Jährlich kürt das Magazin "Physics World" die beeindruckendsten Durchbrüche auf dem Gebiet der Physik, die das Kalenderjahr zu bieten hatte. Für 2022 sind drei österreichische Beiträge unter den "Top 10 Breakthroughs of the Year", wie am Dienstag bei der Veröffentlichung klar wurde.
Alle Bereiche der Physik werden berücksichtigt bei der Wahl der Durchbrüche, die der in Großbritannien ansässige Berufsverband "Institute of Physics" trifft, dem 34.000 Mitglieder angehören. Die ungereihte Liste umfasst Arbeiten aus der Quanten- und Medizinphysik ebenso wie aus der Astronomie.
Von James Webb bis Dart
Das Magazin zählt das James-Webb-Weltraumteleskop, das ein "neues Fenster zum Universum öffnet", ebenso zu den Durchbrüchen des Jahres 2022 wie die Nasa-Mission "Dart", bei der absichtlich eine Sonde auf einem Asteroiden aufschlug, um ihn etwas von seiner Bahn abzulenken. In die Top Ten aufgenommen wurde auch die erste klinische Studie zur Flash-Strahlentherapie, einer vielversprechenden, ultraschnellen, hoch dosierten Bestrahlung von Tumoren mit Protonen.
Stark vertreten sind Arbeiten österreichischer Physikteams in den Durchbrüchen des Jahres. Zwei Arbeiten von Stefan Rotter vom Institut für Theoretische Physik der Technischen Universität (TU) Wien wurden zu einem der Breakthroughs zusammengefasst. Er hat mit Kollegen einerseits im Fachjournal "Nature" eine Methode vorgestellt, mit der man eine maßgeschneiderte Struktur berechnen kann, die Reflexionen von Licht zur Gänze verhindert. Damit können Wellen einer bestimmten Frequenz unverändert ein Hindernis passieren, etwa kann ein WLAN-Signal ungehindert eine Wand durchdringen.
Andererseits hat er mit Kollegen im Fachjournal "Science" eine perfekte Falle für Licht vorgestellt. Sie ermöglicht es auch dünnsten Schichten, die sonst einen großen Teil des Lichts durchlassen würden, Lichtwellen vollständig zu absorbieren.
Signallimits und Quantenphänomene
Die Grenze für die Signalübertragung in Mikrochips hat ein Forschungsteam identifiziert, dem unter anderem Joachim Burgdörfer vom Institut für Theoretische Physik der TU Wien und Martin Schultze vom Institut für Experimentalphysik der TU Graz angehörten. Demnach ist bei einer Maximalgeschwindigkeit von einem Petahertz (eine Million Gigahertz) Schluss. Schneller sei dies nicht möglich, weil auch die quantenmechanischen Prozesse, die in einem Halbleitermaterial die Entstehung von elektrischem Strom ermöglichen, ihre Zeit brauchen, wie sie im Fachjournal "Nature Communications" berichtet hatten.
Peter Asenbaum vom Institut für Quantenoptik und Quanteninformation (IQOQI) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) hat seinem Team erstmals einen durch Gravitation ausgelösten sogenannten Aharonov-Bohm-Effekt beobachtet. Dabei handelt es sich um ein mit der Alltagserfahrung nur schwer nachvollziehbares Quanten-Phänomen, bei dem ein Teilchen die Existenz eines elektromagnetischen Feldes "spürt", obwohl es laut klassischer Messmethode gar nicht in dessen Einflussbereich ist. Wie sie in "Science" berichteten, spielt demnach auch die Schwerkraft nach Quantenregeln. (APA, red, 13.12.2022)