Wissenschaft und Technologie
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Battery

Graphen steckt Batterien den Tieger in den Tank

Verwendet man dünne Graphitschichten als Elektrodenmaterial, erhält man deutlich leistungsfähigere Lithium-Ionen-Batterien.

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Fahrvergnügen ohne Mühen: der leistungsfähige Lithium-Ionen-Akku macht`s möglich.
Lithium-Ionen-Akkus gelten als Kraftpakete unter den wiederaufladbaren Batterien. Sie haben ein vergleichsweise geringes Gewicht und weisen eine hohe Energiedichte auf. Deshalb nutzt man Lithium-Ionen-Batterien vor allem als Stromquellen für tragbaren Geräte wie Notebooks, Tablets, Digitalkameras und Akkuschraubern. Ein großes Anwendungsgebiet ist auch die Elektromobilität. Elektrofahrräder zum Beispiel werden mit solchen Energiespeichern betrieben, und auch Elektroautos sollen mit Lithium-Ionen-Batterien den entscheidenden Schub erhalten. Dafür ist allerdings noch eine höhere Leistungsfähigkeit gefragt, denn die in den aktuell verfügbaren Batterien gespeicherte elektrische Energie reicht nicht für weite Strecken aus. Zudem dauert das Wiederaufladen von leeren Akkus noch immer zu lang.

Ein Schlüssel zu besseren Lithium-Ionen-Batterien könnte dünne Graphitschichten, sogenanntes Graphen, sein. Chemiker von der University of California in Los Angeles haben speziell präpariertes Graphen als Elektrodenmaterial verwendet und damit eine Batterie erhalten, die über eine hohe Kapazität verfügt und sich durch eine hohe Stabilität über viele Be- und Entladezyklen auszeichnet.

Alarm Clock

Eine Uhr die Einsteins Raumkrümmung messen könnte

Präzise genug für Einsteins Zeitverzerrung: US-Forscher haben eine Atomuhr konstruiert, die selbst in 15 Milliarden Jahren nicht eine Sekunde vor oder nach gehen würde. Die auf Strontium-Atomen beruhende Uhr ist so präzise und genau, dass man mit ihr sogar messen kann, ob die Zeit auf Bergen schneller vergeht als im Tal - ein Effekt, den schon Einstein vorhersagte. Damit eröffnet die Atomuhr ganz neue Möglichkeiten der physikalischen Messungen, so die Forscher im Fachmagazin Nature Communications.

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© Marti/ JILA
Um die Temperatur der Atomuhr zu überprüfen, werden zwei spezielle Thermometer, hier zu sehen, in die Vakuumkammer eingeführt.
Seit Einstein wissen wir, dass die Zeit keine absolute Größe ist: Bewegt sich ein Körper mit nahezu Lichtgeschwindigkeit, vergeht für ihn die Zeit langsamer. Und auch durch eine höhere Schwerkraft wird die Zeit gedehnt, beispielsweise in der Nähe eines Schwarzen Lochs. Sogar auf der Erde tritt diese Zeitverzerrung auf, weil auf Berggipfeln die Erdschwerkraft ein bisschen geringer ist als im Tal. Doch bisher war dieser winzige Effekt nicht messbar - die Uhren waren nicht präzise genug.

Strontium-Atome im Laserlicht

Genau das aber könnte sich nun ändern. Denn erstmals haben Forscher nun eine Atomuhr konstruiert, die diese winzigen Zeitverzerrungen messen kann. "Ihre Leistung ist genau genug, um noch die Verzerrung der Zeit durch die Gravitation zu messen, die auftritt, wenn man die Uhr nur zwei Zentimeter von der Erdoberfläche anheben würde", erklärt Jun Ye vom National Institute of Standards and Technology (NIST).

Er und seine Kollegen haben bereits im letzten Jahr eine neue Atomuhr vorgestellt, die auf Strontium-Atomen statt wie die meisten bisherigen auf Cäsium-Atomen beruht. In dieser Uhr werden einige tausend Strontiumatome extrem heruntergekühlt und in einem optischen Gitter aus Laserlicht gehalten. Dann werden sie mit einem weiteren Laser bestrahlt, der bei einer bestimmten Wellenlänge einen Wechsel des Energiezustands bei den Atomen auslöst. Bei Strontium erfolgt dieser bei einer Frequenz von 430 Billionen Schwingungen pro Sekunde - diese Schwingungszahl gilt damit als das Maß für eine Sekunde.

