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October 6, 2009

Nobelpreis für Physik für „die Meister des Lichts“

Nobelpreis für Physik für „die Meister des Lichts“

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Veröffentlicht: 18:44, 6. Okt. 2009 (CEST)
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Moderner CCD-Chip

CCD-Chip in einer Digitalkamera

Video der Pressekonferenz zur Preisverleihung an die Preisträger für Physik 2009

Stockholm (Schweden), 06.10.2009 – Der Nobelpreis für Physik geht in diesem Jahr an die US-Wissenschaftler Charles Kao, Willard S. Boyle und George E. Smith. Sie werden für ihre bahnbrechenden Leistungen auf dem Gebiet der Glasfaser- und Halbleitertechnik ausgezeichnet. In der Begründung des Nobelkomitees werden die drei Wissenschaftler als „Meister des Lichts“ bezeichnet. Der von Boyle und Smith entwickelte CCD-Chip bildet die Grundlage der heutigen Digitalfotografie. In jeder Digitalkamera steckt so ein kleiner optischer Sensor, dessen Pixelzahl als ein Qualitätskriterium heutiger Digitalkameras jedem Fotoenthusiasten geläufig ist. Lichtimpulse werden in digitale elektrische Signale umgewandelt und können so schnell in Helligkeitswerte umgerechnet werden. Auch in der Wissenschaft führte diese technologische Revolution zu wesentlichen Fortschritten, so in der Medizin und Astronomie. In den modernen Weltraumteleskopen verrichten CCD-Chips ihren Dienst. In der Medizintechnik war es durch den Einsatz der lichtempfindlichen CCD-Chips möglich, die Strahlenbelastung für Patienten zu reduzieren. Auch die Endoskopie nutzt sowohl Glasfaser als auch die CCD-Technik zur Gewinnung von Bildinformationen aus dem Innern des menschlichen Körpers. Dritter im Bunde der Nobelpreisträger ist der chinesisch-britische Physiker Charles K. Kao, der die Hälfte des Preises für seine Arbeiten zur Nutzung von Glasfaserkabeln für die schnelle Datenübermittlung erhält. Diese Technologie trug wesentlich zu der rasanten Entwicklung des Internets bei. Die wissenschaftliche Erforschung von Lichtwellenleitern begann in den 1960-er Jahren. Hauptproblem war damals die Unreinheit der Glasfasern, die einen Lichtwellentransport über größere Entfernungen als einen Kilometer durch das entstehende Bildrauschen unmöglich machte. Kao war es gelungen, neuartige Glasfasern zu entwickeln, die es fortan ermöglichten, mit Hilfe von Lichtfasern Informationen über sehr große Entfernungen zu übermitteln.

Die Preise werden am 10. Dezember durch den schwedischen König verliehen.

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October 7, 2008

Nobelpreis für Physik 2008 vergeben

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Nobelpreis für Physik 2008 vergeben

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Veröffentlicht: 23:28, 7. Okt. 2008 (CEST)
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Yōichirō Nambu, einer der diesjährigen Nobelpreisträger für Physik

Stockholm (Schweden), 07.10.2008 – Der Nobelpreis für Physik des Jahres 2008 wurde heute an den US-Amerikaner (und gebürtigen Japaner) Yōichirō Nambu und die Japaner Makoto Kobayashi und Toshihide Masukawa vergeben. Die Forscher erhalten die Auszeichnung für ihre Entdeckung und Anwendung der sogenannten spontanen Symmetriebrechung in der Teilchenphysik. Die Resultate stammen bereits aus den 60er- und 70er-Jahren des vorigen Jahrhunderts.

Normalerweise dürfte unser Universum gar nicht existieren. Beim Urknall ist vor 13,7 Milliarden Jahren genauso viel Materie wie Antimaterie entstanden, die sich beim Aufeinandertreffen vernichten sollte. Dass das Universum aber nun doch vorhanden ist, hängt damit zusammen, dass nur drei der vier bekannten Naturkräfte – nämlich Gravitation, elektromagnetische und starke Kernkraft – dieser sogenannten Ladungsparitäts-Symmetrie (oder kurz: CP-Symmetrie) gehorchen. Die vierte, die schwache Wechselwirkung, die für den radioaktiven Betazerfall verantwortlich ist, bildet nämlich eine Ausnahme.

