ETH-News

Eine Biologin, ein Neurowissenschaftler, eine Materialwissenschaftlerin und ein Physiker erhalten je einen der prestigetr?chtigen Grants des Schweizerischen Nationalfonds.

Thomas Michaels, ETH-Professor f¨¹r Physik der weichen und lebenden Materie, ruft mit ?Cook the Science? eine ETH-Kochshow ins Leben. Zusammen mit renommierten K?chinnen und Lebensmittelherstellern enth¨¹llt er die wissenschaftlichen Prinzipien hinter dem Kochen ¨C von grundlegenden physikalischen und chemischen Eigenschaften der Lebensmittel bis hin zu den Ver?nderungen, die w?hrend des Kochens stattfinden.

Das meiste Wasser eines Planeten befindet sich im Allgemeinen nicht auf der Oberfl?che, sondern ist tief im Innern versteckt. Dies wirkt sich auf die m?gliche Bewohnbarkeit von fernen Welten aus, wie Modellrechnungen von Forschenden der ETH Z¨¹rich und der Princeton University zeigen.

Die amerikanische Forschungsf?rderungsagentur IARPA finanziert zwei Quantum-Computing-Projekte mit ETH-Beteiligung mit insgesamt bis zu 40 Millionen US-Dollar. Beide Projekte haben das Ziel, zwei fehlerkorrigierte Qubits miteinander zu verkn¨¹pfen und so den Grundstein f¨¹r k¨¹nftige Quantencomputer zu legen.

Die Quantenmechanik beschreibt, was die Welt im Kleinsten zusammenh?lt. Die Relativit?tstheorie erkl?rt die Welt in kosmischen Dimensionen. Das Problem: Die beiden sind nicht miteinander vereinbar, und ein alles vereinendes Bild ist nicht in Sicht.

Daniel Angerhausen ist ¨¹berzeugt, dass Grundlagenforschung gerade in der aktuellen Krise unverzichtbar ist. Trotzdem fragt er sich, ob man die Idee der Nachhaltigkeit nicht auch in die unendlichen Weiten des Alls ausdehnen sollte.

ETH-Forschende haben eine Methode entwickelt um mehrere Nanopartikel gleichzeitig auf Temperaturen von nur wenigen Tausendstel Grad ¨¹ber dem absoluten Nullpunkt abzuk¨¹hlen. Mit dieser neuen Methode k?nnen Quanteneffekte mehrerer Nanopartikel studiert und hochempfindliche Sensoren gebaut werden.

Die Physikprofessorin Ursula Keller wird f¨¹r ihre wegweisenden Arbeiten in der Kurzzeit-Laserphysik mit dem Schweizer Wissenschaftspreis Marcel Benoist ausgezeichnet. Sie hat sowohl mit theoretischen Modellen als auch mit experimentellen Ergebnissen mehrfach die Grenzen der ultraschnellen Laser-Physik verschoben.

ETH-Forschende haben mit einer neuen Messtechnik die Gravitationskonstante G neu bestimmt. Obwohl der gemessene Wert noch eine hohe Unsicherheit aufweist, hat die Methode ein grosses Potenzial, um eines der fundamentalsten Naturgesetze zu ¨¹berpr¨¹fen.

Physik der breiten ?ffentlichkeit auf unterhaltsame Weise vermitteln ¨C das ist das Hauptanliegen der ?Nacht der Physik?, die am 17. Juni stattfindet. Klaus Ensslin, Physikprofessor und Mitinitiator der Veranstaltung, erkl?rt, warum sich ein Besuch auf dem H?nggerberg lohnt.

Forschenden der ETH Z¨¹rich ist es erstmals gelungen, Exzitonen ¨C also Quasiteilchen aus negativ geladenen Elektronen und positiv geladenen Fehlstellen ¨C in einem Halbleitermaterial mit steuerbaren elektrischen Feldern einzufangen. Die neue Technik ist sowohl f¨¹r die Herstellung von Einzelphotonen-Quellen als auch f¨¹r die Grundlagenforschung wichtig.

Die Auszeichnung der ETH Z¨¹rich f¨¹r besonders innovative Lehrprojekte geht dieses Jahr an einen Kurs, der Physikexperimente zu den Studierenden nach Hause brachte. Das Sieger-Projekt setzte sich gegen 24 andere eingereichte Projekten durch.

