Physik iNTerNATioNAl - Austrian Physical Society

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Mitteilungsblatt der Österreichischen Physikalischen Gesellschaft2008/4 Physik-Nobelpreise 2008Dezember Physik in Österreich und international2008 Berichte aus FA und AKProtokoll der JHV 2008


Physik internationalMilliarden Teilchen der Antimaterie. Esist diese gebrochene Symmetrie, dieunserem Kosmos das Überleben ermöglichte.Die Frage, wie das wirklichgeschah, ist immer noch unbeantwortet.Vielleicht löst der LHC am CERN inGenf einige dieser Geheimnisse.Yoichiro Nambu wurde 1921 in Tokyogeboren, studierte an der Universitätvon Tokyo und promovierte dort 1952.Er war Professor der Physik an derStädtischen Universität Osaka unddanach am Enrico-Fermi-Institut ander University of Chicago, wo er heuteemeritierter Professor ist. Er wurde1965 durch das sogenannte Han-Nambu-Modellbekannt, das die Farbladungals zusätzliche Quark-Eigenschaft definierte(mit Moo-Young Han, unabhängigtat dies auch O. W. Greenberg).Er ist auch bekannt für das quantenfeldtheoretischeNambu-Jona-Lasinio-Modell (mit Jona-Lasinio), das dynamischenBruch der chiralen Symmetriezeigt und der BCS-Theorie der Supraleitungnachempfunden ist (auch späterarbeitete er an solchen Modellen, umdie Massenerzeugung von Fermionenzu beschreiben), und für frühe Arbeitenzum spontanen Symmetriebruch(manchmal wird das Goldstone-Bosonauch Nambu-Goldstone-Boson genannt)(1961). Mit der Feststellung (um1970), dass das Duale Resonanzmodellder starken Wechselwirkung durchein quantenmechanisches Modell vonStrings erklärt werden kann, gilt er alseiner der Väter der Stringtheorie. In derStringtheorie ist auch die Nambu-Goto-Wirkung eines bosonischen Stringsnach ihm benannt. Ende der 1970erJahre beschäftigte er sich auch mit String-und topologischen Anregungen inder Quantenchromodynamik, um eineErklärung des „confinement“-Verhaltenszu finden. Viele weitere originelleIdeen in der Elementarteilchenphysikstammen von ihm.Makoto Kobayashi wurde 1944 geboren,studierte an der Kyoto University,war von 1979 bis 1997 am National Laboratoryof High Energy Physics tätigund ist seit 1997 am KEK beschäftigt.Sein berühmter Artikel CP Violation inthe Renormalizable Theory of WeakInteraction, den er 1973 zusammenmit Toshihide Masukawa veröffentlichte,ist der am dritthäufigsten zitierteArtikel auf SPIRES (Stand 2006). DasResultat dieser Arbeit ist die CKM-Matrix,welche die Mischungsparameterder Quarks bestimmt. Der CKM-Ansatzpostuliert die Existenz einer dritten Generationvon Quarks, welche vier Jahrespäter mit dem Nachweis des Bottom-Quarks bestätigt wurde.Toshihide Maskawa wurde 1940 in Nagoyageboren. 1962 erwarb Masukawaseinen Studienabschluss an der UniversitätNagoya, 1967 den Doktorgrad.Anschließend war er dort Assistent, ab1970 an der Universität Kyōto. 1976wechselte er für eine Assistenzprofessuran das Institut für Nuklearforschungder Universität Tokyo. Ab 1980 war erProfessor am Yukawa-Institut für TheoretischePhysik der Universität Kyoto,das er von 1997 bis 1999 leitete. Seit2003 lehrt Masukawa an der Sangyō-Universität Kyoto.Teilchenphysik mit Ultrakalten NeutronenKlaus Kirch und Bernhard LaussPaul Scherrer Institut, Villigen, SchweizDas Neutron wurde 1932 von JamesChadwick als freies Teilchen entdeckt.In den 1940er Jahren legte Enrico Fermimit seinen Mitarbeitern die Grundlagenfür unser heutiges Verständnisder Neutronenstreuung, insbesondereentdeckte er, dass Neutronen unterbestimmten Umständen von Materialoberflächentotalreflektiert werden. Wirwissen heute, dass Neutronen keinefundamentalen Teilchen sind, und ihrHaupteinsatzgebiet ist der Einsatz alsSonde in der Untersuchung kondensierterMaterie. Aber Neutronen spielenauch eine besondere Rolle in der Untersuchungfundamentaler Wechselwirkungenund Symmetrien und bei derSuche nach Neuer Physik jenseits desStandardmodells der Teilchenphysik.Am unteren Ende der Energieskala derTeilchenphysik arbeitet man bei hoherPräzision an ähnlichen Fragestellungenwie bei den höchsten Energien amLHC: Wie entstand unser Universum?Wohin verschwand die Antimaterienach dem Urknall? Verstehen wir diegrundlegenden Wechselwirkungen?Welche besonderen Eigenschaftenzeichnen Neutronen aus? Sie sind dieexperimentell am leichtesten zugänglichenelektrisch neutralen Teilchenmit Spin-1/2, sie spüren alle uns bekanntenKräfte, sie sind als freie Teilcheninstabil (aber mit fast 900s rechtlanglebig), und sie können von Materialoberflächentotalreflektiert werden.Diese letzte Eigenschaft führt dazu,dass genügend langsame Neutronenin geeigneten „Flaschen“ gespeichertwerden können. Der erste experimentelleNachweis solcher Neutronen miteiner Geschwindigkeit von weniger als7 m/s, die später „ultrakalte“ Neutronen(ultracold neutrons -- UCN) getauft wurden,gelang 1968 [1]. UCN haben kinetischeEnergien von unter 300 nanoeV,entsprechend einer Temperaturvon unter 4 milli-Kelvin; daher auch ihrName. Sie können mittels Gravitationoder Magnetfeldern einfach manipuliertwerden, 300 neV entsprechen dabeider potentiellen Neutronenergie in 3mHöhe oder in einem 5T Magnetfeld.Der Vorteil der Speicherfähigkeit vonUCN zeigt sich insbesonders bei derMessung der Lebensdauer des Neutronsund bei der Suche nach seinemelektrischen Dipolmoment. Die Lebensdauerist eine wichtige Grösse fürdas Verständnis der Schwachen Wechselwirkung.In der Tat ist der Neutronenzerfalleiner der ameinfachsten zugänglichen schwachenZerfallsprozesse. Aber auch für dasEntstehen der Elemente, in der sogenanntenprimordialen Nukleosyntheseist die Neutronenlebensdauer von fundamentalerBedeutung: sie bestimmtwie viele Neutronen im Verhältnis zuProtonen im frühen Universum zwischeneinigen Sekunden und Minutennach dem Urknall zur Verfügung standenund bestimmt daher direkt das ursprünglicheVerhältnis von Helium-4 zuWasserstoff. Experimentell kann mandie Neutronlebenszeit bestimmen, in- Nr. 4/2008 5


Physik international Österreichdem man eine Speicherflasche mitUCN füllt und leert, und die gefülltenund geleerten Neutronen genau zählt.Das elektrische Dipolmoment (EDM)des Neutrons verletzt, wie jedes permanenteEDM fundamentaler Teilchenund Quantensysteme, die ParitätsundZeitumkehrinvarianz, siehe Abb.1.Seit Norman Ramsey 1950 mit derSuche nach dem EDM des Neutronsbegann [2], sind die Experimente 6Grössenordnungen empfindlicher geworden– ein EDM wurde bislang nichtgefunden.Tatsächlich wäre ein von Null verschiedenerWert des Neutron-EDM eine spektakuläreEntdeckung. Innerhalb deselektro-schwachen Standardmodellsder Teilchenphysik wird es unmessbarklein (~10 -32 e.cm) vorhergesagt, Erweiterungendes Standardmodells, wiez.B. Supersymmetrie, erwarten jedochein viele Grössenordnungen grösseresNeutron-EDM. Die empfindliche Suchemit Nullresultat ist bereits einharter Prüfstein für ModelleNeuer Physik. In der Regelwerden in diesen Modellenauch Prozesse eingeführt,die erklären sollen, wohin dieim Urknall erzeugte Antimaterieverschwand. Wir gehendavon aus, dass im Urknallgleiche Mengen von Materieund Antimaterie entstanden.Heute beobachten wirim Universum allerdings fastausschliesslich Materie, dieAntimaterie scheint spurlosverschwunden. Das Rätseldes Verbleibs der Antimateriekann nur gelöst werden,wenn es unterschiedlichesVerhalten von Materie undAntimaterie gibt: Es brauchtdie Verletzung der sogenanntenCP-Symmetrie, wie erstmaligvon A. Sakharov (1967)formuliert wurde [3]. Ein wichtigesTheorem der Quantenfeldtheoriesagt aber die Invarianzder Theorie unter derTransformation CPT vorausund damit ist CP-Verletzungzur T-Verletzung äquivalent.T-Verletzung ihrerseits istgenau das, wonach in einemEDM-Experiment gesuchtwird. Hier schliesst sich alsoder Kreis: Modelle, die denVerbleib der Antimaterie erklärensollen, führen oft auch6 Nr. 4/2008Abb.1: Ein EDM des Neutrons verletztdie Invarianz unter Zeitumkehr (T) undRauminversion (Parität, P). Ausgehendvon dem Neutron links oben sieht man, dasssich bei einer Zeitumkehrtransformationnur der Spin dreht, während beieiner Paritätstransformation nur dieLadungsverteilung invertiert wird.Beides führt zu Neutronen, die nichtmit dem Ausgangsneutron identischsind. Entweder muß also das EDMgleich Null sein, oder diese Raum- undAbb.2: Schematische Darstellung der Hauptkomponenten derultrakalten Neutronenquelle am Paul Scherrer Institut.zu einem beobachtbaren elektrischenDipolmoment des Neutrons – und dassucht man mit ultrakalten Neutronen.In der derzeit sensitivsten Apparaturzur Suche nach dem Neutron-EDM[4], präzedieren UCN-Spins in einemmagnetischen Feld von einem mikro-Tesla und einem elektrischen Feld vonabwechselnd ±150 000 Volt. Ein EDMwürde zu einer messbaren Präzessionsfrequenzverschiebungzwischenpositiver und negativer elektrischerFeldrichtungen führen. Die bereits erreichteSensitivität von 3 x 10 -26 e.cmentspricht, in einem Bild, in dem einNeutron die Grösse des Erdballs hat,der Möglichkeit, eine positive von einernegativen Elementarladung im Abstandvon nur 4 mm zu unterscheiden.Aufgrund dieser hohen Sensitivitätder Apparatur eignet sie sich auch zurSuche nach der sogenannten „Spiegelwelt“,einer eher exotischen Vorhersageinnerhalb der Teilchenphysik[5]. Während in unserer Weltdie schwache Wechselwirkungeine Händigkeit zeigt,ihre Prozesse also eine bestimmteRichtung bevorzugen,werden in der Spiegelweltdie genau gegenteiligenRichtungen ausgezeichnet.Von einem übergeordnetenStandpunkt aus wird dadurchdie Paritäts-(Spiegel)-symmetrie,die in unserer Weltverletzt ist, wieder hergestellt.Neutronen, die ohneZerfallsprodukte einfach verschwinden,wären eine Hinweisauf Übergänge in dieseSpiegelwelt. Spiegelteilchenkönnten auch eine passableErklärung für die derzeitintensiv gesuchte „DunkleMaterie“ bieten. Unterdessenliegen die ersten experimentellenErgebnisse vor [6],Spiegelteilchen wurden abernoch nicht entdeckt.Ein wesentlicher Hemmschuhfür weiteren Fortschrittbei vielen Experimenten istdie zu geringe UCN Intensitätan heutigen Quellen. Dieweltweit stärkste Quelle befindetsich am Institut Laue-Langevin in Grenoble und liefertseit über 20 Jahren UCNals Gas mit Dichten bis zu 50cm -3 . Typische Experimentearbeiteten bislang mit Dich-


