Die physikalischen Highlights des Jahres
Die zehn größten Durchbrüche in der Physik des Jahres 2015 reichen von mikroskopischen Entwicklungen für Quantenkommunikation bis zur Messung von Licht eines Planeten in einer fernen Galaxie.
Bristol/Wien – Exotische Teilchen, spukhafte Fernwirkung, ein Magnetresonanztomograf zum Tragen: Jeden Dezember küren die Herausgeber des Magazins Physics World die Top-Ten-Entdeckungen des Jahres im Bereich der Physik. Als diesjähriges Highlight wurde nun ein Durchbruch im Bereich der Quantenphysik gewählt: Wie die chinesischen Physiker JianWei Pan und Chaoyang Lu von der University of Science and Technology of China in Hefei im Februar im Fachblatt Nature berichteten, ist es ihnen erstmals gelungen, zwei Eigenschaften eines Photons auf ein anderes zu übertragen – den sogenannten Spin des Teilchens und den Bahndrehimpuls.
Bisher konnte bei derartigen Experimenten jeweils nur eine Eigenschaft von einem Teilchen auf ein anderes, räumlich entferntes Teilchen übertragen werden. Weil dabei der Zustand des ursprünglichen Teilchens zerstört wird, sprechen die Physiker von Teleportation. Diese gilt als Schlüssel zur Entwicklung von Quantenkommunikation.
Eine weitere Topentdeckung des Jahres leistet ebenso Vorarbeit zum Quantencomputer: Im Oktober haben australische und japanische Physiker erstmals zwei stabile Quantenbits in einem konventionellen Siliziumhalbleiter erzeugt. Die Forscher planen nun, die Technologie zu einem Quanten-Computerchip auszubauen.
Im Quantenbereich liegt noch ein weiteres Physik-Highlight: Wissenschafter der Technischen Universität Delft berichteten im Oktober in Nature, dass sie das quantenphysikalische Phänomen der Verschränkung erstmals ohne Schlupflöcher nachgewiesen haben. Albert Einstein nannte dies „spukhafte Fernwirkung“.
Einen neuen Rekord für einen Supraleiter stellten deutsche Physiker auf: Sie konnten ein Material schon bei minus 70 Grad Celsius widerstandsfrei machen, zuvor war das nur bei weit niedrigeren Temperaturen möglich. 2015 brachte auch neue Messgeräte und Detektoren: Forscher des Los Alamos National Laboratory entwickelten einen tragbaren Magnetresonanztomografen, Physiker vom MIT bauten das erste Fermionen-Mikroskop.
85 Jahre dauernde Suche
Zu den Durchbrüchen zählen auch gleich mehrere Entdeckungen der Elementarteilchenphysik: Erstmals konnte die Strahlung gemessen werden, die ein einzelnes Elektron beim Betazerfall abgibt. Außerdem wurde nach dem Neustart des Teilchenbeschleunigers LHC am Cern zum ersten Mal ein exotisches Teilchen namens Pentaquark detektiert, das aus fünf Quarks besteht. Nach 85 Jahre dauernder Suche haben Physiker im Juli zudem das masselose Weyl-Fermion nachgewiesen.
Als Highlight in der Astronomie schaffte es die erstmalige direkte Messung von Strahlung eines Exoplaneten unter die Top Ten der wichtigsten Entdeckungen: Das La-Silla-Observatorium in Chile fing Licht ein, das der 50 Lichtjahre entfernte Planet 51 Pegasi b von seinem Stern abstrahlt. (trat) p http://physicsworld.com