Aerosole in der Atmosph?re reagieren unter Sonnenlichteinstrahlung. Im Innern der Aerosol-Tr?pfchen und -Partikel wird das Licht verst?rkt, was die Reaktionen beschleunigt, wie ETH-Forschende nun zeigen und beziffern konnten. Die Wissenschaftler:innen raten, den Effekt in k¨¹nftigen Klimamodellen zu ber¨¹cksichtigen.

G¨¹nther Dissertori setzt in der Lehre auf die ?drei E?: Enthusiasmus, Empathie und Erwartungsmanagement.

Vier Forschende der ETH Z¨¹rich haben einen Consolidator Grant des Europ?ischen Forschungsrats (ERC) bekommen. Da die Schweiz nicht mehr voll assoziiert ist, erhalten diese die rund acht Millionen Franken an Forschungsf?rderung vom Staatssekretariat f¨¹r Bildung, Forschung und Innovation (SBFI).

Forschende der ETH Z¨¹rich haben einen neuen Algorithmus entwickelt, der es ihnen erlaubt, die Dynamik physikalischer Systeme aus Beobachtungen zu modellieren. In Zukunft k?nnte er auf das Entstehen von Turbulenz und Kipppunkte im Klima angewandt werden.

Sylvain Lacroix forscht an den Grundlagen der Physik. Das ist spannend, doch gedanklich ?usserst fordernd. Der theoretische Physiker befasst sich als Advanced Fellow am Institut f¨¹r theoretische Studien ITS mit anspruchsvollen Gleichungen, die nur deshalb exakt l?sbar sind, weil sie sehr viele Symmetrien aufweisen.

Weltweit werden immer gr?ssere Datenmengen hin und her geschickt. Damit dies weiterhin reibungslos funktioniert, braucht es an den Schnittstellen zwischen Chips und Lichtleitern neue L?sungen. Der ETH Spin-off Lumiphase setzt dazu auf ein neues Material, das elektrische Signale effizient in optische umwandelt.

Matteo Fadel untersucht im Rahmen seines Branco-Weiss-Stipendiums das Zusammenspiel zwischen Quantenmechanik und Gravitation. Mithilfe eines Saphirs m?chte er quantisierte Schallwellen beobachten.

Die Quantenphysik ?ffnet uns die Augen f¨¹r eine ganzheitliche Sicht der Wirklichkeit. Nichts l?sst sich isoliert betrachten ¨C und es regiert der Zufall. Ein philosophisches St¨¹ck.

Lassen sich dank der Quantenphysik dereinst unl?sbare Probleme im Nu bew?ltigen? Im Prinzip ja ¨C w?re da nicht die Fehleranf?lligkeit. ETH-Forschende arbeiten mit Hochdruck an robusten Systemen.

An der ETH Z¨¹rich haben Forschende einen neuen Materiezustand beobachtet: In gegeneinander verdrehten Graphenschichten verb¨¹nden sich zwei elektrische Leiter zu einem Isolator.

Viele wissenschaftliche Experimente setzen voraus, dass die Zeit mit Hilfe einer klar definierten Frequenz mit hoher Pr?zision gemessen werden kann. Ein neuer Ansatz erlaubt es nun, die Frequenzmessung im Labor direkt mit der Atomuhr in Bern zu vergleichen.

Manche physikalischen Systeme, insbesondere in der Quanten-Welt, finden auch nach langer Zeit nicht zu einem stabilen Gleichgewicht. Ein ETH-Forscher hat nun eine elegante Erkl?rung f¨¹r das Ph?nomen gefunden.

Je vernetzter die Welt, desto h?her die Anspr¨¹che an die Infrastruktur f¨¹r den Datenverkehr. ETH Pioneer Fellow Marc Reig Escal¨¦ und sein Team entwickeln neuartige Chips, die Informationen schneller verarbeiten als bislang m?glich und dabei sogar weniger Energie ben?tigen.

Albert Einstein war Student und Professor?an der ETH Z¨¹rich. Sein Nobelpreis f¨¹r?Physik j?hrt sich dieses Jahr zum 100. Mal.?Doch wie viel ETH steckt wirklich in Einstein??Und wie viel Einstein noch in der ETH?

Forschenden der ETH Z¨¹rich ist die Beobachtung eines Kristalls gelungen, der nur aus Elektronen besteht. Solche Wigner-Kristalle wurden bereits vor fast neunzig Jahren vorhergesagt, konnten aber erst jetzt direkt in einem Halbleitermaterial beobachtet werden.

Wie ist die Materie in unserem Universum verteilt? Und woraus besteht die mysteri?se Dunkle Energie? HIRAX, ein neues Grossteleskop bestehend aus Hunderten von kleinen Radioteleskopen, soll darauf Antworten liefern. An der Entwicklung der Anlage sind auch Physiker der ETH Z¨¹rich beteiligt.

Der renommierte Planetenforscher und Nobelpreistr?ger Didier Queloz wechselt an die ETH Z¨¹rich. Er wird hier zusammen mit anderen Professorinnen und Professoren in einem neuen Zentrum die Urspr¨¹nge des Lebens erforschen.

G¨¹nther Dissertori wird im Februar 2022 Rektor der ETH Z¨¹rich, heute wurde er vom ETH-Rat offiziell gew?hlt. Im Portr?t erz?hlt er, vor welchen Aufgaben er Respekt hat und was gute Physik mit guter Lehre verbindet.

Die ETH Z¨¹rich und das Paul Scherrer Institut (PSI) er?ffnen ein gemeinsames Zentrum zur Entwicklung von Quantencomputern. Ziel ist es, die Realisierung von Quantencomputern sowohl auf Basis von Ionenfallen als auch von supraleitenden Bauteilen voranzutreiben. Die ETH Z¨¹rich stellt daf¨¹r 32 Mio. Franken bereit. Rund 30 Forschende werden im Zentrum arbeiten.

Uranus und Neptun habe beide ein v?llig schiefes Magnetfeld. M?glicherweise ist daf¨¹r die spezielle innere Struktur der Planeten verantwortlich. Doch neue Experimente von ETH-Forschern zeigen nun, dass das R?tsel nach wie vor ungel?st ist.

Ein internationales Forscherteam mit ETH-Beteiligung hat eine neue Methode entwickelt, mit der kleinere Planeten in der bewohnbaren Zone eines benachbarten Sternsystems direkt abgebildet werden k?nnen. Damit ?ffnen sich neue T¨¹ren f¨¹r die Suche nach ausserirdischem Leben.

Eine internationale Forschungskollaboration mit ETH-Beteiligung hat in Experimenten am Paul Scherrer Institut PSI den Radius des Atomkerns von Helium f¨¹nfmal pr?ziser gemessen als jemals zuvor. Mit dem neuen Wert lassen sich fundamentale physikalische Theorien testen.

Forschende der ETH Z¨¹rich haben mit einem Experiment untersucht, wie die ersten Schritte bei der Bildung von Aerosolen ablaufen. Ihre Erkenntnisse helfen nun, die Aerosolbildung ¨C beispielsweise bei der Entstehung von Wolken in der Atmosph?re ¨C besser verstehen und modellieren zu k?nnen.

Erstmals ist es Forschern der ETH Z¨¹rich gelungen, die Modellierung von Turbulenzen zu automatisieren. Ihr Projekt verbindet Reinforcement Learning-Algorithmen mit turbulenten Str?mungssimulationen auf dem CSCS-Supercomputer ?Piz Daint?.

Die Quantenforschung ist heute l?ngst nicht mehr nur eine Dom?ne der Physik. Mit dem neuen Kompetenzzentrum ?ETH Quantum Center? sollen die verschiedenen Aktivit?ten an der ETH Z¨¹rich in diesem Bereich nun noch besser vernetzt und gegen aussen hin sichtbar gemacht werden.

Zwei Forschungsprojekte mit Beteiligung der ETH Z¨¹rich haben einen der hochdotierten ERC?Synergy?Grants erhalten.?Mit dem F?rderpreis will die EU wegbereitende Forschung f?rdern, die nur durch die Synergie mehrerer Teams m?glich ist. In die beiden Projekte fliessen nun ¨¹ber 26 Millionen Euro.?

Experimentelle Epidemiologie, ultraschnelle Prozesse in Materialien, bio-inspirierte Mikro- und Nanorobotik, Soziale Netzwerke, Waldressourcen, Konstruktionserbe und Denkmalpflege: Die frisch ernannten ETH-Professorinnen und -Professoren decken ein breites Spektrum zukunftstr?chtiger Themen ab.