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Physik internationalten um 10 cm-3 und die Suchenach dem EDM sogar mit nuretwa 1 cm -3 . Fortschritte bei derUCN-Dichte und Intensität ist inden nächsten Jahren von einerneuen Generation Quellen zuerwarten.Am schweizerischen PaulScherrer Institut (PSI) in Villigen,150 km westlich von Bregenz,ist derzeit die intensivstedieser neuen Quellen in Bau[7]. Das Grundprinzip dieserUCN-Quelle ist in Abbildung 2dargestellt. Der hochintensiveProtonenstrahl von 590 MeVEnergie und 1.2 MW Leistungwird für wenige Sekunden auf einSpallationstarget aus Blei abgelenkt.Beim Auftreffen der Protonen auf Bleiwerden durchschnittlich 10 schnelleNeutronen erzeugt, welche aus demTarget emittiert werden. Diese werdenim umgebenden Schwerwasserbehälterauf Raumtemperatur abgebremst.Thermalisierte Neutronen können nunin dem im Herz der UCN-Quelle sitzendenDeuteriumkristall bei -268º C zuerstzu kalten und dann zu ultrakaltenNeutronen weiter abgekühlt werden.Ein Deuteriumkristall, dessen Wachstumin Abbildung 3 dargestellt ist, eignetsich besonders gut zur UCN-Erzeugung,weil bei Temperaturen nahedem absoluten Nullpunkt die kinetischeEnergie der kalten Neutronenin Gitteranregungen des Kristalls umgewandeltwerden kann und so UCNentstehen. Der umgekehrte Prozessist wegen der niedrigen Temperaturunterdrückt. Ein gemeinsames Forschungsprojektdes Stefan Meier Institutsder Österreichischen AkademieAbb.3: Entstehung eines Deuteriumkristalls: Ausflüssigem schwerem Wasserstoff (linkes Bild) friertlangsam ein Kristall nach oben, der nach 12 Stundendie ganze Zelle ausfüllt (rechtes Bild). Während der hiergezeigte Kristall nur einige 10 Kubikzentimeter grossist, wird die UCN-Quelle (siehe Abb. 2) 30 Liter festesder Wissenschaften und des PSI hatdie UCN-Produktion in kalten Kristallenin den letzten Jahren genauer untersucht[8]. Viele ultrakalte Neutronenverlassen nach Produktion den Deuteriumkristallan der Oberfläche mit einerGeschwindigkeit von grösser 4.5 m/s,welche dem Deuterium-Materialpotentialentspricht. Beim Aufstieg um 1.25mzum 1.8m3 grossen Speichervolumenverlieren die UCN diese Energiewieder. Diese mit diamantähnlichemKohlenstoff beschichtete „Flasche“ hatdrei Ausgänge, welche auf Verlangengeöffnet werden können. Sie führenzu Neutronenleitern, welche die UCNzu den Experimenten leiten. Oberflächenvon äusserst geringer Rauhheitund guter Oberflächenbeschichtungsind dabei essentiell, um die geplantehohe UCN-Intensität auch den einzelnenExperimenten zur Verfügung stellenzu können. Diese überbrücken die~7m dicke Strahlungsabschirmungaus Eisen und Beton. Strahllinie undSpallationstarget und ein Grossteil derSchwerwasser- und Deuteriumanlagesind bereits fertiggestellt. Dasgrosse Moderator- und Vakuumtanksystemwurde im September2008 aufgestellt. Alleanderen Komponenten sindin der Fertigung mit dem Ziel,dass die UCN-Quelle Ende2009 in Betrieb gehen kann.Danach sollen ultrakalte Neutronenfür Experimentatorenaus aller Welt zur Verfügung stehen.Es wird erwartet, dass sietypische Experimente mit 1000cm-3 UCN beliefert und auch imNeutron-EDM für eine hundertfachhöhere Statistik sorgt.Mit diesem und anderen Experimentenhöchster Präzision sucht man am PSI,komplementär zur Suche bei höchstenEnergien am CERN, nach Antwortenauf die offenen Fragen der fundamentalenPhysik und ihrer grundlegendenSymmetrien und Wechselwirkungen.[1] V.I. Lushchikov et al., JETP Letters9 (1969) 23; A. Steyerl, Phys. Lett. 29B(1969) 33.[2] E.M. Purcell, N.F. Ramsey, Phys. Rev.78 (1950) 807.[3] A. Sakharov , Pis’ma ZhETF 5 (1967)32 [JETP Lett. 5 (1967) 24].[4] C.A. Baker et al., Phys. Rev. Lett. 97(2006) 131801.[5] T.D. Lee, C.N. Yang, Phys. Rev. 104(1956) 254; Z. Berezhiani and L. Bento,Phys. Rev. Lett. 96 (2006) 081801.[6] G. Ban et al., Phys. Rev. Lett. 99 (2007)161603; A.P. Serebrov et al., Phys. Lett. B663 (2008) 181.[7] ucn.web.psi.ch[8] F. Atchison et al., Phys. Rev. Lett. 95(2005) 182502, Phys. Rev. C 71 (2005)054601, Phys. Rev. Lett. 99 (2007)262502.QCD und die Masse des ProtonsChristian HoelblingBergische Universität WuppertalWenn dieser Tage oft die Rede vomLarge Hadron Collider am CERN istund von seiner Mission, den vermutetenUrsprung der Masse, den Higgs-Mechanismus,zu enthülen, dannwird dabei leicht vergessen, dass derGroßeil der Masse, die uns umgibt einenganz anderen Ursprung hat: DieMasse der Kernbausteine, die mehr als99.9\% der Masse gewöhlicher Materiedarstellt, kommt zum allergrößn Teil8 Nr. 4/2008aus der Dynamik der starken Wechselwirkung.So jedenfalls glauben wir es,seitdem vor über 30 Jahren die Quantenchromodynamik(QCD) als Theorieder starken Wechselwirkung formuliertwurde [1], in der die fundamentalenFreiheitsgrade 6 „flavors“ von Quarks(u,d,c,s,b und t) und ein Oktet masseloserAustauschteilchen, der Gluonen,sind.Und wir haben viele Gründe, derQCD zu vertrauen: Zunächst konnten‚t~Hooft und Veltman beweisen, dassdie Theorie renormierbar ist [2], dasssie also nur eine endlichen Anzahl vonParametern benötigt, konkret die Massender Quarks und eine einzige Kopplungskonstante(die selbst nur einenSkalenfaktor darstellt). Danach KonntenGross, Politzer und Wilczek zeigen,dass die Kopplungskonstante bei hohenEnergien klein wird, soda{\ss} die


