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Physik: Wirkung auf die Ferne berechnen

Von Galaxien bis hin zu Molekülen: In der Physik können sich Objekte über weite Distanzen anziehen oder abstoßen. Das macht es schwer, solche Systeme mathematisch zu beschreiben. Nun ist es zwei Forschern gelungen, eine 300 Jahre alte Formel zu verallgemeinern - und damit langreichweitige Wechselwirkungen zu zähmen.
Kern, Messier 77

Hunderte Milliarden von Sternen, die mit aberwitzigen Geschwindigkeiten um ein zentrales Schwarzes Loch kreisen, bilden unsere spiralförmige Galaxie: die Milchstraße. Die Himmelskörper verteilen sich über unvorstellbare Distanzen – so braucht das Licht aus dem Inneren mehr als 25 000 Jahre, bis es zu unserem Sonnensystem vordringt. Trotz dieser Entfernungen spüren die Sterne und Planeten die ständige gegenseitige Anziehung durch die Schwerkraft, welche die Galaxie zusammenhält. Damit ist die Milchstraße ein Paradebeispiel für ein Vielkörpersystem mit langreichweitigen Wechselwirkungen.

Kräfte, die über weite Distanzen wirken können, sind ein wichtiges Forschungsfeld der modernen Physik. Man trifft sie nicht nur auf astronomischen Skalen an, sondern auch im ganz Kleinen, wenn man sich auf die atomare Ebene eines Materials begibt: Die elektromagnetischen Kräfte der geladenen Ionen und Elektronen verleihen einem Stoff seine Eigenschaften. Um ihn exakt zu modellieren, müsste man daher alle mikroskopischen Bestandteile berücksichtigen …

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Spektrum der Wissenschaft – Vielfältige Quanten

Wir tauchen ein in die Welt der Quanten, die uns noch immer zahlreiche Rätsel aufgibt. Forscher entwickeln ständig neue Modelle und hinterfragen Grundlegendes, wie beispielsweise das Konzept der Zeit. Gleichzeitig macht die Entwicklung neuer Quantencomputer große Fortschritte und könnte unsere Verschlüsselungssysteme bedrohen. Experten arbeiten an neuen Methoden, um unsere Daten zu schützen. Erfahren Sie, wie diese Herausforderungen gemeistert werden und ob Kryptografen den Wettlauf gegen die Zeit gewinnen können.

Spektrum der Wissenschaft – Quantencomputer

Supraleitende Schaltkreise, neutrale Atome oder Ionenfallen – es gibt viele verschiedene Ansätze, Qubits zu realisieren. Welche Technologie am Ende im Quantencomputer stecken wird, ist noch offen. Wir geben einen Überblick über die sechs aktuellen Favoriten. Außerdem im Heft: In Island planen Wissenschaftler, im Bereich der Krafla zu einem Reservoir mit flüssigem Gestein vorzudringen. So wollen sie erstmals Magma direkt erforschen – und geothermische Energie erschließen. Wir stellen außerdem die ersten überraschenden Ergebnisse von Gesteinsproben des Asteroiden Bennu vor, die aus zu den Anfängen des Sonnensystems stammen. Die ältesten Höhlenmalereien finden sich auf Indonesien. Fachleute suchen nach den Ursachen, warum diese seit Ihrer Entdeckung plötzlich verfallen.

Spektrum - Die Woche – 75 Jahre Grundgesetz: »Ein Durchbruch in nur 13 Tagen«

75 Jahre Grundgesetz: Die Historikerin Uta Piereth im Interview über den Verfassungskonvent von Herrenchiemsee, auf dem die Basis für unser Grundgesetz gelegt wurde.

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