Den Grund dafür fanden Makoto Kobayashi und Toshihide Masakawa 1974. Sie konnten zeigen, dass die CP-Verletzung eine „natürliche“ Folge ist, indem sie das bis dahin aus drei Quarks bestehende Standardmodell der Teilchenphysik auf sechs Quarks erweiterten. Der experimentelle Beweis der Existenz dieser Quarks wurde jedoch erst vor einigen Jahren geliefert.

Yōichirō Nambu beschäftigte sich mit dem Konzept der sogenannten spontanen Symmetriebrechung, das heute in verschiedenen physikalischen Theorien angewandt wird. Wie der Würzburger Physiker Reinhold Rückl gegenüber Spiegel Online erklärte, kann man sich die Symmetriebrechung an einem Beispiel veranschaulichen. Wenn eine Kugel in der Mitte eines nach oben gewölbten Flaschenbodens liegt, so ist alles symmetrisch. Das sei jedoch der höchstmögliche Energiezustand. Sobald der Flaschenboden aber auch nur geringfügig bewegt werde, verlasse die Kugel die Spitze, das System erhalte ein niedrigeres Energieniveau, und die Symmetrie sei dann gebrochen. Kurz: Der Zustand der niedrigsten Energie bricht die Symmetrie.

Makoto Kobayashi wurde 1944 in Nagoya (Japan) geboren und ist emeritierter Professor am japanischen Forschungszentrum KEK. Toshihide Masukawa, der 1940 in der Präfektur Aichi geboren wurde, ist emeritierter Professor an der Universität Kyōto. Die beiden erhalten die eine Hälfte des mit umgerechnet etwa zwei Millionen Euro dotierten Preises. Die zweite Hälfte geht an Yōichirō Nambu, der 1921 in Tokio geboren wurde und emeritierter Professor an der Universität von Chicago ist.

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October 10, 2007

Albert Fert und Peter Grünberg erhalten den Nobelpreis für Physik

Albert Fert und Peter Grünberg erhalten den Nobelpreis für Physik

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Veröffentlicht: 15:37, 10. Okt. 2007 (CEST)
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Stockholm (Schweden), 10.10.2007 – Es ist die höchste Auszeichnung, die sich ein Wissenschaftler vorstellen kann: Peter Grünberg hat sie bekommen. Für die Entdeckung des Riesenmagnetowiderstands (GMR) ist der 68-jährige Deutsche vom Nobelpreis-Komitee in Stockholm ausgezeichnet worden. Er erhielt den Preis gestern zusammen mit dem Franzosen Albert Fert (69).

Die Bedeutung dieser Entdeckung – Grünberg hatte ebenso wie sein Kollege Fert 1988 herausgefunden, dass sich der elektrische Widerstand in dünnen Schichten unter dem Einfluss eines Magnetfeldes ändert – ist vor allem den Computerfachleuten bewusst. Mit diesem Wissen konnten sie neue Leseköpfe für Computerfestplatten entwickeln, so dass deren Speicherkapazität erhöht werden konnte. Auch Videorekorder und MP3-Player konnten so verbessert werden.

Grünberg arbeitete über 30 Jahre am Forschungszentrum Jülich. 2004 trat er in den Ruhestand. Er promovierte an der TU Darmstadt und ging bis 1972 als Post-Doktorand an die Carleton Universität in Ottawa, Kanada.

Fert studierte von 1957 bis 1962 an der École normale supérieure, Paris. Anschließend, im Jahre 1963, schloss er ein weiterführendes Studium an der Université de Paris ab. 1970 promovierte er an der Université Paris 11, wo er seit 1976 Professor ist.

Aufgrund des Spins der Elektronen ist bei gleicher Orientierung der Magnetfelder (links) der Gesamtwiderstand geringer als bei unterschiedlicher Orientierung (rechts)

Die Entdeckung des GMR-Effekts hat zu einem neuen Forschungsgebiet in der Grundlagenforschung der Physik geführt, der Spintronik. Es wurde herausgefunden, dass der Spin Einfluss auf die Bewegungsfähigkeit von Elektronen haben kann.

Gegeben sind zur Erzeugung des Effektes magnetische Schichtstrukturen, die aus mindestens drei Schichten bestehen. Bei drei Schichten bestehen die äußeren Schichten aus ferromagnetischem Material wie Eisen oder Kobalt, die mittlere Schicht ist sehr dünn – nur Millionstel von Millimetern – und unmagnetisch und besteht beispielsweise aus Chrom oder Kupfer. Je nach Dicke der Zwischenschicht sind die Magnetfelder in Ober- und Unterschicht verschieden orientiert: parallel, antiparallel oder senkrecht zueinander. Bei entgegengesetzter Ausrichtung der Magnetfelder in den äußeren beiden Schichten zeigt sich der GMR-Effekt: Der elektrische Widerstand des Schichtmaterials ist – verglichen mit dem Fall, in dem die Magnetfelder dieselbe Orientierung haben – stark erhöht (Riesenmagnetowiderstandseffekt). Durch Streuprozesse wird im entgegengesetzt ausgerichteten Fall die Bewegung der Elektronen gestört, was zu einer Widerstandserhöhung des Materials führt. Durch schwache äußere Magnetfelder kann die magnetische Orientierung von Ober- und Unterschicht aber leicht in dieselbe Richtung gebracht werden. Dabei wird die Orientierung in einer der beiden Schichten erhalten, die der anderen umgekehrt. Eine kleine äußere Einwirkung kann somit zu einem starken Abfall des Widerstandes führen, was in einem empfindlichen Sensor, wie er beispielsweise beim Lesen von Datenträgern eingesetzt wird, genutzt werden kann.

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October 4, 2005

Der Nobelpreis für Physik 2005 geht an Roy Glauber, John Hall und Theodor Hänsch

Der Nobelpreis für Physik 2005 geht an Roy Glauber, John Hall und Theodor Hänsch

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Stockholm (Schweden), 04.10.2005 – Der Nobelpreis für Physik 2005 geht an Roy J. Glauber, John L. Hall und Theodor W. Hänsch. Der amerikanische Forscher Roy Glauber erhält die eine Hälfte des mit umgerechnet 1,1 Millionen Euro (zehn Millionen Kronen) ausgezeichneten Preises „für seinen Beitrag zur quantenmechanischen Theorie der optischen Kohärenz“. Er hat dadurch die Grundlage für die Quantenoptik gelegt, indem er zeigte, wie die Quantentheorie sich mit der Optik vereinbaren lässt.

Die andere Hälfte des Preises geht an den amerikanischen Forscher John Hall und den deutschen Forscher Theodor Hänsch aus München „für ihre Beiträge zur Entwicklung der auf Laser gegründeten Präzisionsspektroskopie, einschließlich der optischen Frequenzkammtechnik“. Durch ihre Forschungen wurde es möglich, Frequenzen bis auf 15 Stellen genau zu messen. Dadurch können Laser mit extremer Wellenlängengenauigkeit konstruiert werden. Die Frequenzkammtechnik ermöglicht Studien von zum Beispiel der Beständigkeit von Naturkonstanten über die Zeit und die Entwicklung extrem genauer Uhren und Verbesserungen der GPS-Technik.

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December 10, 2004

Physiknobelpreis für Pioniere der Quarksforschung

Physiknobelpreis für Pioniere der Quarksforschung

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Die Zeremonie fand im Konzerthaus Stockholm statt

Stockholm (Schweden), 10.12.2004 – Für ihre Pionierarbeit in der Erforschung der Quarks, der kleinsten Teile der Materie, erhielten die Amerikaner David Gross, David Politzer und Frank Wilczek heute in Stockholm den Nobelpreis für Physik.

Gross und Politzer erforschten die so genannte „asymptotische Freiheit“ der Elementarteilchen. Diese Freiheit entsteht bei Annäherung der Teilchen aneinander, wobei die Kernkraft zunehmend abnimmt.

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