Physik internationalQuarks „asymptotisch frei“ sind [3]. DieseEigenschaft erlaubt es uns die QCD,als einzige der derzeit als fundamentalbetrachteten Theorien, konsistent imKontinuum zu formulieren. Durch dasVerschwinden der Kopplung bei hohenEnergien bzw. kleinen Abständenwerden in der QCD Probleme mit Divergenzenbeseitigt, wie sie z.B. schonin der klassischen Elektrodynamik bestehen,wenn man den Radius eines„klassischen Elektrons“ gegen 0 gehenlässt. Die andere Seite der asymptotischenFreiheit, nämlich der Quarkeinschluss,wurde wenig später von Wilsonqualitativ erklärt [59]. Bei niederenEnergien steigt die Kopplung der QCD,sodass schließlich die auftretendenPhänomene nicht mehr adäquat durcheine kleine Störung der freien Theoriebeschrieben werden können. Tatsächlichändern sich sogar die effektivenFreiheitsgrade der Theorie. Wir beobachtennicht mehr einzelne Quarksund Gluonen, sondern ausschließlichProtonen, Neutronen, Pionen und einenganzen Zoo anderer Teilchen, denHadronen, die allesamt Bindungszuständeaus Quarks und Gluonen sind.In diesen Bindungszuständen ist dieEnergie der starken Wechselwirkunggebündelt, nach außen hin sind dieseObjekte „farbneutral“, tragen also keineLadung unter der starken Wechselwirkung.Versucht man ein einzelnesQuark aus so einem Bindungszustandzu lösen, muss man soviel Energiehineinstecken, dass stattdessen einQuark-Antiquarkpaar aus dem Vakuumentsteht und man anstatt eines freienQuarks ein weiteres Hadronen erhält.Die Quarks sind also eingeschlossenund die Masse 2000der Hadronen resultiert ausder Energie der in ihneneingeschlossenen Quarks.1500Masse so wie wir sie kennenist also zu einem großen Teilein dynamisches Phänomender QCD.1000Soweit das qualitative Bild,doch inwiefern können wires beweisen? Interessanterweisemacht es uns dieasymptotische Freiheit, alsogenau jene Eigenschaft, derwir es zu verdanken haben,dass die QCD konsistentformuliert werden kann,schwer Aussagen über dasNiederenergieverhalten derQCD, also über die Hadronenzu machen. Grund dafürM[MeV]5000ist, dass unsere Standardrechenmethodenfür Quantenfeldtheorien wie dieQCD störungstheoretischer Art sindund damit völlig ungeeignet, Situationenzu beschreiben, in der die Kopplungso stark ist, dass sich selbst dieeffektiven Freiheitsgrade der Theorieändern. Vor mittlerweile über 30 Jahrenschlug Wilson vor [5], in solchenSituationen einen radikal anderen Ansatzzu verfolgen. Die Grundidee dabeiist es, die Bewegungsgleichungen derQCD in Form des Pfadintegrals direktund ohne Näherungen zu lösen, indemman die fundamentalen Quark- undGluonfelder nur auf einer DiskretenUntermenge der Raumzeit, im speziellenauf den Gitterpunkten bzw. densie verbindenden Gitterstäben einesvierdimensionalen Raumzeit-Gittersdefiniert. Durch diese Reduktion aufeine endliche Anzahl von Freiheitsgradenwerden die Probleme prinzipiell einernumerischen Behandlung zugänglich[6]. Nimmt man zum Abschlussder Rechnungen den Limes eines unendlichfeinen und unendlich grossenGitters, erhält man im Prinzip Resultateder Kontinuumstheorie, also derQCD, ohne weitere Näherungen. DerPreis, den man dafür zu bezahlen hatist ein statistischer Fehler aufgrund derVerwendung numerischer Methodensowie ein systematischer Fehler aufgrundder Extrapolation ins Kontinuumund zu unendlichem Volumen. In tatsächlichenRechnungen gesellen sichdazu noch zwei weitere Punkte, die eszu bedenken gilt: Der erste rührt daher,dass die fundamentalen Parameterder QCD, also die Massen der QuarkspKrK* N L S XDsowie die Kopplungskonstante, die dieSkala vorgibt, nicht a priori bekanntsind. Beide, Quarkmassen und Kopplung,sind keine direkt experimentellbestimmbaren Größen. Stattdessenmuss in tatsächlichen Rechnungenzunächst ein Wert für diese Parameterangenommen und danach aus Rechnungenbei verschiedenen Parameterwertender „physikalische Punkt“gesucht werden. Dies geschieht indemman bei einer Theorie mit n Parameternn Observablen bestimmt, die dannmit ihren experimentell gemessenenWerten in Einklang gebracht werden.Der zweite Punkt betrifft die Größenordnungender Quarkmassen. Obwohldie Massen der Quarks, wie oben erwähnt,nicht genau bekannt sind, soweiß man doch, dass drei Quarks,nämlich c, b und t, schwerer sind alsdas Proton, die drei anderen, u, d unds, dagegen wesentlich leichter, wobeidas u und das d Quark beinahe gleichschwer und ca. 25 mal leichter sind alsdas s. Wenn wir nicht ausdrücklich anden schweren Quarks interessiert sind,können wir diese daher vernachlässigenund uns nur mit u, d und s begnügen,wobei es aus technischen Gründennoch einfacher ist die Massen desu und d Quarks gleichzusetzen unddie im Allgemeinen winzigen Effekteder Massendifferenz als Störung zubehandeln.Mit der oben beschriebenen Methodesollte es im Prinzip möglich sein, alleEigenschaften von leichten Hadronen -und darüber hinaus aller aus ihnen zusammengesetztenObjekte - aus dreiParametern (Kopplungskonstante,Masse des s Quarksund Masse des u/d Quarks)zu berechnen. In der PraxisOX*S*experimentwidthinputQCDFig. 1: Vergleich des aus der QCD bestimmten Hadronenspektrumsmit dem Experiment (aus \cite{sci_durr}). Die offenen, blauenKreise zeigen die Massen, die zur Bestimmung der drei Parameterverwendet wurden, die roten Punkte sind Vorhersagen der QCD. BeiResonanzen, die in der QCD nicht stabil sind, ist ihre Zerfallsbreiteeingezeichnet.stellt sich das jedoch als sehrschwierig heraus, und tatsächlichist es uns eben erst gelungen,den allerersten Schritt indiese Richtung zu unternehmen:Eine Bestimmung derHadronenmassen mit einemkontrollierten Fehler im Bereichvon wenigen Prozent [7](siehe auch [8,9]).Diese Rechnung ist nicht dererste Versuch, die Hadronenmassenaus den Gleichungender QCD zu bestimmen.Tatsächlich gibt es ähnlicheRechnungen seit 25 Jahren,die immer neue Hinweise lieferten,dass QCD tatsächlich Nr. 4/2008 9


Physik internationaldie Hadronenmassen korrekt wiedergibtund damit die korrekte Theorie derstarken Wechselwirkung ist. Keinerdieser Rechnungen ist es allerdingsbisher gelungen, alle systematischenEffekte in den Griff zu bekommen undnach deren Einbeziehung einen Genauigkeitim Prozentbereich zu erhalten,oder anders gesagt zu beweisen,dass wirklich in der QCD gerechnetwurde und nicht in einer unkontrolliertenNäherung.Die Herausforderung bestand dahervor allem darin, bei jedem Schritt unsererRechnung eine genaue Bilanzder möglichen auftretenden Fehler zuerstellen und all diese Fehlerquellen sogegeneinander abzuwägen, dass einpräzises Endresultat mit einem Gesamtfehlerim Prozentbereich möglich wurde.Der erste Schritt dabei war die Wahleiner Diskretisierung. QCD ist eine imKontinuum eindeutig definierte Theorie.Wenn man die QCD allerdings aufein diskretes Gitter setzt, gibt es verschiedeneMöglichkeiten, dies zu tun.All diese Möglichkeiten unterscheidensich nur auf dem Gitter, führen jedochzur selben Theorie im Kontinuumslimes.Verschiedene Diskretisierungenunterscheiden sich im Wesentlichendurch zwei Dinge: einerseits wie genausie die Symmetrien der Kontinuumstheorieabbilden und andererseits wieviel Rechenaufwand sie verursachen.Das Spektrum der reicht dabei von extrem„billigen“ Diskretisierungen, beidenen es theoretisch noch unklar ist,inwieweit sie überhaupt im Kontinuummit der QCD übereinstimmen bis zusogenannten „perfekten Wirkungen“,die mithilfe der Renormierungsgruppeversuchen, die Symmetrien der QCDmaximal zu erhalten. Für unsere Arbeithaben wir uns entschlossen, als Grundlageeine sehr einfache Diskretisierungzu verwenden, von der einerseits theoretischbekannt ist, dass sie im Kontinuumwirklich in die QCD übergeht unddie andererseits relativ wenig Rechenaufwanderfordert. Diese haben wir somodifiziert, dass sie unter minimalemMehraufwand an Rechenleistung dieBrechung der relevanten Symmetrienminimiert [10].Ein weiterer entscheidender Punkt wardie Auswahl der verwendeten Parameter.Hier ist wesentlich zu beachten,dass es einerseits wünschenswert ist,die Massen der u und d Quarks möglichstnahe der tatsächlichen Werte,also möglichst klein zu wählen. Diese10 Nr. 4/2008kleinen Massen benötigen andererseitsaber mehr Rechenzeit und bewirkeneine grössere Korrelationslängedes Systems, was wiederum ein größeresVolumen des Gitters notwendigmacht. Dies wiederum muss aufgewogenwerden gegen die Notwendigkeit,das Gitter feiner zu machen (was beikonstantem Volumen die Anzahl derGitterpunkte ebenfalls vergrössert) umdie Fehler bei der Extrapolation zumKontinuum klein zu halten.Die Tatsache, dass wir überhaupt beikleinen Quarkmassen in der Nähe derphysikalischen Werte mit vernünftigerGeschwindigkeit rechnen können habenwir wiederum unserer Wahl derDiskretisierung sowie einer Kombinationverschiedenster algorithmischerVerbesserungen zu verdanken, die imLaufe der letzten Jahre von Gruppen inaller Welt entwickelt wurden.Konkret haben wir Rechnungen mitdrei verschiedenen Gitterabständenund jeweils mindestens vier verschiedenenQuarkmassen angestellt. Wirhaben in der Näherung gleicher u undd Quarkmassen gearbeitet und die Resultatewie oben beschrieben um diesenkleinen Effekt korrigiert. Anschließendhaben wir die Hadronenmassenins Kontinuum und gleichzeitig zumphysikalischen Punkt extra- bzw. interpoliert.Die drei Parameter des physikalischenPunktes haben wir dabei sobestimmt, dass wir die Massen desPions, des Kaons und des Baryonsauf ihren jeweils physikalischen Wertgesetzt haben.Um sicherzustellen, dass das Endergebnisunabhängig von den Detailsunserer Analysemethode ist, haben wirdie gesamte Analyse 432 mal (bzw. 141mal für die Vektormesonen) in leichtverschiedener Weise wiederholt undaus der sich so ergebenden Streuungden systematischen Fehler berechnet.Das Endresultat ist in Fig. 1 zu sehenund zeigt die Übereinstimmung derQCD-Vorhersage mit den experimentellbestimmten Massen der leichten Hadronen[11]. Damit ist nach über 30 Jahrenendgültig geklärt, dass ein Großteilder Masse des sichtbaren Universumstatsächlich ein dynamischer Effekt derQCD ist.Dieses Resultat sollte aber nicht darüberhinwegtäuschen, dass wir erstam Anfang eines langen Weges stehen.Trotz aller Optimierungen war zurDurchführung unseres Projekts eineGesamtrechenleistung in der Größenordnungvon 1020 Rechenoperationennotwendig (die uns größtenteilsvom Forschungszentrum Jülich zurVerfügung gestellt wurde). Im Prinzipsollte es möglich sein, die gesamteKernphysik auf die fundamentale QCDzurückzuführen. Weiters ist es für Präzisionsphysikder elektroschwachenWechselwirkung und die damit verbundeneSuche nach neuer Physikentscheidend, QCD Effekte quantitativzu hoher Präzision zu verstehen, wennHadronen an den untersuchten Prozessenbeteiligt sind. Versuche in dieseRichtungen werden seit Jahrzehntenvon verschiedensten Gruppen in allerWelt unternommen, mit teilweise herausragendenErgebnissen. Trotzdemsind viele dieser Rechnungen um Größenordnungenschwieriger als die hierpräsentierte Bestimmung des leichtenHadronenspektrums. Es bleibt alsonoch viel zu tun, um der QCD, der fundamentalenTheorie mit ihren wenigenParametern, die volle Vorhersagekraftzu entlocken, die in ihr steckt.[1] H. Fritzsch, M. Gell-Mann and H.Leutwyler, Advantages Of The ColorOctet Gluon Picture, Phys. Lett. B 47, 365(1973).[2] G. ‚t Hooft and M. J. G. Veltman,Regularization And Renormalization OfGauge Fields, Nucl. Phys.B 44, 189(1972).[3] H. D. Politzer, Reliable PerturbativeResults For Strong Interactions? Phys.Rev. Lett.30, 1346 (1973).[4] D. J. Gross and F.~Wilczek, UltravioletBehavior Of Non-Abelian Gauge Theories,Phys. Rev. Lett. 30, 1343 (1973).[5] K. G. Wilson, Confinement Of Quarks,Phys.Rev. D 10, 2445 (1974).[6] M. Creutz, Monte Carlo Study OfQuantized SU(2) Gauge Theory, Phys.Rev. D 21 (1980) 2308.[7] S. Dürr, Z. Fodor, J. Frison, C.Hoelbling, R. Hoffmann, S. D. Katz, S.Krieg, T. Kurth, L. Lellouch, T. Lippert, K. K.Szabo, and Vulvert, Ab Initio Determinationof Light Hadron Masses, Science 322(2008) 1224[8] Andreas S. Kronfeld, The Weight ofthe World Is Quantum Chromodynamics,Science 322 (2008) 1198[9] Frank Wilczek, Mass by numbers,Nature 456 (2008) 449[10] S. Capitani, S. Dürr and C.Hoelbling, Rationale for UV-filtered cloverfermions, JHEP 0611 (2006) 028 [arXiv:hep-lat/0607006].[11] C. Amsler et al. [Particle Data Group],Review of particle physics, Phys. Lett. B667 (2008) 1.