Nebula

Extrem starkes Magnetfeld am Rande eines Schwarzen Lochs entdeckt

Astronomen entdecken ein extrem starkes Magnetfeld am Rand eines Schwarzen Lochs
© ESO/L. Calçada
Künstlerische Darstellung der Umgebung eines Schwarzen Lochs mit Akkretionsscheibe, Plasma-Jet und Magnetfeld.
Magnetisierendes Massemonster: Astronomen haben an einem supermassereichen Schwarzen Loch ein extrem starkes Magnetfeld aufgespürt. Es stellt alle bisher im Zentrum einer Galaxie gemessenen Felder in den Schatten, wie die Forscher im Fachmagazin Science berichten. Der neue Fund könnte dabei helfen Struktur und Entstehung von Schwarzen Löchern zu verstehen - und wieso manche Materie ihnen entkommt.

Supermassereiche Schwarze Löcher, oft mit dem Millionen- oder sogar Milliardenfachen der Sonnenmasse, befinden sich im Herzen nahezu aller Galaxien im Universum. Manche dieser Schwarzen Löcher, wie das im Zentrum der Milchstraße, sind wenig aktiv. Andere - sogenannte Quasare - verschlingen gewaltige Mengen an interstellarem Gas, das sie in Form einer Akkretions-Scheibe umgibt.

Kommentar:


Light Sabers

"Star Wars" hält Einzug in die ISS - Laserkanone soll Weltraumschrott vernichten

Bordwaffen für die Internationale Raumstation? Japanische Experten schlagen vor, mit einer Laserkanone Weltraumschrott aus dem Weg zu feuern.

© NASA
Wissenschaftler des japanischen Riken-Instituts haben untersucht, ob sich mit Hilfe einer Laserkanone Kleinteile aus dem Orbit räumen lassen. Der Plan sieht vor, das Weitwinkel-Teleskop Extreme Universe Space Observatory (EUSO) zu verwenden, um die Teilchen aufzuspüren. Ein gezielter Schuss mit einem Hochleistungs-Faserlaser soll sie dann in die Erdatmosphäre lenken, wo sie verglühen.

Das Team um Toshikazu Ebisuzaki hat entsprechende Überlegungen nun in Acta Astronautica veröffentlicht. Das EUSO-Teleskop ist ursprünglich zur Detektion kosmischer Strahlung vorgesehen und soll unter japanischer Leitung in den kommenden Jahren zur ISS starten. Im Verbund mit der Laserkanone könnte das System den Schrott im Umkreis von bis zu 100 Kilometern aufspüren und entfernen. Damit würde sich nach Hoffnung des Teams die Gefahr für die ISS und Satelliten verringern, von einem der zahlreichen, oft winzigen Stückchen getroffen zu werden.

Der Laser soll dem Prinzip eines Coherent Amplifying Network (CAN) folgen, eine Technologie, die erstmals im Jahr 2013 der Öffentlichkeit vorgestellt wurde und ursprünglich für Teilchenbeschleuniger entwickelt wurde. Die Strahlung wird dabei in Bündeln von Hunderten oder gar Tausenden von Glasfasern erzeugt.

Comet 2

Forscher sind (mal wieder) verblüfft - Komet Churyumov-Gerasimenko entwickelt "unmöglichen" Gasausbruch

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© ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS-Team
Forscher rätseln über einen am 12. März 2015 entstandenen Staubstrahl aus der unteren Schattenseite des Kometen Churyumov-Gerasimenko.
Darmstadt (Deutschland) - Kometen sind eigentlich dafür bekannt, dass sie Gas und Staub ins All schleudern. Nicht zuletzt entsteht so durch die Erhitzung der sonnenzugewandten Seite in zunehmender Sonnennähe der charakteristische Schweif der Schweifsterne. Die europäische Kometensonde "Rosetta" hat nun jedoch auf dem Kometen Churyumov-Gerasimenko, den sie umkreist, erstmals ein unerwartetes Phänomen dokumentiert: Auch aus der Schattenseite des Kometen tritt seit Mitte März ebenfalls ein neuer Staubstrahl aus, dessen Ursache bisher ungeklärt ist und der hier nach bisherigem Wissensstand eigentlich nicht sein sollte.

