Jenseits von Mittelerde

Prof. Dr. Michael Junk (Fachbereich Mathematik und Statistik) zum Thema:

Simulierte Realitat:

Boltzmann Billard, Bodenseealgen und Co.

Eine Schar von Partikeln bewegt sich geisterhaft synchronisiert auf den Kanten eines raumlichen Gitters, um immer wieder an den Gitterknoten zu kollidieren und dann von neuem entlang der Kanten zu fliegen. Eigentlich wurde dieses Billardspiel von Physikern erfunden, um Vielteilchendynamiken zu studieren.lnzwischen hat sich aber herausgestellt, dass das Spiel als effizientes Verfahren zur Losung der stromungsdynamischen Navier-Stokes Gleichung benutzt werden kann. Unter dem Namen Lattice Boltzmann Verfahren ist es damit auch zum Forschungsgegenstand in den Ingenieurwissenschaften und der numerischen Mathematik geworden.lm Vortrag wird das Verfahren als konkretes Beispiel fUr Fragestellungen und Arbeitsweisen in der Numerik vorgestellt. Weitere Beispiele aus aktuellen Projekten handeln von Solarzellensimulationen, Starrkorperdynamik, Vorhersage des Aigenwachstums im Bodensee und Charakterisierung von polykristallinen Materialien.

 

Prof. Dr. Johannes Boneberg zum Thema:

Schmelzen mit dem Laser:

Von hüpfenden Nanotropfen zu schwingenden Nanomembranen

 

Dr. Rupert Huber (Rudolf-Kaiser-Preis 2009) zum Thema:

Physik mit einzelnen Lichtschwingungen

Die faszinierenden Eigenschaften moderner Festkörper - von Nanostrukturen über Supraleiter bis hin zu magnetischen Materialien - werden im Kern von der Dynamik ihrer elementaren Bausteine bestimmt. Die relevanten mikroskopischen Bewegungen von Elektronen und Atomen spielen sich vornehmlich auf der Zeitskala von Femtosekunden ab, dem millionsten Teil einer milliardstel Sekunde. Derart ultraschnelle Vorgänge zu beobachten und zu verstehen ist unser erstes Forschungsziel. Wir haben hierzu vor kurzem die weltweit intensivste Laserquelle im Terahertz-Bereich entwickelt, die infrarote Lichtblitze von der Zeitdauer einer einzelnen Schwingung des elektromagnetischen Feldes erzeugt. Nach dem Prinzip einer extremen Zeitlupenkamera lässt sich damit eine spannende Quantenwelt erforschen, die man bislang nur theoretisch erahnen konnte.

 

Prof. Dr. Albrecht Böhm zum Thema:

Der "Large Hadron Collider LHC"

Die Messungen am CERN haben begonnen!

Im ersten Teil des Vortrages wird eine Einführung in den Stand der Elementarteilchenphysik gegeben und offene Fragen genannt, die zum Bau des LHC führten. Dann wird der Aufbau des LHC und der Experimente mit vielen Bildern anschaulich erläutert.
Im zweiten Teil werden die physikalischen Fragen diskutiert, über die man neue Erkenntnisse bekommen möchte. Der zentrale Punkt ist die Suche nach dem Higgsteilchen, bei der es einen spannenden Wettlauf mit dem Tevatron Collider in Fermilab bei Chicago gibt. Andere Fragen kommen eher von Theorien, die mit ihren Vorschlägen weit über den heutigen Stand der Elementarteilchenphysik hinausgehen.

 

Prof. Dr. Peter Nielaba zum Thema:

Das Universum im Computer

Die Entwicklungen der letzten 50 Jahre bei der Computer-"hardware“ und "-software" haben zu erfolgreichen Einsatzmöglichkeiten numerischer Methoden in der Theoretischen Physik geführt. Insbesondere Computersimulationen stellen numerisch exakte Verfahren dar und liefern heute neue Erkenntnisse auf allen physikalisch relevanten Längen- und Zeitskalen, von den Eigenschaften der Elementarteilchen über kollektive Phänomene in komplexen Vielteilchensystemen bis zur großräumigen Strukturbildung im Universum. Dabei können Näherungsverfahren einer Überprüfung unterzogen und Voraussagen für experimentelle Studien gemacht werden. In Konstanz stehen insbesondere die Eigenschaften von Vielteilchensystemen im Rahmen der Statistischen Physik und von Nano-Systemen im Brennpunkt der Forschungsaktivitäten. Im Vortrag wird ein Querschnitt vorgestellt.