Physik in ÖsterreichDer Zerfall des Vakuums:Teilchenerzeugung aus elektromagnetischen FeldernDie Frage, ob das Nichts eine Existenzhabe - damit verbunden die Frage nachder Realität des Vakuums (lat. vacuus:leer) - beschäftigte die Philosophie unddie Physik seit den frühesten Tagen.Während für einige antike Philosophenwie Leukipp und Demokrit die absoluteLeere existieren musste, da sich nur inihr die unteilbaren Teilchen bewegenkönnten, prägte der für die westlicheGeistesgeschichte so einflussreicheAristoteles den Begriff vom ‚horror vacui‘:Die Natur habe eine regelrechteAbscheu vor der absoluten Leereund sei von sich aus immer bestrebtdie Leere zu füllen. Diese Vorstellunghielt sich bis in die frühe Neuzeit: Um1650 wurde jedoch in mehreren Experimentenstark luftverdünnte Räumehergestellt und damit gezeigt (Torricelli1643, Pascal 1647, von Guericke1654), dass die absolute Leere - dasVakuum - doch existieren könne. Damitschien die Vorstellung des Aristoteleswiderlegt, und der ‚horror vacui‘ konnteabgelegt werden.Jedoch wie so oft in der Geistesgeschichteverschwinden Anschauungenund Ansichten in der Versenkung, umnach einiger Zeit wieder aufzutauchen.Ebenso verhält es sich mit derVorstellung des Aristoteles über dieLeere: In der modernen Physik - umgenauer zu sein in den die Elementarteilchenphysikbeschreibenden relativistischenQuantenfeldtheorien - erhältman, dass das Vakuum nicht absolutleer ist, sondern dass es ständig zuVakuum-Fluktuationenkommt: Aus dem Nichtswerden demnach Teilchenerzeugt, um nacheiner extrem kurzenZeitspanne wieder zuverschwinden. Aus diesemGrund spricht manin diesem Fall auch oftvon virtuellen Teilchen.Diese Vorhersage lässtsich einfach verstehen,wenn man die zentraleGesetze der Quantenmechanikund derFlorian Hebenstreit und Reinhard AlkoferSpeziellen Relativitätstheorie - dieBausteine von relativistischen Quantenfeldtheorien- ernst nimmt:Eines der wichtigsten Gesetze derQuantenmechanik ist Heisenbergs Unschärferelationzwischen Orts-und Impulsvariablen.Daneben existiert aberauch eine Unschärferelation zwischenZeit und Energie:∆E ⋅ ∆t≥ .Eine mögliche Interpretation dieserRelation besagt, dass falls ein Teilchenbzw. angeregter Zustand eine endlicheLebensdauer ∆ t besitzt, damit aucheine endliche Energiebreite ∆ Ebeim Teilchenzerfall bzw. Übergangin den Grundzustand einhergeht.Auf Seiten der Speziellen Relativitätstheorieist die Energie-Masse-Äquivalenzrelationeines der zentralenGesetze:2E = mcUniversität GrazEine relativistische Quantenfeldtheorievereint beide Gesetze in sich: Auchwenn im Vakuum keine reellen Teilchenvorhanden sind - in diesem Sinn kannman das Vakuum immer noch als leerbetrachten - können sich in QuantenfluktuationenTeilchen Energie ‚ausborgen‘,um diese in Masse umzuwandeln.Nach einer kurzen Zeitspanne ∆ t müssendie Teilchen diese Ener- g i ejedoch wieder abgeben und verschwinden.Dabei kann diese Zeitspanne ∆ tgemäß den obigen Gesetzen folgendermaßenabgeschätzt werden:∆ t ≈ .2mcNatürlich stellt sich unmittelbar dieFrage, ob diese nicht-triviale Strukuturdes Vakuums Auswirkungen auf physikalischeProzesse und Vorhersagenhat. Wie in Kürze gezeigt wird, ist diestatsächlich in mannigfaltiger Weise derFall. Im Folgenden beschränken wiruns auf eine spezielle Quantenfeldtheorie,nämlich die Quantenelektrodynamik,welche in den 1950er Jahrenformuliert wurde und die Wechselwirkungvon elektromagnetischen Feldern(sowohl von klassischen Feldernals auch von Photonen) mit Elektronenund Positronen beschreibt. Umnur einige - vermutlich sehr vertraute- Effekte zu nennen, die aufgrund derExistenz von virtuellen Teilchen imVakuum auftreten, seien hier das anomalemagnetische Moment des Elektrons,die Lamb-Verschiebung oder derCasimir-Effekt genannt. Diese Effektesind heutzutage sehr gut verstandenund auch experimentell äußerst exaktgemessen.Abb.1: Schematische Darstellung zur Vorhersage vonVakuum-Fluktuationen.Daneben gibt es aber auch Effekte,die noch nicht experimentell bestätigt,jedoch für gestörte Vakua seit langemvorhergesagt worden sind. Untereinem gestörten Vakuum versteht mandabei einen solchen Zustand, in demkeine reellen Teilchen (z.B. Elektronenund Positronen) vorhanden sind,jedoch ein äußeres - beispielsweiseelektromagnetisches- Feld wirkt. Einerdieser Effekte, der inder Folge näher besprochenwerden soll, ist dersog. Schwinger-Effekt.Darunter versteht manden Zerfall des Vakuumsin einem starken elektromagnetischenFeld unterspontaner Emission vonreellen Elektron-Positron-Paaren. Dabei kann mandiesen Zusammenbruch


Physik in Österreichdes Vakuums folgendermaßen verstehen:Wie zuvor erklärt, können virtuelleTeilchen über einen extrem kurzenZeitraum existieren. Wirkt zusätzlichein äußeres elektromagnetischesFeld, in dem bekanntlich auch Energiesteckt, so wird das fluktuierende Vakuumangeregt und die Vakuum-Fluktuationennehmen dementsprechendzu. Ist das äußere elektromagnetischeFeld schließlich dermaßen stark, dassdie virtuellen Teilchen während derZeit ihrer Existenz durch Beschleunigungim elektromagnetischen Feld genugEnergie gewinnen, um einerseitsdie ‚geborgte‘ Energie zurückzugebenund andererseits die Masse der Teilchenerzeugen zu können, werdendiese zu reellen Teilchen. Wegen derLadungserhaltung werden dabei stetsPaare von Elektronen und Positronenerzeugt.Da für den Schwinger-Effekt elektrischeFelder und nicht magnetische Felderverantwortlich sind, werden wir uns imFolgenden auf diese beschränken. Bereitsab den 1930er Jahren [1,2] hatteman begonnen sich mit dem - späterso genannten - Schwinger-Effekt [3] inkonstanten elektrischen Feldern E zubeschäftigen, wobei man herausgefundenhatte, dass die Paarerzeugungswahrscheinlichkeit[ e ]+ e −W exponentiellunterdrück ist:W−[ e e ] exp[ −pE ]+~ .crDer Grund, wieso der Effekt bis heutenoch nicht experimentell nachgewiesenworden ist, liegt in der enormenStärke des dafür nötigen elektrischenFeldes Ecr welches auch als kritischeFelstärke bezeichnet wird:Wegen der enormen Größe der kritischenFeldstärke wurde dieser Effektsehr lange als rein theoretischeMöglichkeit betrachtet, ohne jemalsdie Chance auf Realisierung zu sehen.Dies hat sich innerhalb des letztenJahrzehntes - insbesondere durch dierasante Entwicklung der Laser-Technologie- jedoch drastisch verändertund es ist absehbar, dass die experimentelleVerifizierung des Schwinger-Effekts in greifbare Nähe rückt. Obwohlmit Hilfe heutiger Technologie lediglichFeldstärken erreichbar sind, die noch12 Nr. 4/2008über drei Größenordnungen unter derkritischen Feldstärke liegen, erhofftman von der nächsten Generation vonHoch-Intensitäts-Lasern - im Fokusvon gekreuzten Laserstrahlen - bereitsauf bis zu 10% an diese heranzukommen.Dabei sind insbesondere zweiKonzepte sehr vielversprechend: Einerseitsgibt es für den XFEL (X-RayFree-Electron Laser), welcher derzeitam DESY in Hamburg errichtet wird,optimistische Vorhersagen, wonachtatsächlich elektrische Feldstärken indieser Größenordnung erreicht werdenkönnen. Andererseits legt man auchgroße Hoffnungen in optische Hoch-Intensitäts-Laser - insbesondere das inPlanung befindliche europäische ELI-Projekt (Extreme Light Infrastructure)- um in die Nähe der kritischen Feldstärkezu gelangen.Da die experimentelle Realisierung innerhalbdes nächsten Jahrzehnts möglichist, besteht Interesse, verlässlicheund präzise theoretische Vorhersagenzu treffen. Der derzeitige Stand ist,dass man Teilchenzahlen und Teilchenspektralediglich für zeitabhängige undräumlich homogene oder statische undräumlich inhomogene elektrische Felderberechnen kann. Für die Beschreibungdes Schwinger-Effekts in solchenFeldern stehen aber mehrere Zugänge- u.a. WKB-Methoden, Konzept dereffektiven Wirkung, quantenkinetischeTheorie, Monte-Carlo Methoden - zurVerfügung, wobei jede der genanntenMethoden sowohl Vor- als auch Nachteilebesitzt.Eine weit verbreitete Methode beruhtauf dem Konzept der effektivenWirkung Γ eff, wobei Berechnungen inimaginärer Zeit durchgeführt werden,womit man eigentlich das statischeVerhalten der Theorie beschreibt. Einezentrale Größe in diesem Zugang istdie Vakuums-Übergangsamplitude,d.h. die Wahrscheinlichkeitsamplitudedafür, dass in Anwesenheit eineselektromagnetischen Feldes das Vakuumwiederum ins Vakuum übergeführtwird, und infolgedessen keine reellenTeilchen erzeugt werden:A[ ]0 0 = exp iΓ .effDie Wahrscheinlichkeit, dass das Vakuumin Anwesenheit des elektromagnetischenFeldes durch die Produktionvon Elektron-Positron-Paaren zerfällt- für subkritische Feldstärken ist diesauch ein Maß für die Anzahl von produziertenTeilchenpaaren [ e ]+ e −n - istandererseits gegeben durch:n+ −[ e e ] ≅ Im [ Γ ]2 .effDas technische Problem besteht nundarin, den Imaginärteil der effektivenIm Γ eff zu berechnen. Füreinige spezielle Typen von elektrischenFeldern konnten dabei analytische Resultategefunden werden - siehe z.B. [4]-, jedoch für eine Vielzahl von Feldkonfigurationenist eine Berechnung mittelsdieses Zugangs weiterhin noch nichtgelungen. Eine weitere Schwachstelledieses Zugangs besteht darin, dassman zwar die Zahl der produziertenWirkung [ ]n berechnenkann, jedoch über die spektrale Verteilungkeine Informationen erhält.Teilchenpaare [ e ]+ e −Die Behandlung des Schwinger-Effektsfür zeitabhängige und räumlichhomogene elektrische Felder mittelsquantenkinetischer Theorie - die auchin unseren Berechnungen verwendetwurde [5,6] - stellt einen völlig anderenZugang dar: Da die Berechnungen inreeller Zeit durchgeführt werden, erhältman eine Beschreibung der Dynamikdes Systems. Die Idee hinter dieserMethode besteht darin, dass man eineQuanten-Boltzmann-Gleichung - inklusiveeines Quellterms für die Produktionvon Elektron-Positron-Paaren- für die Einteilchen-Verteilungsfunktionf ( k , t)numerisch löst. An dieserStelle sei darauf hingewiesen, dass dieInterpretation von f ( k , t)als Verteilungsfunktionfür reelle Teilchen nochnicht vollständig geklärt ist: UnsererMeinung nach ist ein derartige Interpretationnur zu asymptotischen Zeitengültig, und infolge dessenbezweifeln wir äußerst spektakuläreVorhersagen, die mithilfe einer davonabweichenden Interpretation getroffenwurden [7]. Die Quanten-Boltzmann-Gleichung, welche Ende der 1990erJahre hergeleitet worden ist [8], hat dabeidie folgende Form:


Physik in ÖsterreichBerichte aus AK3.54.5p MeV 5.195.56.5wobei W(t) und w(t) bekannte Funktionensind. Es handelt sich hierbei umeine nicht-Markov‘sche Integro-Differentialgleichung,die jedoch auch inein gekoppeltes System von Differentialgleichungenerster Ordnung umgeschriebenwerden kann. Die großeStärke dieses Zugangs liegt nun darin,dass diese Gleichung für jedes zeitabhängigeund räumlich homogeneelektrische Feld verwendet werdenkann, und man unmittelbar Informationüber das Spektrum der produziertenTeilchen erhält (Abbildung 2 zeigt eintypisches Beispiel für eine Verteilungsfunktion)als auch die Zahl der produziertenTeilchenpaare [ e ]+ e −n berechnenkann. Weiters stimmen in Fällen,in denen Resultate aus der Methodeder effektiven Wirkung bekannt sind[4] die berechneten Teilchenproduktionsratenperfekt überein [6]. Für starkzeitabhängige Felder erhält man jedochProduktionsraten, die mehrereGrößenordnungen über der Schwingerabschätzungliegen.Mit Hilfe der Berechnungen für zeitabhängigeund räumlich homogene bzw.statische und räumlich inhomogeneelektrische Felder konnte man zwareinzelne Aspekte des Schwinger-Effektsverstehen und erklären, jedochdie Tatsache, dass in realistischenExperimenten das elektrische Feldräumlich als auch zeitlich inhomogenist, könnte zu nicht-trivialen Effektenführen. Aus der Notwendigkeit einvollständiges Bild des Schwinger-Effekts- insbesondere Teilchenzahlenund Teilchenspektra für realistischeExperimente vorherzusagen - zu erhalten,wird in Zukunft kein Weg daranvorbeiführen, einen Formalismusauch für solche elektrischen Felder zufinden. Dies stellt eine große, jedochohne Zweifel auch äußerst lohnende,Herausforderung für die nächstenJahre dar.[1] F. Sauter, Z. Phys 69, 742 (1931)[2] W. Heisenberg und H. Euler, Z. Phys.98, 714 (1935)[3] J. Schwinger, Phys. Rev. 82, 664(1951)[4] G. V. Dunne und T. Hall, Phys. Rev. D58, 105022 (1998) [arXiv:hep-th/9807031][5] R. Alkofer et al., Phys. Rev. Lett. 87,193902 (2001) [arXiv:nucl-th/0108046][6] F. Hebenstreit, R. Alkofer und H.Gies, Phys. Rev. D 78, 061701 (2008)[arXiv:0807.2785][7] D. Blaschke et al., Phys. Rev. Lett. 96,140402 (2006) [arXiv:nucl-th/0511085][8] S. Schmidt et al., Int. J. Mod. Phys. E7, 709 (1998) [arXiv:hep-ph/9809227]Siehe auch:http://physik.uni-graz.at/itp/sicqft0100 k keV200Abb. 2: Ein typisches Beispiel für eine Verteilungsfunktion f ( k , t → ∞)als Funktion desLongitudinal- und Transversalimpulses.AK Chancengleichheit210 14 Vom Arbeitskreis wurden von Oktober2007 bisNovember 2008 folgende Aktivitätengesetzt:110 14Aktualisierung und Erweiterungder Websitehttp://acp.tuwien.ac.at/index.htmlArbeitstreffen bei der Jahrestagung derÖPG, Leoben, September 2008.Plenarvortrag Monika Ritsch-MarteThird IUPAP Int. Conf. Women inPhysics, 2008, Seoul, Korea.Plenarvortrag Anna Buschmeyer,Universität München, JahrestagungÖPG 2008, Leoben.Monika Ritsch-Marte und KatharinaDurstberger besuchtendie Deutsche PhysikerInnentagung,November 2008, Münster.Organisation der Lise Meitner Lecturesin Wien durch Monika Ritsch-Marte, inKooperation der ÖPG mit DPG, HU Berlinund ÖAW, 20.-24. Oktober 2008.Silke Bühler-Paschen: Impulsreferatbei der Filschau 2008 „Wissenschafterinnenim Film“ des BMWF.Silke Bühler-Paschen: Interview undArtikel „Materie im ultrakalten Kühlschrank“in „Die Furche Spezial“24.30.2008. Berichte über Projektevon weiblichen Forscherinnen in Österreich,herausgegeben mit BMWF.Monika Ritsch-Marte und Silke Bühler-Paschen: Teilnahme am ganztägigenMedientraining „Into Media“ am 14.10. 2008 im Rahmen des BMWF-ProgrammsWissenschaft von Innen“.Silke Bühler-Paschen und HelgaStadler: Lehrveranstaltung „Gender-Aspekte in den Naturwissenschaften“(138.028 KO) an der TU WienAK EnergieDer AK hat in diesem Monat die seitzwei Jahren laufende Arbeit an derinteraktiven CD zu dem Thema „ DasProdukt Elektrizität- Eine visuelle Reisedurch die Welt des Stromes“ abgeschlossen,die CD ist nun speziell fürAHS Oberstufe und HTL verfügbar, ichkann gerne eine CD zusenden. DerAKE besteht am Papier aus ca 50 Mitgliedernaber zu Sitzungen kommenmax. 5, im nächsten Jahr werde ich einHauptversammlung einberufen um dieZukunft des AKE zu klären und gegebenenfallsden Vorsitz übergeben. Nr. 4/2008 13


Phyik und GesellschaftScience on Stage 3 - Fortsetzung einer ErfolgsserieFriedlinde KrotschekWie bereits in Nr.2/ 2007 angekündigtkonnte ChristianGottfried ein Scienceon Stage 3 inÖsterreich auch beiAusbleiben der Unterstützungdurchdie EU und das EI-ROFORUM mit minimalstenfinanziellenMitteln realisieren.Das ganztägige Ereignismachte mitSicherheit allen Besuchernund Teilnehmernklar „AmAnfang war die Physik“.Die Bandbreiteder Beiträge umfassteauch schwierigste Prinzipien derPhysik in gut verständlichen Konzeptendargeboten. Sein eigener Bericht darüberin 3/2008 fasst alleProjekte zusammen. Der wirkliche Erfolgzeigte sich aber erst nachdem diePreisträger von Science on Stage 3nach Berlin zum Europäischen Science14 Nr. 4/2008on Stage reisen durften.Dort waren sie nur vier Gruppen ausinsgesamt 167 teilnehmenden Gruppenaus 21 Ländern. Vier Tage lang (23.10.bis 26.10. 2008) war die Urania mittenin Berlin der Tagungsort mit Workshops,Vorträgen und den sehr umdrängtenStänden der aktiven Teilnehmergruppen.Es gab geschlossene Sitzungendie der Weiterbildungvon Lehrkräftendienten aberauch die Öffentlichkeitwar eingeladenum die Vielfaltder dargebotenenAusstellungen zubewundern. HalbeSchulklassen standenauf der Bühneund demonstriertengroße und kleineExplosionen, Vorticesund Nebelringe.Ein wissenschaftlicherVortrag überden menschlichenGeruchssinn entließjeden Besucher mitneuem Wissen undVerständnis. Alle Generationen fandensich angesprochen und die Hauptsponsorengaben großzügig Freiexemplarevon Unterrichtsmaterialien aus. Manmusste dabei gewesen sein um denlebhaften Austausch von Fragen undAntworten, die grenzenlose Neugiervon Kindern und Jugendlichen und denSpieltrieb von Erwachsenen zu erleben.Dieses europäische Science on Stage, hauptsächlich gefördert von der EUDeutschland und der Stiftung Think-ingwar ein Ruck in die richtige Richtung zurnachhaltigen Verbreitung der Naturwissenschaftendurch alle Altersstufen undProfessionalitäten. Besonders die, dietäglich vor der Klasse stehen oder imLabor forschen erfahren nur in AusnahmefällenAnerkennung und Wertschätzung.Hier konnte jeder, ob Publikumoder Teilnehmer mit Erfolgsgeschichtennach Hause gehen. Ein physikalischesGesetz auswendig zu kennen ist einfach,es aber durch Visualisierung miteinfachsten Mitteln dieses„begriffen“ zuhaben, das wurde auf dieser Veranstaltungmöglich gemacht.Das Bregenzer „Smoke PreventionProject“ war Gewinner des “EuropeanCountries Biology Association Award”.Dieses interdisziplinäre Projekt vereintegrenzüberschreitend eine SchweizerSchule ( Kantonsschule Wettingen),federführend die HTL Bregenz undviele Schüler und Schülerinnen derVolksschule Lochau, Hauptschule Ha-


Physik und Gesellschaftselstauden in Dornbirn und das BG undBRG Carnerigasse Graz. Die Entwicklungder Messgeräte zur Darstellungvon Blutdruck, Puls, Temperatur undFingerdurchblutung wurde multidisziplinärvon der Julius Blum GmbH undder HTL Bregenz verwirklicht und dieErprobung der Geräte war dasThema einer Matura Arbeit.Innerhalb eines „Raucherpräventionsprogrammes“wurdenan verschiedenen Schulenund bei Lehrlingen Daten gesammelt,die sehr genau dieEinwirkungen von Nikotin aufden menschlichen Organismusdemonstriert haben. Mit diesemProjekt wurde eindrucksvolldemonstriert, dass Teamarbeitunter der Leitung von Dr. K.Schröcker bzw. eine Kooperationzwischen Industrie, Schuleund Universität nachhaltige Ergebnissehervorbringen kann.Eine zweite Gruppe aus Österreicherhielt den Publikumspreismit der Konstruktioneines „Latex Motors“. Hierhatten Lehrer und Schüler desGymnasiums Rohrbach (OÖ)unter der Leitung von Mag. Eidenbergerdie besonderen Eigenschaftenvon Latex erkannt:Latex dehnt sich beiErwärmung aus undbei Abkühlung zieht ersich zusammen. Damitkann man bei unsymmetrischerErwärmungden Schwerpunkteines Rades dessenSpeichen aus Latexbestehen, verlagernund dadurch in Bewegungsetzen. DasPrinzip der reziprokenUmwandlung vonWärmeenergie in PotentielleEnergie oderWärmeenergie in KinetischeEnergie wurdeeinleuchtend demonstriert.Als Energiequellediente Licht (Sonne).Das Publikum hattedieses Projekt als dasBeste ausgelobt.Ganz besonders eindrucksvollwar derStand des KollegiumAloisianum und derPriv. PädagogischenHochschule der DiözeseLinz unter der Leitungvon Mag. Natschläger. Verschiedenste Versuche zum Thema „Ultraschall inFlüssigkeiten“ faszinierten die Besucher und die Vorführungen durch sachkundigeSchüler zeigten bemerkenswert gut und anschaulich die verschiedensten Anwendungsmöglichkeitenwie z.B. schweißen unter Wasser mit Ultraschall. Nr. 4/2008 15


Berichte FAFA Lehrkräfte an HöherenSchulen und LehrerfortbildungDas derzeitige Team des FA-Vorsitzes(ao. Univ.-Prof. i.R. Dr. Helmut Kühneltund Prof. Mag. Haimo Tentschert) beendetseine Tätigkeit mit Ablauf desVereinsjahres.Im Rahmen der Geschäftssitzung am25.9.2008 wurden als neue Vorsitzendeao. Univ.-Prof. Dr. Leopold Mathelitsch(Institut für Physik der UniversitätGraz) und Prof. Mag. Engelbert Stütz(BRG Hamerling Linz und UniversitätLinz) gewählt.Aktivitäten des laufenden Jahres:• Jährliche Arbeitstagung der ArbeitsgemeinschaftsleiterPhysik anAHS und des FA LHS-Vorstandsin Wels, 25.-26.3. 2008. Inhaltdes Erfahrungsaustauschs waren:Organisation der Arbeitsgemeinschaftenin den verschiedenenBundesländern, fachliche Lehrerfortbildungund derzeitige Schwierigkeitendurch die Überführung derbisherigen Fortbildungsinstitutionen(PI des Bundes,…) an die neuenPädagogischen Hochschulen.Bildungsstandards im Fach Physik;Stand der Einführung eines fachbezogenenBildungsmanagements(Uni-Lehrgang)• Angebot von Fortbildungen im Rahmenvon ARGE-Veranstaltungenzum Thema Bildungsstandards undzum Experimentieren sowie in derFortbildungswoche (Februar 2008).Die Fachausschussmitglieder HelmutKühnelt, Andrea Mayer und Erich Reichelarbeiten an der Erstellung vonBildungsstandards für Naturwissenschaften(Biologie, Chemie, Physik)am Ende der 8. Schulstufe mit. Ein ersterDiskussionsentwurf liegt vor, und eswerden Beispiele erarbeitet, die die Bildungsstandardsverdeutlichen sollen.Heiße Probleme der nächsten Zeit:Nach einer Statistik aus dem Unterrichtsministeriumwaren im Schuljahr2007/08 rund 970 von 1880 Physiklehrkräftenan AHS mindestens 50 Jahrealt. Das heißt, dass diese Zahl in dennächsten 10 Jahren in Pension gehenwird, eine ähnliche Altersstruktur dürftean BHS vorliegen. Spätestens in 5Jahren wird der pensionsbedingte Personalbedarfdie Zahl der Absolventendes Lehramts Physik beträchtlichübersteigen.Neben Werbeaktionen unter Maturant/innen für das Lehramtsstudium werdenauch Weiterqualifizierungen von fachfremdenLehrkräften und Quereinsteigernnotwendig sein.Mit der Umstellung des Lehramtsstudiumsauf Bologna muss der fachlichenund der fachdidaktischen Ausbildungder LA-Kandidat/innen verstärkte Beachtunggeschenkt werden. Zur Frageder gegenseitigen Anrechnung vonLehrveranstaltungen an Universitätenund Pädagogischen Hochschulenkönnten durch Kooperationsmodelle(wie in der Steiermark) Erfahrungengesammelt und evaluiert werden.Zur Lehramtsausbildung ist auf eineResolution zu verweisen, die vom FALHS 1994 erarbeitet und vom ÖPG-Vorstand zustimmend zur Kenntnis genommenwurde. Sie fordert ähnlich wiedie DPG-Resolution (Prof. S. Grossmann)das Physik-Lehramtsstudium alseigenständiges Physikstudium mit demSchwerpunkt „Vermittlung“ (s. http://pluslucis.univie.ac.at/PlusLucis/951/).Das Angebot der ÖPG an die Lehrerschaftist zu überdenken. Die ÖPG-Jahrestagung liegt praktisch am Schulbeginn,andererseits ist die Zahl derfür Fortbildung nutzbaren Tage sehrbeschränkt. Dies führt zu einem wenigbefriedigenden Besuch des vonTagungsleitung und Fachausschussorganisierten Programms (Tagungen2006 und 2007).Positive Entwicklungen:„Sparkling Science“ und „Forschungmacht Schule“ gibt vielen Lehrkräftendie Möglichkeit zu einem besserenKontakt zur Forschung.Regionale Naturwissenschaftsnetzwerkein fast allen Bundesländernstellen – finanziell unterstützt durchdas IMST-Netzwerk – den Kontakt zwischenengagierten Lehrkräften und mitForschungsinstituten her.Das IMST-Netzwerk für Unterrichtsentwicklungin den Fächern Mathematik,Naturwissenschaften und Informatikgeht in das 10. Jahr und unterstütztnun den gesamten Bereich von derVolksschule bis zur Matura, inklusivefachdidaktischer Dissertationen undForschungsprojekte.Die Universität Wien hat mit 1. September2008 eine Professur für Didaktikder Physik am Österreichischen Kompetenzzentrumfür Didaktik der Physikmit Dr. Martin Hopf (ehem. Uni München)besetzt.Zum Abschluss: Erfreuliche Leistungenin internationalen Bewerbenund auszeichnungswürdigeFachbereichsarbeitenAus 14 zur Prämierung eingereichtenFachbereichsarbeiten wählte eine Jury4 Arbeiten aus. Die Themen spiegelndie weitgespannten Interessen der Maturantinnenund Maturanten.Andritsch Florian (BRG KeplerstraßeGraz, Dr. Rath Gerhard)Mathematische Methoden der AllgemeinenRelativitätstheorieKrommer Konstanze (Kollegium Kalksburg,Mag. Zankel-Larisch Susanne)Die neuesten Entwicklungen in derQuantenkryptographieKuttner Alexander (Don BoscoGymnasium Unterwaltersdorf,Mag. Stur Gerhard)Physik und Technik von E-Gitarrenund deren VerstärkernWagner Tanja (BRG 14 Wien,Mag. Neumann Susanne)Physikalische Grundlagen desTreibhauseffektsFlorian Andritsch studiert nun Mathematikund Physik an der ETH Zürich.Internationale Physikolympiade inHanoi: Ein schöner Erfolg für das 5-köpfige Team mit einer Bronze-Medailleund 3 ehrenvollen vierten Rängen.International Young Physicists’Tournament: Das österreichischeTeam errang den 4. Platz unter 21 teilnehmendenTeams.FA NESYAktivitäten 10/07- 10/081) 25. Februar 2008 fand einTreffender Nutzer von Synchrotronstrahlungim BMWF, Wien statt. Auf Wunsch desBMWF wurde eine Erhebung über dieErgebnisse von Messungen österreichischerNutzer zusammengestellt unddem BMWF übergeben, wobei insbesondereauf die hohe Zahl an ESRFhighlights mit öst. Beteiligung hingewiesenwurde. SC Dr. Kolarski und MRDr. Weselka teilten mit, daß der Vertragmit der ESRF Grenoble verlängertund daß dem Upgrade Programm derESRF zugestimmt werden wird.2) Am Do 25. September 2008 fandim Rahmen der ÖPG Jahrestagung in16 Nr. 4/2008