"Zum ersten Mal wurde dabei auch direkt der Moment der Geburt eines neuen Staubstrahls beobachtet", erläutert der Kometenforscher Dr. Ekkehard Kührt, der die wissenschaftlichen Beteiligungen des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) an der ESA-Mission Rosetta leitet. "Diese Beobachtungen werden helfen, die bisher nicht vollständig verstandene kometare Aktivität zu entschlüsseln."

Die Aktivität des Kometen hat sich durch seine zunehmende Annäherung an die Sonne erwartungsgemäß kontinuierlich verstärkt. Grund hierfür ist, dass sich die Oberfläche aufheizt und so zunehmend Gas in den umgebenden Weltraum austritt und Staubpartikel mit sich reißt. Obwohl der Komet erst in vier Monaten seinen sonnennächsten Punkt erreichen wird, ist er schon jetzt von einer sogenannten Kometenkoma umgeben, die überall auf der Tagseite von fortwährend entweichendem Staub genährt wird und sich auf den Aufnahmen der OSIRIS-Bordkamera deutlich abzeichnet (s.Abb.).

Kommentar: Für Kenner der Plasma-Kosmologie ist solch ein Verhalten wenig überraschend: Pierre Lescaudron beschreibt unter anderem auch diese Körper ausführlich in seinem neuen Buch:




Blue Planet

Überraschender Mikrobiom-Fund: Amazonasvolk Yanomami sind sogar gegenüber synthetischen Antibiotika resistent

Bakterien bei isoliertem Volk enthalten Resistenzgene gegen synthetische Antibiotika
© Cmacauley/ CC-by-sa 3.0
Die Yanomami leben weitgehend isoliert von der westlichen Zivilisation
Vielfältig und resistent: Die Bakterien im Körper der Yanomami sind so artenreich wie bei keinem zuvor analysierten Menschen - ein Hinweis darauf, wie stark unsere westliche Lebensweise unsere mikrobiellen Mitbewohner verändert hat. Überraschend auch: Das isolierte Amazonasvolk trägt bakterielle Resistenzen selbst gegen modernste synthetische Antibiotika, obwohl sie nie in Kontakt mit der modernen Medizin waren, wie Forscher im Fachmagazin Science Advances berichten.

Radar

Neuer Zug-Weltrekord: Japanischer Magnetzug fährt mit über 600 km/h

So schnell war noch kein anderer Zug: Auf einer Teststrecke hat der Konkurrent des deutschen Transrapid einen Geschwindigkeitsrekord aufgestellt.

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Japans Schnellzug Maglev: Die Magnetschwebebahn stellt einen neuen Rekord auf.
Die japanische Magnetschwebebahn hat einen neuen Weltrekord aufgestellt: Auf einer Teststrecke erreichte der Schnellzug Maglev eine Geschwindigkeit von 603 Kilometern pro Stunde, wie die Bahngesellschaft Central Japan Railway am Dienstag bekanntgab. Der Magnetzug brach damit seinen eigenen, kurz zuvor aufgestellten Rekord von 590 Kilometern pro Stunde.

Die Magnetschwebebahn, die Konkurrenz zum deutschen Transrapid, soll 2027 Tokio mit der Industriestadt Nagoya verbinden. Es wird erwartet, dass der Zug im Normalbetrieb mit einer Höchstgeschwindigkeit von 500 Stundenkilometer fahren wird. Damit verkürzt sich die Reisezeit zwischen Tokio und Nagoya auf nur 40 Minuten. Der Hochgeschwindigkeitszug Shinkansen benötigt derzeit gut das Doppelte der Zeit.

Comet

Asteroid TC4 könnte sich auf Kollisionskurs mit der Erde befinden - Wirklich?

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© Alex Alishevskikh/Flikr/CC BY-SA 2.0
Am 15. Februar 2013 schlug ein Asteroid in der Region Tscheljabinsk östlich des Urals ein. 1700 Menschen wurden dabei verletzt. Auch 2017 könnte wieder ein Asteroid auf der Erde einschlagen.

Der Asteroid TC4, der schon 2012 knapp an der Erde vorgeflogen ist, kehrt zurück. 2017 erwarten Astronomen den Himmelskörper wieder in Erdnähe und können zur Zeit nicht ausschließen, dass er auf Kollisionskurs mit der Erde einschwenkt.