Prof. Dr. Gerd Ganteför zum Thema:

Cluster in Nanotechnologie und Astrophysik

Prof. Dr. Thomas Dekorsy zum Thema:

Ultrakurzpulslaser und ihre Anwendungen

Der Laser feiert im Jahr 2010 seinen 50sten Geburtstag (www.laserfest.org). Gerade in den letzten Jahren hat die Lasertechnik eine rasante Entwicklung erfahren. Wir entwickeln Festkörperlaser, die Lichtimpulse im Femtosekunden Bereich emittieren. Diese haben eine Vielzahl von Anwendungen von der Spektroskopie über die Materialbearbeitung bis hin zur hochgenauen Frequenzmetrologie (Nobelpreis 2005 an T. Hänsch und J. Hall). Mit solch kurzen Lichtblitzen kann man - wie mit einer stroboskopischen Beleuchtung - Vorgänge in Festkörpern auf einer Femtosekunden Zeitskala auflösen. Beispiel sind die Dynamik von Elektronen oder die Anregung von kohärenten Gitterschwingungen in Nanostrukturen. Eine weitere Anwendung ist die Generation von kurzen elektromagnetischen Impulsen mit einem Femtosekunden Laser. Diese Impulse haben Frequenzen im Terahertz Bereich und ermöglichen ebenfalls die Untersuchung neuartiger Phänomene und elementarer Anregungen in Festkörpern. Nach dem Vortrag gibt es die Möglichkeit zur Laborbesichtigung.

Prof. Dr. Matthias Fuchs zum Thema:

Weiche Materie:

Von der Keplerschen Vermutung zum kanadischen Ölsand

Prof. Dr. Elke Scheer zum Thema:

Atome und Moleküle in der Klemme:

Elektronischer Transport auf atomarer Skala

Die rasende Miniaturisierung in der Mikroelektronik lässt erwarten, dass aktive Bauelemente von integrierten Schaltungen in 20 oder 30 Jahren so klein sein werdne, dass sie nur noch aus wenigen Atomen oder Molekülen bestehen. In der digitalen Elektronik kommen nur sehr wenige Elementtypen zum Einsatz: Schalter, Speicher, Verbindungsleitungen. Diese Grundtypen lassen sich durch Atome und Moleküle realisieren. Der Schwerpunkt unserer Arbeitsgruppe liegt auf der Erforschung der physikalischen Grundlagen solcher Elemente. Das heißt, dass wir Modellsysteme untersuchen, die einige der gewünschen Funktionen zeigen, dass aber weder die Methoden noch die Systeme selbst auf eine mögliche spätere Anwendung in elektronischen Schaltkreisen optimiert sind.

Prof. Dr. Guido Burkard zum Thema:

Festkörperqubits:

Mit Quantenpunkt und Bleistiftstrich zum Quantencomputer

Prof. Dr. Ulrich Rüdiger zum Thema:

Magnetische Computerspeicher in 3 Dimensionen

Beginnend mit dem Poulsen Telegraphone von 1898 wird die Geschichte der magnetischen Datenspeicherung kurz skizziert, um daraus einige der derzeitigen Forschungsschwerpunkte in diesem Themenfeld zu motivieren. Dabei soll die Möglichkeit der gezielten Manipulation von Magnetisierungskonfigurationen in magnetischen Nanostrukturen durch elektrische Ströme im Detail vorgestellt werden. Ziel eines solchen Konzepts zur magnetischen Datenspeicherung ist ein Schreib-Leseprozess ohne die Notwendigkeit eines externen Magnetfeldes.

