie: Sie fanden auf einer Forschungsrakete der Europäischen Weltraumorganisation ESA statt. „Während die Rakete auf 270 Kilometer Höhe aufstieg, bot sie uns sechs Minuten Schwerelosigkeit, unsere Experimente vom Boden aus zu steuern und zu verfolgen“, so Teiser.
Das UDE-Team konnte dadurch das Wachstum von kompakten Agglomeraten von etwa drei Zentimetern Größe direkt beobachten und genau messen, mit welcher Geschwindigkeit einzelne Partikel höchstens aufprallen dürfen, um nichts zu zerstören. „Die Agglomerate sind so stabil, dass sie den Beschuss von einzelnen Partikeln mit bis zu 0,5 Meter pro Sekunde aushalten. Alles darüber hinaus erodiert“, betont Astrophysiker Wurm. „Zusätzlich haben wir numerische Simulationen durchgeführt, die zeigen, dass es durch die Kollisionen tatsächlich zu einer starken elektrostatischen Aufladung und Anziehung kommt.“
„Derart konkrete Geschwindigkeiten für Erosion zu finden, hat uns überrascht“, ergänzt Teiser. „vor allem da sie nahe an jenen Werten liegen, die in früheren Simulationen für die Fragmentation verwendet wurden, also für das Zerbrechen von Partikeln oder Objekten.“ Das heißt, dass die physikalischen Bedingungen ähnlich sind, unter denen Material in der scheibenförmigen Wolke um einen jungen Stern abgetragen oder zerbrochen wird.
Die Ergebnisse des UDE-Teams fließen in physikalische Modelle zu protoplanetaren Scheiben und zum Partikelwachstum ein und helfen somit, die Details der Planetenbildung zu verstehen.
Die Forschungen wurden vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) sowie vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klima gefördert.
* Publikation: The growth of super-large pre-planetary pebbles to an impact erosion limit.
https://www.nature.com/articles/s41550-024-02470-x
Im Bild:
Geladene Partikel haben sich zu einem Agglomerat verbunden.
Weitere Information:
Prof. Dr. Gerhard Wurm, Astrophysik, Tel. 0203/37 9-1641, gerhard.wurm@uni-due.de
PD Dr. Jens Teiser, Astrophysik, Tel. 0203/37 9-2959, jens.teiser@uni-due.de
21.01.2025Luftlinie versus Straßennetz - Universeller Zusammenhang gefunden
Die direkte Verbindung zwischen zwei Orten per Luftlinie ist in der Regel kürzer als der Weg, den man per Auto zurücklegen muss. Zwei Physik-Arbeitsgruppen der Universität Duisburg-Essen haben nun herausgefunden: Die Entfernung zwischen zwei Orten in einem Autobahn-Netzwerk ist typischerweise 1,3-mal länger als deren Verbindung per Luftlinie. Ihre tatsächlich neue Erkenntnis basiert auf einer umfangreichen Analyse von Daten aus Europa, Asien und Nordamerika und wurde veröffentlicht im Fachmagazin npj Complexity.
Durchgeführt wurde die Studie von den Arbeitsgruppen Statistische Physik komplexer Systeme um Prof. Thomas Guhr sowie Physik von Transport und Verkehr unter der Leitung von Prof. Michael Schreckenberg. Sie ermittelten die Entfernung zwischen etwa 2.000 Orten innerhalb von Frankreich, Deutschland, Spanien, China und den USA. Dazu verwendeten sie frei nutzbare Geodaten und verglichen die Streckenlänge über das Autobahnnetz mit der jeweiligen geodätischen Entfernung – der direkten Verbindung zwischen zwei Orten, wie ein Vogel sie fliegen könnte. Sie fanden heraus, dass das Verhältnis der beiden Strecken recht universell ist: Die Strecke per Auto ist in der Regel 1,3 (± 0,1) mal länger als die Luftlinie.
„Dieses stabile Verhältnis über Länder und Kontinente hinweg ist das Ergebnis zweier gesellschaftlicher Bedürfnisse, die miteinander konkurrieren“, erklären die Leiter der Studie. „Zum einen möchten wir schnell und effizient an unser Ziel gelangen, zum anderen möchten wir Kosten und Umweltauswirkungen so gering wie möglich halten.“
Aus ihren Erkenntnissen wurde ein neues Modell für die Planung von Autobahn-Netzwerken abgeleitet, das sie als "teilweise zufälliges Autobahn-Netzwerk" bezeichnen. Es basiert auf der Idee, bestehende Verbindungen effizient zu nutzen, indem benachbarte Regionen schrittweise verbunden werden. Der zufällige Teil des Modells besteht darin, gewisse Verbindungen zwischen Städten und Orten im Autobahn-Netzwerk nur mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit herzustellen. Definierte Regeln stellen dabei logische Verbindungen und eine gute Vernetzung sicher.
Das Modell könnte künftig die Effizienz von Verkehrswegen verbessern und gleichzeitig deren Umweltauswirkungen verringern.
Originalveröffentlichung: https://doi.org/10.1038/s44260-024-00023-x
Weitere Informationen:
Prof. Dr. Thomas Guhr, Statistische Physik komplexer Systeme, Tel. 0203/379-4730, thomas.guhr@uni-due.de
Prof. Dr. Michael Schreckenberg, Physik von Transport und Verkehr, Tel. 0203/379-3552, michael.schreckenberg@uni-due.de
Redaktion: Birte Vierjahn, Tel. 0203/37 9-2427, birte.vierjahn@uni-due.de
08.01.2025buddy@school digital 2025 - Infos für Studieninteressierte zu einem Energy Science- oder Physik Studium
In Kürze steht für alle, die in diesem Jahr die Schule abschließen, eine wichtige Entscheidung an: die Entscheidung für oder gegen ein Studium und die Wahl des Studienganges.
Die Fakultät für Physik der Universität Duisburg-Essen steht hierbei gerne unterstützend und mit Informationen und Hilfestellungen zur Seite. Wir präsentieren per Videokonferenz unsere Studiengänge Energy Science, Physik und Physik Lehramt an folgenden Terminen:
- Samstag, 01.02.2025, 13-14 Uhr
- Dienstag, 18.03.2025, 17-18 Uhr
- Montag, 24.03.2025, 17-18 Uhr
Anschließend kannst Du in einer lockeren Fragerunde Deine Fragen hierzu stellen. Ansprechpartner:innen sind dabei mindestens zwei Studierende aus unterschiedlichen Studiengängen und eine hauptamtliche Lehrkraft. Die Studierenden sind Teil unseres Buddy Systems. Innerhalb des Buddy Systems bieten wir eine Rundumberatung für zukünftige Studierende vor Beginn des Studiums und während der ersten beiden Semester. Weitere Informationen zum Buddy System können der Homepage des Buddy Systems und dem Flyer des Buddy Systems entnommen werden.
Wenn Du dieses Angebot (buddy@school digital 2025) nutzen möchtest, bitten wir Dich um eine einfache und kurze Anmeldung (spätestens eine Woche vor dem Wunschtermin) via Online-Formular unter https://udue.de/bas25 . Das Angebot steht natürlich auch denjenigen zur Verfügung, die erst in den kommenden Jahren die Schule abschließen werden, sich aber schon heute informieren möchten.
Wir freuen uns auf Dich!