Berichte FALeoben gemeinsam mit dem dem FAFestkörperpyhsik eine Vortragsveranstaltungstatt wobei folgende Vorträgegehalten wurden: Recent Advances inNeutron Holography, G. KREXNER , UniWien,Structure and morphology of pentacenethin films – from sub-monolayers to applicationrelevant multilayers , R. RESEL ,TU GrazAtomic Diffusion measured by XPCS , M.LEITNER, Uni Wien, des weiteren wurden14 Poster von NESY Mitgliedernpräsentiert.Bei der Mitgliederversammlung: wurdenBerichte über die Mitgliedschaftbei der ESRF und dem ILL,Grenoblegegeben. Die Beteiligung ÖsterreichsBeteiligung am upgrade des ESRFwurde seitens des BMWF zugestimmt.Desgleichen wird der Vertrag mit derILL verlängert werden.3) Vorbereitungen für die nächsteNESY Winterschule im März 2009 liefenan.FA AkkustikProtokoll des FachausschussesAkustikbei der 58. Jahrestagung der ÖsterreichischenPhysikalischen Gesellschaftin LeobenDer Fachausschuss Akustik tagte beider 58. Jahrestagung am Dienstag,23.09.2007 von 14:45 - 17:30. Die geschätzteTeilnehmerzahl bei den Vorträgenim Fördertechnikhörsaal lag bei18 Personen.Insgesamt 7 Fachvorträge und 1 Posteraus den Gebieten musikalische Akustik,Strömungsakustik und Mikrophontechnik,Erschütterung und Lärm beiVerkehrsinfrastruktur, Schwingungsakustiksowie Psychoakustik bildetenden Rahmen für interessante Diskussion.Die Vortragsthemen im Einzelnen:• Akustische Positionsbestimmungvon Mikrofonen• Acoustic Source Localisation usingCoincident Microphone Arrays• Effekte von binauralem Jitter aufdie Wahrnehmung von interauralenLaufzeitdifferenzen bei Hörgeschädigten• Approaching Sound Localization byTop-Down and Bottom-Up Methods• Trennung von Lärmquellen bei derVorbeifahrt eines ICE mittels eineszweidimensioneln Beamformers• Wirbelschall in Flöten• Pressure Fluctuations at microphonesin a circular impingingjet caused by turbulent velocityfluctuations – a spectral analysis• Dependence of the far-fieldacoustic emission on the radiatingsurface of a domestic coolingcompressorBesonders gefreut haben wir uns überTeilnahme und Beiträge von studentischerund industrieller Seite. Nebeneiner möglichen akademischen Kooperationhaben sich im Rahmen der Postersessionauch interessante Anknüpfungspunktezur Industrie ergeben.Für das Jahr 2009 sind unter anderemfolgende internationale Konferenzenim Bereich Akustik angekündigt:1. NOVEM 2009, Noise and Vibration:Emerging Methods in Oxford, UK(05.-08.04.2009)2. 157 th Meeting Acoustic Society ofAmerica in Portland, Oregon (18.-22.05.2009)3. 158 th Meeting Acoustic Society ofAmerica in San Antonio, Texas(26.-30.10.2009)4. Euronoise 2009 in Edinburgh, UK(26.-28.10.2009)5. Internoise 2009 in Ottawa, Canada(23.-26.08.2009)6. ICSV 16 (International Congresson Sound and Vibration) in Krakow,Poland (05.-09.07.2009)7. IEEE Int. Conference on Acoustics,Speech and Signal Processing inHonolulu (17.-20.04.2009)8. NAG/DAGA 2009 in Rotterdam(23.-26.03.2009)9. 9th international Conference onTheoretical and ComputationalAcoustics ICTCA 2009 in Dresden(07.09.-11.09.2009)FA FestkörperphysikDie Jahresversammlung des FA FKPfand im Anschluss an den ersten derbeiden Fachausschuss-Tage, d.h.,am Dienstag, 23. September 2008 imPhysikhörsaal des MU Leoben, 17:45-18:15 statt.Der FA Vorsitzende berichtet über Aktivitätendes FA FKP:Die 15. International Winterschoolon New Developments in Solid StatePhysics wurde von der Gesellschaftfür Halbleiterphysik und –Technologiegemeinsam mit dem FA FKP unter Mitveranstaltungdurch das BMWF in BadHofgastein, 18.-22. Februar 2008 abgehalten.Die alle zwei Jahre seit 1980durchgeführte Winterschule fand bisher(bis auf die erste in Maria Pfarr) stets inMauterndorf statt, konnte aber diesmalwegen der kurzen Saison und der gestiegenenTeilnehmeranzahl dort nichtmehr durchgeführt werden. Die Organisatorenwaren, wie zuvor, G. Bauer,W. Jantsch und F. Kuchar. Es gab 222Teilnehmer, davon 129 Studenten, und28 eingeladene Vortragende aus allerWelt. Schwerpunktthemen waren Graphene,Quantenpunkte und Photonik.Vorträge wurden in Gruppen zusammengefasstund zu jeder Gruppe gabes einen Einführungsvortrag durch eineninternational ausgewiesenen Experten.Die Tagung wurde allgemeinvon den Teilnehmern, und insbesonderevon K. v. Klitzing während desBanquets als Erfolg bezeichnet.Der FA FKP konnte auch 2008 denK.H. Seeger Preis und den AT&S Preisvergeben. Dazu wurden vergleichendeGutachten zu den eingelangten Vorschlägenvon drei Experten eingeholt,die mit einer Enthaltung bei dem K.H.Seeger Preis zu einem einstimmigenUrteil kamen. Demnach war der K.H.Seeger Preis an DI Dr. Lorenz Romaner(Institut für Festkörperphysik,TU Graz, nun MU Leoben) für seineArbeiten auf dem Gebiet des Modellingof Organic Semiconductors andtheir Interaction with Metallic Surfaces(Dissertation und Publikationen, u.a.in Physical Review Letters) zu vergeben.Der AT&S Preis wurde aufgrundder eindeutigen Gutachten an DI Dr.mont. Gregor Hlawacek (Institut fürPhysik, MU Leoben) für seine Arbeitenzum Molecular Growth Mechanisms inPara-Sexiphenyl Thin Film Deposition(Dissertation und Publikationen, u.a. inScience) verliehen. Beide Preisträgerhaben bei der Plenarsitzung der Jahrestagungihre Ergebnisse vorgestellt.Die beiden Fachausschuss-Tage unddie Postersitzung waren gut besucht.Bei den Vorträgen wurde versucht, inerster Linie kürzlich berufene, bzw. habilitierteoder im Habilitationsstadiumbefindliche Kolleg/inn/en zu Wort kommenzu lassen. Der FA Vorsitzende ersuchtum Anregungen zur Gestaltungdes Fachtages 2009 sowie weitererAktrivitäten für das kommende Jahr. Nr. 4/2008 17


Berichte aus FAFA Kern- und TeilchenphysikDie Fachausschusstagung Kern- undTeilchenphysik fand im Rahmen der 58.Jahrestagung der ÖPG vom 21.-23.9.in Aflenz statt (http://oepg-fakt.itp.tuwien.ac.at/fakt08/).Es nahmen 42 Teilnehmer,davon 18 Studenten teil. Füralle Studenten konnten wir auch diesmaleine kostenlose Teilnahme dankdes BMWF erreichen.Der wissenschaftliche Teil bestand aus24 Beiträgen (=8 Stunden) und einerPostersession (9 Beiträge). Die Vorträgewaren einerseits sehr aktuell, daviele Vorträge sich mit dem LHC beschäftigten,andererseits sehr vielfältig.Auch dieses Jahr ist es uns mit derFachtagung gelungen, dass Theoretikerund Experimentalphysiker über ihreeigentlichen Kernthemen hinaus in regenAustausch treten konnten. Wir hattenauch dieses Jahr wieder „Besuch“von bereits pensionierten Kollegen, dieunseren jungen Kollegen mit Rat undTat zu Seite stehen, und sich auch aktivan der zukünftigen Gestaltung der Forschungslandschaftbeteiligen.In der Geschäftssitzung am Mo 22.September,wurde u.a. diskutiert, ob wir analogzur Schweiz das Positionspapier zurKern- und Teilchenphysik fertigstellensollen. Wir haben viele neue Redaktionsmitgliedergewinnen können, die ander vom Fachausschuss betriebenenWebseite http://www.teilchen.at/ unentgeldlichmitmachen werden. Diese Seitehat zum Ziel der breiten Öffentlichkeitdie Kern- und Teilchenphysik näherzubringen.U.a. stellen StudentInnen alsKopf des Monats seine/ihre Motivationfürs Physikstudium und sein/ihr Themavor. Diese Seiten haben seit Jahreneine hohe Besucherzahl.Diese Seiten müssen natürlich technischgewartet werden. Das hat bis jetztWolfgang Waltenberger (HEPHY) hervorragendgemacht (vielen herzlichenDank Waldi!). Für diese Aufgabe konntenwir jetzt Max Attems (TU-Wien) gewinnen.Bis jetzt wurde dieser Aufwandvon allen Instituten unseres FA mit einerkleinen Aufwandsentschädigungunterstützt. Harald Markum (TU-Wien)übernimmt einstweilen die Funktiondes Chefredakteurs.Laurenz Widhalm und Beatrix Hiesmayrwerden auch dieses Jahr wieder die internationalenMasterclasses für Schüler(und Lehrer) veranstalten. Dabei dürfendie Teilnehmer „einen Tag als TeilchenphysikerInnen“erleben, werten echte18 Nr. 4/2008Daten aus und tauschen sich mit anderenMasterclassen und dem CERN ineiner Videokonferenz aus.Anschliessend an unseren FA fing dieHaupttagung in Leoben statt. Der VictorHess Preis 2008 wurde am Mittwoch imRahmen der Preisverleihung an FrauDr. Verena Kain für ihre Dissertation„Machine Protection and Beam Qualityduring the LHC Injection Process“(Betreuer: Prof. Kutschera und Prof.Schmidt) vergeben und sie hielt ihrenPreisvortrag am Mittwoch Nachmittag.Der Preis ist mit 1000 Euro dotiert undwurde je zur Hälfte von der Bank Austriaund dem Verein der Victor HessPreis Gesellschaft (Prof. Kahlert, Prof.Kren und Prof. Schuster) gesponsert.In den Highlights berichtete EberhardWidmann über FAIR, das Zentrum derKern- und Hadronphysik in Europa.FA Oberflächen, Grenzflächenund Dünne SchichtenDer Schwerpunkt der Aktivitäten desFachausschusses OGD liegt wie immerauf der Ausrichtung der Fachtagung imRahmen der ÖPG Jahrestagung. Beider diesjährigen Jahrestagung in Leobenwurden 18 Fachvorträge gehaltenund 37 Posters präsentiert. Dies wardie bisher größte Anzahl von Beiträgen.Sowohl die Vortragssitzungen wie auchdie Postersitzung waren in diesem Jahrbesonders gut besucht. Ein besondererHöhepunkt dieser Tagung war aber dasMax Auwärter Symposium, welches zurErinnerung an den 100. Geburtstag vonProf. Max Auwärter abgehalten wordenist. Im Rahmen dieser Veranstaltungwurden von sechs Max Auwärter PreisträgernVorträge gehalten zu Themenaus den verschiedensten Gebieten derDünnschichttechnologie. Insbesonderewaren auch zwei Plenarvorträge aufder ÖPG Tagung Themen des OGDFachausschusses gewidmet. Prof.Bene Poelsema von der UniversitätTwente sprach über Legierungsbildungan ultradünnen Metallfilmen, Prof. RolandWiesendanger von der UniversitätHamburg berichtete über Spinmanipulationauf atomarem Niveau. Besonderserfreulich war auch dass zwei ÖGPPreise an junge Wissenschaftler vergebenworden sind, die sich mit Themender Oberflächenphysik befassten:Dr. Lorenz Romaner von der TU Grazerhielt den Karlheinz Seeger Preis fürseine theoretischen Arbeiten zur Modellierungvon organischen Halbleiternauf Metalloberflächen. Dr. Gregor Hlawacekvon der Montanuniversität Leobenbekam den AT&S Forschungspreisfür seine Arbeit zum Schichtwachstumvon organischen Molekülen. Dass auchnoch ein Posterpreis an FerdinandRiessner für seine theoretischen Arbeitenzur Modifizierung von Halbleiteroberflächenvergeben wurde, rundet dasBild ab.Neben den Aktivitäten auf der Jahrestagungwerden aber auch immer wiedervon OGD Mitgliedern Konferenzenund Workshops organisiert die internationalBeachtung finden. Im Jahr 2008wurden unter anderem von H. Sitter,Uni Linz, ein FWF-NFN Workshop zumThema „Grenzflächenkontrollierte undfunktionalisierte organische Schichten“im Rahmen der Jahrestagung abgehalten.Ein IUVSTA Workshop wurdevon Florian Mittendorfer, Uni Wien, inSchlaining organisiert mit dem Titel:„Templat unterstütztes Wachstum vonNanostrukturen“. In St. Christof am Arlbergwurde das bereits legendäre undweltweit bekannte 3S Symposium abgehalten,organisiert von Peter Vargaund Fritz Aumayr, TU Wien. Schließlichfand die 12. Joint Vacuum Conferenceam Plattensee, Ungarn, statt, die immerwieder zahlreich von Mitgliederndes OGD Ausschusses besucht wird.


Jahreshauptversammlung 2008ProtokollJahrehauptversammlungOrt: Montan-Universität Krems, AudiMaxZeit: Freitag 28.9.2007 11:30 UhrTagesordnung:1. Begrüßung, Genehmigung derTagesordnung, Genehmigung desProtokolls der letzten Jahreshauptversammlung.2. Bericht des Vorstandes3. Rechnungsabschluss 2007 undEntlastung des Vorstandes4. Fachausschussberichte5. Wahl des Vorstandes 2009-20106. Anträge7. AllfälligesBeginn: 14:03 UhrTOP1: Die Präsidentin begrüßt die Anwesenden.Es wird des verstorbenenMitglieds Karlheinz Seeger gedacht.TOP2: Die Präsidentin berichtet überdie geplanten Lise-Meitner-Lectures,die geplante Neustrukturierung der Jahrestagung,die gemeinsame Abhaltungder kommenden Jahrestagungen 2009in Innsbruck mit der Schweizer PhysikalischenGesellschaft und die Tätigkeitder Arbeitsgruppe PhysikalischeBildung. Sie ruft zur Werbung neuerMitglieder auf. Der Geschäftsführer berichtetüber den MitgliederstandTOP 3: Der Geschäftsführer legt dieJahresabrechnung 2007 vor (siehenebenstehend). Sie wurde - wie in denletzten Jahren - von der SteirischenWirtschaftstreuhand GmbH erstellt.Der Rechnungsprüfer Dr. Grübl (nichtanwesend) hat schriftlich, Dr. Röhr telefonischbestätigt, dass die Belegeund Aufzeichnungen sowie die darausabgeleitete Jahresabrechnung samtVermögensaufstellung zum 31.12.2007der Ordnungsmäßigkeit entsprechen;die detaillierte Aufstellung der Wertpapierkontenist nachzuliefern.Jantsch stellt den Antrag auf Entlastungdes Vorstandes 2007, der ohneGegenstimmen angenommen wird.TOP4: FA-Vorsitzende berichten überdie Tätigkeit (Berichte siehe vorhergehendeSeiten).TOP6: Es liegt ein einziger Wahlvorschlagvor. Er wird in geheimer Abstimmungmit 34 Prostimmen und einerGegenstimme angenommen. Der Vorstandfür die Jahre 2009 und 2010 setztsich wie folgt zusammen:Präsident: Gornik ErichStellvertreterin: Ritsch-Marte MonikaGeschäftsführer: Lippitsch MaxBeisitzer:Alkofer ReinhardAmbrosch-Draxl ClaudiaBühler-Paschen SilkeDraxler SonjaErnst WolfgangGärtner WalterMusso MaurizioNiel LaurenzRauch HelmutRegner UlrikeSchmiedmayer JörgSteinmüller-Nethl DorisWeselka DanielVerstraete FrankZeppenfeld PeterRechnungsprüfer:Grübl GebhardLatal HeimoTOP6: Keine Anträge.TO6: Es wird auf den Posterpreis hingewiesen.Lintner dankt der Präsidentinund dem Vorstand für die Amtsführung.Ende 14:59 UhrJahresabschluss 2007EinnahmenMitgliedsbeiträge 36.416,99Tagungsgebühren 7.442,66Subventionen 28.550,00Werbeinnahmen 7 . 0 7 5 , 0 0Zinsen 4 . 8 5 9 , 5 4Gesamt 84.344,19AusgabenMitgliedsbeiträge 9.292,00Honorare, Werkverträge 21.410,91Preise 1.895,74Reisekosten 23.845,13Medienproduktion 14.910,80Fachzeitschriften 4.115,64Beratungsaufwand 3.443,00Versand 2.475,18Werbeaufwand 286,67Sonstiger Aufwand 13.023,76Büromaterial 2.092,17Bankzinsen, Spesen 6.355,89Gesamt 103.116,43Jahresergebnis 2006 -18.772,24Saldo Vorjahre 80.516,33Gesamtergebnis 61.744,09 Nr. 4/2008 19


PhD position „Multiscale Modeling in Polymer Physics“Department of Materials, ETH Zürich, SwitzerlandThe modeling of polymers is particularly challenging due to the multitude of length and time scales that come into play. In orderto get a profound understanding of the dynamic behavior of such materials, multiscale modeling approaches are essential.This implies specifically the integration of* coarse graining, * thermodynamics, and * computer simulationsinto a powerful ensemble to tackle the problem. The PhD position offered here is concerned with the multiscale modeling of thelarge deformation behavior of semi-crystalline polymers. Many of the modern (high-performance and commodity) polymericproducts are in a semi-crystalline solid state. The latter builds on two ingredients, namely, (i) the crystalline lamellae, and (ii)the amorphous interlamellar domains. As far the mechanical properties of such materials are concerned, particularly the postyielddeformation behavior is complicated by the many intertwined structural transitions in the crystalline and non-crystallinedomains. Although strong deformations are even used to produce, e.g., high-strength polyethylene fibers, the complex dynamicprocesses have so far eluded appropriate modeling. Our research efforts focus on modeling the post-yield mechanicalbehavior based on the evolution of the microstructure.Aim of the PhD Thesis:The successful candidate shall help achieve that goal by using a multiscale approach. Particular aspects of the project involve:(i) microscopic simulations (Monte Carlo, Molecular Dynamics, Brownian dynamics) to understand those structural features ofthe interlamellar domain which are of most relevance for the deformation, (ii) formulation of a thermodynamically consistentdynamic multiscale model to describe the mechanical deformation of semi-crystalline polymers, (iii) making verifiable predictionsas to help producing better high-performance materials.This project, which is at the forefront of current research activities in solid mechanics, is financially supported by the SwissNational Science Foundation (SNF).Education, Qualifications of Applicant:The successful candidate has got a university degree (MSc/Diploma) in Physics, Materials Science, or a closely relateddiscipline. He/she is expected to be outstanding, highly motivated, and goal-oriented, with strong analytical skills. A solid backgroundin thermodynamics and statistical mechanics is a prerequisite; good programming skills are an important asset, as isalso good knowledge of spoken and written English.Appointment Details:The position is for a duration of three years, with starting date as soon as possible.Application Details:Well-prepared, convincing applications should be sent to:More information can be found at http://www.polyphys.mat.ethz.ch/.PD Dr. Markus HütterDepartment of Materials, Polymer PhysicsETH Zürich, HCI H529Wolfgang-Pauli-Str. 10CH-8093 ZürichSwitzerlandErscheinungsort: GrazVerlagspostamt: 8010 GrazZulassungsnummer: GZ 02Z032392 MBei Unzustellbarkeit bitte retournieren anUniv. Prof. Dr. Max E. LippitschKarl-Franzens-UniversitätInstitut für PhysikUniversitätsplatz 58010 Graz

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