Prof. Dr. Georg Maret zum Thema:

Von der Physik der weißen Farbe zur Detektion neuronaler Aktivität

Prof. Dr. Ulrich Nowak zum Thema:

Magnetische Nanostrukturen: Die Datenspeicherung von Morgen

In einem sehr anschaulichen und farbenprächtigem Vortrag entführte uns Herr Prof. Nowak in die Forschungsschwerpunkte seiner Arbeitsgruppe, die magnetischen Eigenschaften von Nanostrukturen. Ausgangspunkt sind die immer dichter gepackten Speichereinheiten, bis hin zu Größen im Nanometerbereich. Dabei ergeben sich allerdings Probleme beim Schreiben und dauerhaften Speichern. Damit die kleinsten möglichen Speichereinheiten nicht durch die thermische Energie flippen können, muss die Kopplung der Spins untereinander groß genug sein. Dies erschwert aber das Schreiben, also gewollten Flippen. Eine mögliche Lösung dieses Problems ist der Einsatz sehr kurzer Laserpulse. Der Einfluss einer solcher thermischen Erwärmungen auf magnetische Nanomagnete ist Gegenstand aktueller Simulationen und Berechnungen.
Nochmals vielen Dank an Herrn Prof. Nowak für den sehr interessanten und anschaulichen Vortrag.

Prof. Dr. Alfred Leitenstorfer zum Thema:

Elektronen und Photonen: Ultraschnelle Quantenphysik im Festkörper

Im ersten Vortrag des Wintersemesters 08 stellte Herr Prof. Leitenstorfer die Forschung seiner Arbeitsgruppe an zwei exemplarischen Sachverhalten dar. Dabei waren Quantenpunkte und deren elementaren Anregungen sowie “Pump and Probe“ Experimente auf sehr kurzen Zeitskalen die Haupttopics. Im Anschluss an den sehr lebhaften und interessanten Vortrag konnten das Auditorium an einer Laborführung am Lehrstuhl teilnehmen. Wir möchten daher nochmals Herrn Prof. Leitenstorfer und seinen Mitarbeitern für ihr Engagement danken.

Prof. Dr. Paul Leiderer zum Thema:

Nanostrukturen - Blick in die Welt der Zwerge

Als zweiter Vortragender unserer Reihe, erläuterte Prof. Dr. Paul Leiderer, in lockerer Atmosphäre, die jüngeren Forschung Makroskopische Quantenphänomene wie Hochtemperatur-Supraleitung, kolossaler magnetoresistiver Effekt (CMR), Ferri- und Ferromagnetismus entspringen einer empfindlichen Balance unterschiedlicher Wechselwirkungen zwischen Elektronen, Phononen und Spins auf der Nanoebene. Für ein tieferes Verständnis dieser Phänomene und um deren funktionelle Eigenschaften kontrollieren zu können, ist es ausschlaggebend die Art und Weise der Wechselwirkung zwischen diesen Freiheitsgraden zu bestimmen. In dem Vortrag werden Beispiele gezeigt, wie die Informationen über das Zusammenspiel zwischen verschiedenen Freiheitsgraden mit Femtosekunden zeitaufgelösten Techniken abgeru div style="clear: both;" fen werden können div style="clear: both;" .Prof. Dr. Michael Junk (Fachh3 /abereich Mathematik und Statistik) zum Thema:sergebnisse seiner Arbeitsgruppe und des Sonderforschungsbereichs 513 einem gemischten Publikum aus verschiedenen Semestern. Schwerpunkte der Präsentation waren vor allem die Verwendung von Kolloiden zur Herstellung von Nanostrukturen und die besonderen physikalischen Eigenschaften der entstandenen Nanostrukturen.

Prof. Dr. Günter Schatz zum Thema:

Nach dem Studium und dann?

Wissenschaftliches Arbeiten an der Universität Konstanz

Prof. Dr. Schatz hielt vor interessierten Physikstudenten aus verschiedenen Semestern einen Vortrag unter dem Titel "Nach dem Studium und dann? - Wissenschaftliches Arbeiten an der Universität Konstanz". Dabei ging er kurz auf die verschiedenen an der Universität aktiven Arbeitsgruppen ein und erläuterte anschließend drei Beispiele wissenschaftlicher Arbeit im Fachbereich Physik. Anschließend ging er kurz auf die Arbeitsmarktsituation für Physiker und die steigenden Anteile weiblicher Physikeri blockquotennen ein, die neben einigen physikalischen Fragen auch die hauptsächlichen Themen der im Anschluss stattfindenen Diskussion waren.