530 Physik
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Seit hundert Jahren ist bekannt, dass die mikroskopische Welt der Atome und Moleküle von den Gesetzen der Quantenphysik regiert wird. Lange Zeit galten Quantenphänomene als verworren und unkontrollierbar. Heute arbeiten Physikerinnen und Physiker daran, unter Nutzung quantenphysikalischer Effekte Materialien mit neuartigen Eigenschaften zu kreieren.
Am Teilchenbeschleuniger in Darmstadt werden die extremen Bedingungen unseres Universums im Labor erforscht. Dabei gelang es den Physikerinnen und Physikern, eine Technologie zu entwickeln, die Energie zur Teilchenbeschleunigung wiederverwendet und einspart. Der Teilchenbeschleuniger ist eingebunden in das Clusterprojekt ELEMENTS, das gemeinsam von der Goethe-Universität Frankfurt und der TU Darmstadt geleitet wird.
Beim Clusterprojekt ELEMENTS von Goethe-Universität, TU Darmstadt, Universität Gießen und GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung arbeiten Theorie und Experiment Hand in Hand, um die Struktur der Materie unter extremen Bedingungen zu verstehen. So wird ersichtlich, warum etwa Kollisionen von Neutronensternen viele der schweren Elemente auf unserem Planeten geliefert haben.
Wenn Neutronensterne oder Schwarze Löcher miteinander kollidieren, erschüttern sie das Gefüge von Raum und Zeit. Die dabei ausgelösten Gravitationswellen können auf der Erde gemessen werden. Was solche Signale aus den Tiefen des Alls über unsere Welt verraten, erforscht Luciano Rezzolla am Institut für Theoretische Physik der Goethe-Universität.
Forschung Frankfurt : das Wissenschaftsmagazin der Goethe-Universität. 1.2023 ; Fremde Welten
(2023)
Using 10.1 × 109 J/ events produced by the Beijing Electron Positron Collider (BEPCII) at a center-of-mass energy p s = 3.097 GeV and collected with the BESIII detector, we present a search for the rare semi-leptonic decay J/ ! D−e+e + c.c. No excess of signal above background is observed, and an upper limit on the branching fraction
B(J/ ! D−e+e +c.c.) < 7.1×10−8 is obtained at 90% confidence level. This is an improvement of more than two orders of magnitude over the previous best limit.
We derive the thermal noise spectrum of the longitudinal and transverse electric field operator of a given wave vector starting from the quantum-statistical definitions and relate it to the frequency and wave vector dependent complex conductivity in a homogeneous, isotropic system of electromagnetic interacting charged particles in the frame of the non-relativistic QED. No additional assumptions except the validity of linear response are used in the proof. The Nyquist formula for vanishing frequency, as well as the noise spectral density of Callen-Welton follow as byproduct. Furthermore we discuss also the noise of the photon occupation numbers.
As part of the research for this thesis, a momentum spectrometer was set up and initial measurements on accelerated ions were performed. For this purpose, the necessary hardware for the operation of the spectrometer and for high-precision measurements was were assembled. A control system for remote operation was developed and the spectrometer was installed at the used beamline.
There, measurements of low-energy ion beams in superposition with electrons confined in a Gabor lens can be carried out.
Investigations were made on both the Gabor lens-generated ions and the beam ions, leading to first results regarding the charge changes of beam ions during propagation through an electron atmosphere.