Am 15. Februar 2013 schlug ein Asteroid in der Region Tscheljabinsk östlich des Urals ein. 1700 Menschen wurden dabei verletzt. Auch 2017 könnte wieder ein Asteroid auf der Erde einschlagen.

Am 12. Oktober 2017 könnte es irgendwo auf der Erde einschlagen. Der Asteroid TC4, der am 12. Oktober 2012 in einer Entfernung von lediglich 94.800 Kilometern an der Erde vorbei flog - eine Winzigkeit angesichts der Dimensionen des Weltalls - kehrt zurück. Pessimistische Astronomen halten eine Kollision mit der Erde für nicht ausgeschlossen.

Kommentar: Victor Clube und Bill Napier beschreiben in ihrem Buch The cosmic winter, dass viele Himmelskörper nicht registriert werden können, da es sich, nicht wie üblich angenommen, um "dreckige Schneebälle" handelt, sondern oftmals um schwarze Klumpen, die kein Licht mehr reflektieren. Weiter beschreiben sie, dass die Erde sehr oft von Schwärmen und in regelmäßigen Abständen (ca. alle 4000 Jahre) getroffen wurde, das heißt, eine große Masse von relativ kleinen Körpern die Erde bombardierten, wie es das untere Beispiel der Carolina Bay zeigt:

© Unknown
Und um einen größeren Zusammenhang zu bekommen, können Sie auch die folgenden Artikel lesen:


Nebula

Zwergplanet Ceres: Neues Rätsel um mysteriöse helle Flecken

Während sich die NASA-Sonde "Dawn" ihrem Ziel, dem Zwergplaneten Ceres nun täglich mehr und mehr annähert und schon bald neue hochauflösende Aufnahmen zu erwarten sind (...wir berichteten), offenbaren die mysteriösen hellen Flecken auf der Planetenoberfläche, die sich stark von der sonstigen Umgebung abheben, seit ihrer Entdeckung zusehends die Wissenschaftler (sic) verblüffen sorgen und für zahlreiche Spekulationen sorgen, ein neues Rätsel. Infrarotaufnahmen des Planeten zeigen, dass nicht alle dieser hellen Flecken gleich sind - sich sogar deutlich voneinander unterscheiden.
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© EGU
Ceres im sichtbaren (l.) und im infraroten Wärmebild des VIR-Instruments (r.).
Wien (Österreich) - Wie Federico Tosi vom Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) aktuell auf einer Pressekonferenz im Rahmen des Jahrestreffens der European Geosciences Union (EGU) in Wien berichtete, hat er und sein Team Infrarotaufnahmen durch das VIR-Instrument die Sonde ausgewertet, um damit die thermalen Eigenschaften der hellen Flecken zu analysieren.

Kommentar:


Book 2

Was bedeutet "Dschihad" wirklich? Diskreditierung des Islam bereits im 19. Jahrhundert durch (bewusst) falsche Übersetzung

In westlichen Massenmedien taucht häufig der Begriff “Dschihad” auf, meist im Zusammenhang mit bekannten Gruppen wie den Taliban oder ISIS, und wird mit “heiliger Krieg” übersetzt. Dies ist aber völlig falsch.
© Dersaadet – Eigenes Werk. Lizenziert unter CC BY-SA 3.0 über Wikimedia Commons.
„Sultan Ahmed Mosque Istanbul Turkey retouched“
“Dschihad” ist ein islamischer Begriff, der heute stark missverstanden wird. In westlichen Massenmedien steht dieses Wort, insbesondere seit den Ereignissen des 11. September 2001, beispielsweise häufig für den “heiligen Krieg” von Muslimen gegen Ungläubige, oder auch den Zwang, Ungläubige dazu zu bringen, zum Islam zu konvertieren.

Heute findet der Begriff im Zusammenhang mit der ISIS-Gruppe erneut Verwendung. Aus diesem Grund verstehen es viele Menschen heute als Synonym für Terrorismus und sehen den Islam als eine militante Religion an. Islamische Gelehrte sagten jedoch bereits mehrfach, dass die Kämpfe in Syrien und im Irak überhaupt nichts mit dem Dschihad zu tun haben.

Kommentar: