Physikalische Kolloquien im Wintersemester 2011/12 letzte Aktualisierung: 11.10.2011   Das Physikalische Kolloquium findet jeweils um 17:15 Uhr im Hörsaal 1 Abbeanum, Fröbelstieg 1 statt. Im Foyer besteht bereits ab 16:45 Uhr die Möglichkeit, mit dem Vortragenden bei Kaffee, Tee und Keksen ins Gespräch zu kommen.   17.10.2011 Dr. Axel Maas Theoretisch-Physikalisches Institut Das Kolloquium findet im HS 4 Abbeanum statt. Vortrag im Rahmen eines Umhabilitationsverfahrens Wie man Elementarteilchen beschreibt Das Standardmodell der Elementarteilchenphysik ist eine der derzeit grundlegendsten Beschreibungen der Natur in der theoretischen Physik. Die quantitative Bestimmung der Eigenschaften der Elementarteilchen sowie der stattfindenden Prozesse wird in vielen Fällen jedoch durch starke Wechselwirkungen erheblich erschwert. Im Zentrum dieses Vortrages steht, mit welcher Methodik dies dennoch möglich ist, sowie eine Auswahl von Einsichten, die man damit bereits gewonnen hat. Dazu wird zunächst das Standardmodell der Teilchenphysik vorgestellt werden, insbesondere das paradigmatische Beispiel für starke Wechselwirkungen in ihm, die starke Kernkraft. Die für die Beschreibung dieses Bereiches entwickelte Herangehensweise wird danach eingeführt werden. Als Beispiel dafür, wie man mit dieser Herangehensweise physikalische Einsichten gewinnen kann, wird zuletzt das explizite Beispiel der Rolle der starken Kernkraft im frühen Universum präsentiert. 24.10.2011 Prof. Dr. Andreas Engel Universität Oldenburg Thermodynamics of small systems Among other things macroscopic thermodynamics rules the tranformation of different forms of energy into each other: for some such transformations it gives upper bounds of the corresponding efficiencies, others it prohibits altogether. When applied to smaller and smaller systems thermodynamics has to be modified in order to account for the ubiquitous presence of thermal fluctuations. Quite surprisingly, when studying energy transformations at the nano-scale new, simple, and general thermodynamic relations were discovered some fifteen years ago. These relations hold for systems driven arbitrarily far away from equilibrium and also remain valid at the macroscopic level. Somewhat complementary to traditional statistical mechanics they focus on the large deviation properties of probability distributions rather than on averages. The new theorems offer a fresh view on some classical problems in non-equilibrium statistical mechanics, raise interesting questions, and motivate new experimental and numerical techniques. The talk gives a general introduction intothe field and discusses some special recent developments. 14.11.2011 Prof. Dr. David C. Watts University of Manchester, UK Das Kolloquium (Humboldt Lecture) findet um 18:00 Uhr in der Aula der Universität statt. Physik der Biomaterialien: Composites auf den Zahn gefühlt We shall give a perspective on the status of Biomaterials as a science within the family of sciences and its relation to Physics. This raises questions about the nature of scientific discovery and explanation within a complex world exhibiting hierarchically structured levels of organization. These are being increasingly probed at the nano- and meso-scales via electron-optical instrumentation and new theoretical concepts. Biomaterials and their host tissues, like other systems, are interpreted mechanistically in terms of their constituents. In parallel, however, their purposes are constantly in view by analysis of their intended functions. As with Comparative Biomechanics and Systems Biology, this may reintroduce complementary teleological explanations. To achieve desired functions, biomaterials are usually designed with composite - and often biomimetic - structures. To illustrate these innovations we shall focus on the universal need for repair of dental hard tissues via photo-polymerized composite biomaterials. These undergo rapid phase-change during clinical application, exhibiting rather intricate photo-physical behavior and important optical properties. These developments continue to benefit from pioneering researches in the City of Optics. 28.11.2011 Prof. Dr. Stefan Emeis Insitut für Meteorologie und Klimaforschung, Karlsruher Institut für Technologie Meteorologische Grundlagen der Windenergienutzung Die Nutzung der Windenergie basiert entscheidend auf den vorhandenen Wind- und Turbulenzverhältnissen in der atmosphärischen Grenzschicht und der Rauigkeit der darunterliegenden Erdoberfläche. Hieraus resultiert beispielsweise der Vorteil von Offshore-Windparks: über der glatteren Ozeanoberfläche sind die Windgeschwindigkeiten höher, die vertikale Windscherung und die Turbulenz aber niedriger. Generell nimmt der Wind mit dem Abstand von der Oberfläche zu, so dass höhere Windkraftanlagen einen höheren Ertrag versprechen als niedrigere. Diese Windzunahme mit der Höhe hängt nicht nur von der Oberflächenform (Ebene, Bergkuppe, etc.) und Oberflächenrauigkeit sondern auch vom Tagesgang der thermischen Schichtung der unteren Atmosphäre ab. Hierdurch können sich vor allem über Land nachts in ein bis zweihundert Meter über Grund deutlich höhere Windgeschwindigkeiten ausbilden als tagsüber (low-level jets). Der Vortrag wird diese grundlegenden Phänomene, die die Ertragskraft und die Lebensdauer jeder Windturbine beeinflussen anhand von Messbeispielen von bodengebundener Fernerkundung und vom Offshore-Messmast FINO1 vorstellen. Darüber hinaus wird die Interaktion von vielen Windturbinen in großen Windparks genauer betrachtet und die Ertragseinbußen im Parkinneren und die Länge des Nachlaufs hinter solchen Parks mit einem analytischen Modell der atmosphärischen Impulsbilanz abgeschätzt. 12.12.2011 Prof. Dr. Oliver Schwarz Universität Siegen Dunkle Materie in der galaktischen Sonnenumgebung? Wie man die Materiedichte in der Milchstraßenscheibe bestimmt. Wie seit langer Zeit bekannt ist, rotieren Spiralgalaxien nicht so um ihr Zentrum, wie man es in der klassischen Physik erwarten würde. Sollte es in diesen Galaxien größere Mengen an unsichtbarer Materie geben, dann müsste sich diese Materie womöglich in unserer Galaxis besonders leicht aufspüren lassen. Der einfachste Weg zur Bestimmung von Massenansammlungen ist bekanntlich die Messung der Gravitationsbeschleunigung auf Probekörper. Als solche würden sich einzelne Sterne anbieten, doch obwohl man die Raumbewegung der Sterne heute mit großer Genauigkeit ermittelt, erfolgen die Geschwindigkeitsänderungen der Sterne derart langsam, dass sie selbst in sehr großen Beobachtungszeiträumen nicht festgestellt werden. Allerdings kann man dieses Dilemma mit Hilfe spezieller Verfahren umgehen und dennoch zu einer Messung der Materiedichte in der Sonnenumgebung gelangen.   Der Vortrag stellt sich das Ziel, die angeschnittene Problematik so aufzubereiten, dass der Hörer den physikalisch-astronomischen Kern der Gedankenführung verstehen kann und einen Einblick in Verfahren zur galaktischen Dichtemessung erlangt. Außerdem werden die Resultate der beschriebenen Untersuchungsmethode vorgestellt. 09.01.2012 Dr. Cornelia Jäger Institut für Festkörperphysik Vorstellungsvortrag einer Habilitandin Kosmischer Staub aus dem Labor: Vom Molekül zum Festkörper Obwohl kosmische Staubkörner oft nur wenige Nanometer groß sind, können sie über Absorption und Streuung des Sternlichtes und nachfolgende Emission im IR- und Millimeterwellenbereich globale kosmische Prozesse, wie z.B. die Sternentstehung, nachhaltig beeinflussen. Spektroskopische Beobachtungen sind die beste Quelle, um Eigenschaften wie Struktur, Zusammensetzung und Morphologie dieser Staubteilchen abzuleiten. Die Daten zeigen, dass sich der Staub von seiner Kondensation in zirkumstellaren Hüllen oder in Supernovae bis hin zur Zerstörung oder dem Einbau in Planetensysteme immer wieder verändert. Um diesen Kreislauf zu verstehen, versuchen wir, die Prozesse der Staubkondensation und der Strukturveränderung im Labor nachzustellen. Gasphasenkondensationstechniken erlauben uns, die molekularen Bildungsprozesse genauer zu durchleuchten und die Rolle der Ausgangsmoleküle und Zwischenprodukte besser zu verstehen. Chemisch-strukturelle Veränderungen werden, analog zu interstellaren Prozessen, mit UV-Bestrahlung, Annealing und Ionenbestrahlung erzeugt. Mit der  Kenntnis dieser Prozesse und der jeweiligen Staubeigenschaften ist es möglich, Rückschlüsse auf physikalische und chemische Prozesse im interstellaren Medium zu ziehen und Bedingungen in speziellen astrophysikalischen Umgebungen abzuleiten.  23.01.2012 18 Uhr c.t. Aula Prof. Dr. Torsten Fritz Institut für Festkörperphysik Antrittsvorlesung Organische Moleküle als Bausteine für die Nanoelektronik Die letzten Jahre zeichnen sich durch eine stürmische Entwicklung im Bereich der organischen Elektronik aus. Dies umfasst zum einen die Mikroelektronik, d.h. neuartige Bauelemente aus organischen Dünnschichten. Zum anderen ist auch der Begriff der Nanoelektronik eingeschlossen, wobei einzelne organische Moleküle als aktives Element eingesetzt werden. Für beide Bereiche werde ich neue Trends und noch zu lösende Fragestellungen diskutieren. Weiterhin werde ich aktuelle Bespiele aus der eigenen Forschung an hochgeordneten, ultradünnen Molekülschichten vorstellen.