Forschen aus der Ferne, was bedeutet das? Andreas Wallraff leitet derzeit das Quantum Device Lab von zu Hause aus.

In Metamaterialien ist nichts wie sonst: Hartes ist pl?tzlich elastisch, Weiches leitet Signale, und Schall und Licht verhalten sich sonderbar. Solche Design-?Materialien haben Eigenschaften, die in der Natur nicht vorkommen. ?

Mit ultraschnellen Lasern den Markt bewegen. Das ist der Traum von Florian Emaury, dem CEO und Gr¨¹nder der Firma Menhir Photonics. Ihr Ansatz: robuste Laser, die hochpr?zis und zuverl?ssig sind ¨C und dazu eine starke Pr?senz in M?rkten und in sozialen Medien.

Wie ver?ndert die Digitalisierung die Hochschulbildung und die F?rderung von Talenten? Dar¨¹ber haben Fachleute aus Wissenschaft und Hochschulbildung am sechsten Times Higher Education (THE) World Academic Summit diskutiert. Gastgeber war die ETH Z¨¹rich.

Beim photoelektrischen Effekt l?st ein Photon ein Elektron aus einem Material heraus. ETH-Forscherinnen haben nun mit Attosekunden-Laserpulsen den zeitlichen Ablauf dieses Effekts in Molek¨¹len gemessen. Aus ihren Ergebnissen k?nnen sie auf den genauen Ort der Photoionisation schliessen.

Lichtteilchen reagieren normalerweise nicht auf Magnetfelder. ETH-Forscher haben jetzt gezeigt, wie man Photonen dennoch mit elektrischen und magnetischen Feldern beeinflussen kann. In Zukunft k?nnten mit dieser Methode starke k¨¹nstliche Magnetfelder f¨¹r Photonen erzeugt werden.

Der CMS-Detektor am Large Hadron Collider (LHC) des CERN hat am Donnerstag ein neues Herzst¨¹ck erhalten. Es handelt sich um einen Pixeldetektor, der ?hnlich einer Hochgeschwindigkeits-Digitalkamera bis zu 40?Millionen Bilder pro Sekunde aufnimmt.

Wenn man Materie nahe an den absoluten Nullpunkt abk¨¹hlt, stellen sich mitunter bemerkenswerte Ph?nomene ein. Zu ihnen geh?rt auch die Suprasolidit?t, bei der regelm?ssige Strukturen und reibungsloses Fliessen gleichzeitig vorkommen. ETH-Forschern gelang es nun erstmals, diesen merkw¨¹rdigen Zustand experimentell nachzuweisen.

Theoretische Physiker der ETH Z¨¹rich f¨¹hrten intelligente Maschinen bewusst in die Irre und entwickelten damit das maschinelle Lernen weiter: Sie schufen eine neue Methode, dank der Computer Daten kategorisieren k?nnen ¨C und zwar auch dann, wenn kein Mensch eine Ahnung hat, wie eine solche Kategorieneinteilung sinnvollerweise aussehen k?nnte.

Sie sind selbst f¨¹r Physiker eine grosse Herausforderung: Quantensysteme aus mehreren Teilchen. Denn ihr Verhalten l?sst sich nur mit grossem rechnerischen Aufwand berechnen. ETH-Physiker haben nun einen Weg gefunden, wie die Gleichungen elegant vereinfacht werden k?nnen.

Der ETH-Physiker Tilman Esslinger konnte vor zwei Jahren ein theoretisches Modell eines neuen Materials mit ungew?hnlichen Eigenschaften in seinem Labor experimentell realisieren. Heute hat der Vater des Modells den Nobelpreis bekommen.

In der Staubscheibe um einen jungen Stern hat ein Forschungsteam Strukturen beobachtet, die mit hoher Geschwindigkeit vom Zentrum wegfliegen. Noch ist unklar, um welches Ph?nomen es sich dabei handelt und wie es zustande kommt.

In Experimenten mit ultrakalten Atomen und Laserlicht haben ETH-Forscher beobachtet, dass sich die Leitf?higkeit beim Fluss durch kleinste Strukturen stufenweise ?ndert. Dieser Quanteneffekt wurde noch nie bei elektrisch neutralen Teilchen gemessen.