deSignale

Für die Entdeckung von Reparaturmechanismen der DNA erhielten drei Forscher den Chemie-Nobelpreis.

Kurze Erläuterungen dazu hier.

Für den Nachweis oszillierender Neutrinos haben zwei Forscher den Physik-Nobelpreis zugesprochen bekommen. Siehe hier.

Physiker gingen bislang davon aus, dass es nicht möglich sei, die Eigen­schaften des Grund­zustandes des leeren Raumes direkt zu vermessen. Doch einem Forscher­team der Uni Konstanz ist nun durch Anwendung weltweit führender optischer Mess­techniken genau das gelungen. Mit Licht­impulsen, die kürzer sind als eine halbe Licht­schwingung im unter­suchten Spektral­bereich, konnten die Wissen­schaftler Vakuum-Fluktu­ationen beobachten. Diese Felder existieren auch dann, wenn die Intensität des Lichts und der Radio­wellen komplett verschwindet. Die Forschungs­ergebnisse sind von fundamentaler Bedeutung für die Weiter­entwicklung der Quanten­physik.

Artikel hier

Flughafen ohne Fluglärm? Mit Elektro-Antriebe für Flugzeuge wäre das möglich. Boing und Airbus forschen daran.

Dazu ein Artikel hier.

Forscher haben einen Transistor-Prototypen entwickelt, der ohne Halbleiter auskommt.

Siehe hier.

Daraus:

„Mit der herkömmlichen Technologie können Schaltspannungen und Strombedarf nicht mehr weiter reduziert werden“, bringen es Glenn Martyna und seine Kollegen vom IBM Watson Research Center in Yorktown Heights auf den Punkt. Dieses Problem könnten die piezoelektrischen Kristalle lösen, die Silizium im Transistor ersetzen sollen. Der neuartige Schaltprozess hat dabei nichts mehr mit dem herkömmlichen Fluss der Elektronen durch einen Halbleiter gemeinsam. Piezoelektrische Module verknüpfen vielmehr elektrische mit mechanischen Eigenschaften. So dehnen sie sich unter Spannung aus oder verändern ihre Leitfähigkeit, wenn sie zusammengedrückt werden.

Ein wirklich sensationeller Durchbruch in der Frage, inwieweit im Gehirn auch Quantenprozesse eine Rolle spielen, konnte nun ein Forscher vorlegen!

Zum Artikel dazu Neural qubits: Quantum cognition based on synaptic nuclear spins

Zusammenfassung der Abhandlung:

The possibility that quantum processing with nuclear spins might be operative in the brain is proposed and then explored. Phosphorus is identified as the unique biological element with a nuclear spin that can serve as a qubit for such putative quantum processing - a neural qubit - while the phosphate ion is the only possible qubit-transporter. We identify the "Posner molecule", Ca9(PO4)6, as the unique molecule that can protect the neural qubits on very long times and thereby serve as a (working) quantum-memory. A central requirement for quantum-processing is quantum entanglement. It is argued that the enzyme catalyzed chemical reaction which breaks a pyrophosphate ion into two phosphate ions can quantum entangle pairs of qubits. Posner molecules, formed by binding such phosphate pairs with extracellular calcium ions, will inherit the nuclear spin entanglement. A mechanism for transporting Posner molecules into presynaptic neurons during a ``kiss and run" exocytosis, which releases neurotransmitters into the synaptic cleft, is proposed. Quantum measurements can occur when a pair of Posner molecules chemically bind and subsequently melt, releasing a shower of intra-cellular calcium ions that can trigger further neurotransmitter release and enhance the probability of post-synaptic neuron firing. Multiple entangled Posner molecules, triggering non-local quantum correlations of neuron firing rates, would provide the key mechanism for neural quantum processing. Implications, both in vitro and in vivo, are briefly mentioned.

Bei schweren Gewittern kann es manchmal sogenannte 'Sprite'-Phänomene geben: Rote, dutzende Kilometer große Lichtbüchel.

Nun haben ISS-Astronomen Fotos von einem solchen Phänomen machen können.

Bericht hier.

„Ein Wurmloch ist die Abkürzung zwischen zwei entfernten Punkten in der Raumzeit“, sagt Alvaro Sanchez von der Autonomen Universität Barcelona. „Wir haben nun ein Wurmloch realisiert, das zwei separate Punkte im Raum magnetisch durch einen Tunnel verbindet, der selbst magnetisch nicht nachweisbar ist.“ Mit seinen Kollegen simulierte Sanchez den Aufbau des magnetischen Wurmlochs erst im Computer auf der Grundlage eines vor einigen Jahren entworfenen theoretischen Konzepts. Diesem Bauplan folgend konstruierten sie ein kugelförmiges Objekt, dessen Kernkomponenten etwa so groß wie eine Orange waren.

Für den Bau schichtete Sanchez mehrere Hüllen aus sogenannten Metamaterialien übereinander. Durch die Mitte der Wurmlochkugel führte ein Kanal, der als Wurmlochtunnel für die magnetischen Felder fungierte. Damit die Ausbreitung der Magnetfelder von außen magnetisch unsichtbar erfolgen konnte, hatten die verschiedenen Schalen stark unterschiedliche physikalische Eigenschaften. Die innere Schale bestand aus einem tiefgekühlten, metallischen Supraleiter, der völlig undurchlässig für magnetische Felder war. Die äußere Schale konstruierten die Forscher hingegen aus einem ferromagnetischen Werkstoff, der eine sehr hohe Durchlässigkeit, Permeabilität genannt, für Magnetfelder aufwies. Den Tunnel in der Wurmlochkugel füllten Sanchez und Kollegen mit einer zu einem Zylinder aufgerollten ferromagnetischen Folie.

Ob diese eigentümliche Materialkombination tatsächlich als Wurmloch funktionieren konnte, prüften die Forscher in zahlreichen Versuchen. Sie hielten einen Permanentmagneten vor den Eingang des Wurmlochs. Das magnetische Feld breitete sich durch das Wurmloch aus, war aber von außen nicht nachweisbar. Erst am Ausgang des Wurmlochs konnten sich die magnetischen Feldlinien wieder im Raum ausbreiten und waren messbar. Dabei entsprachen sie einem magnetischen Monopol, der wie aus dem Nichts auftauchte.

So konnten die Wissenschaftler nachweisen, dass ihre Konstruktion den Eigenschaften eines Wurmlochs entsprach – allerdings nur für magnetische Felder.

Aus einem welt der physik Artikel hier.

Eine neue Sprungtemperatur für widerstandsfreien elektrischen Stromfluss konnte erreicht werden -70° C.
Das sind gute 30° heisser als der alte Rekord. Die Methode, unter der dieses Ergebnis erzielt wurde, verspricht noch weitere Temperaturrekorde in nächster Zeit. Mal sehen... Der Traum ist ja die Supraleitung bei Zimmertemperatur zu erreichen.

Zur Meldung von welt der physik hier.

Forscher aus der Psychologie und der Quantenphysik veröffentlichten in PNAS eine Abhandlung, die es in sich hat:

Bislang wurden kognitive Entscheidungsprozesse unter Verwendung von Markow Zufallsbewegungen (siehe unter Markow Kette) und klassischer Wahrscheinlichkeitsrechnungen modelliert. Doch stimmen die so gefundenen Vorhersagen nicht voll mit modernen Experimenten überein. Es gibt signifikante Unterschiede.

Nun wurde aber eine neue Methode erdacht, die getroffene Entscheidungen mit dem Kollaps der Superposition von Entscheidungswahrscheinlichkeiten beschreibt.

Der Markov random walk wird durch ein Quantum random walk ersetzt. Die so erzielten Ergebnisse stimmen nun gut mit den Experimenten überein.

Zur Abhandlung geht es hier.

Die Forscher behaupten nun nicht, dass das Gehirn ein Quantencomputer ist. Doch dass kognitive Entscheidungsprozesse unter Verwendung von Quantenregeln sehr gut modelliert werden können, zeigt, dass im Gehirn Quantenprozesse eine Rolle spielen.