Max-Planck-Gesellschaft: Aufbruch in die Ginsparg-Ära, Verhaltenskodex für Forscher/Einbahnstraße...

1) www.mpg.de/it/cim/cime.html

2) Siehe auch den Mei-nungsbeitrag von RobertSchlögl, Phys. Bl.,November 1999, S. 3

3) Ein Thesenpapier vonJürgen Renn steht alsPreprint Nr. 151 im In-ternet unter www.mpi-wg-berlin.mpg.de/preprint.htm

Aufbruch in die Ginsparg-Ära

Die Max-Planck-Gesellschaft(MPG) will die Zukunft der Infor-mationsgesellschaft stärker als bis-her mitgestalten. Dazu hat sie einZentrum für Informations-Manage-ment (ZIM) eingerichtet. Die 6-köpfige Arbeitsgruppe soll die Ver-breitung und Archivierung vonelektronischen Publikationen undForschungsergebnissen organisie-ren, Softwarelösungen für den Zu-gang zu Datenbanken entwickelnund die einzelnen Max-Planck-Ins-titute beim Aufbau eigener Informa-tionssysteme unterstützen.1) Auchein Preprint-Server nach dem Vor-bild des Los Alamos Preprint Ser-vers (arXiv.org) und die Beteiligungan bestehenden Archiven sind inder Diskussion. Als Berater des

ZIM wurde Richard Luce engagiert,Direktor der Forschungsbibliothekin Los Alamos und Leiter des Pro-jekts „Library without walls“.

Schon seit einem Jahr kann jedesMax-Planck-Institut über das Inter-net auf 1700 Zeitschriften und 20Datenbanken zugreifen. Die elek-tronischen Abonnements werdennicht mehr von den einzelnen Insti-tuten verwaltet, sondern von derZentrale der MPG mit Verlagenund Fachgesellschaften ausgehan-delt.2) Insgesamt zahlt die Gesell-schaft 3 Millionen Mark für diese„Grundversorgung“. Viele Zeit-schriften stehen allerdings auchnoch in gedruckter Form in den Bi-bliotheken. Eine interne Umfrageergab, dass vor allem die Mitarbei-ter in der geisteswissenschaftlichenSektion nicht auf die gedruckten

Exemplare verzichten wollen. Eineaussterbende Spezies? „Ob wir wol-len oder nicht, es ist nur eine Frageder Zeit, bis es keine gedrucktenJournale mehr geben wird,“ prophe-zeit Jürgen Renn, Direktor des Ber-liner Max-Planck-Instituts für Wis-senschaftsgeschichte und Mitgliedeiner Task force zum Informations-management der MPG. In Zukunftwerden die Wissenschaftler die Ver-breitung und Archivierung ihrerForschungsergebnisse selbst in dieHand nehmen, glaubt Renn, undzwar rein elektronisch.3)

Die Max-Planck-Gesellschaftmeint dadurch viel Geld sparen zukönnen. Elektronisch verwalteteInformation wird höchstens einZehntel dessen kosten, was man inder auslaufenden „Gutenberg-Ära“für gedruckte Zeitschriften bezahl-te, schätzt Renn. Die Fachverlagesehen das anders. „Wir schaffeneinen Mehrwert durch ein profes-sionelles und schnelles Redaktions-team“, schreibt Nature in der erstenAusgabe dieses Jahres. Auch die Be-gutachtung der Manuskripte zu or-ganisieren kostet Geld. Doch auchbei Nature denkt man über Ge-schäftsmodelle für kostenlos ver-breitete Zeitschriften nach. Für Jür-gen Renn birgt die „Ginsparg-Ära“,benannt nach dem Erfinder desLos-Alamos-Servers, zwei großeHerausforderungen für die Wissen-schaft: Die Archivierung der Datensowie die Infrastruktur für den Zu-gang zu den Informationen. Das aufEmpfehlung der Task force einge-richtete Zentrum für Informations-Management soll diese Aufgaben inAngriff nehmen.

Max Rauner

Verhaltenskodex für ForscherDie Max-Planck-Gesellschaft verab-schiedet Regeln für gute wissen-schaftliche Praxis.

Die Forscher an Max-Planck-Insti-tuten sind künftig verpflichtet,Primärdaten und Versuchsprotokol-le für einen Zeitraum von mindes-tens zehn Jahren aufzubewahrenund diese für Interessenten zugäng-lich zu machen. Das steht in denverbindlichen „Regeln zur Siche-rung guter wissenschaftlicher Pra-xis“, die der Senat der MPG EndeNovember in Berlin verabschiedete.Bei der Beurteilung der eigenen Ar-beit sollen die Wissenschaftlerinnenund Wissenschaftler offen für Zwei-fel und Kritik sein. Diese Offenheit

Physikalische Blätter57 (2001) Nr. 26

Aktuell

Max-Planck-Gesellschaft

�Studienangebote im SommersemesterDas neue Heft „Studienangebote deutscherHochschulen“ mit den Daten für das Som-mersemester 2001 ist ab sofort im Buch-handel erhältlich. Darin sind auch die neu-en Studiengänge mit Master- und Bachelor-abschluss verzeichnet. Ihre Zahl nahmgegenüber dem Wintersemester um 157 zu.Im Sommer können sich die Studierendenin 382 Bachelor- und 217 Masterstudien-gängen einschreiben. In der Informations-technologie sind 62 neue Studienmöglich-keiten verzeichnet, davon 25 mit Bachelor-und 13 mit Masterabschluss. Die Broschürekostet 8,50 DM (ISBN 3-87066-807-5).

�Freier Zugang zu Physik-ZeitschriftenDas Institute of Physics Publishing stelltdie jeweils aktuelle Ausgabe von 29 Zeit-schriften bis auf weiteres kostenlos insNetz, darunter Journal of Physics A–G.Journal of Optics A, B, Classical and Quan-tum Gravity, Reports on Progress in Phy-sics und Public Understanding of Science.Nähere Informationen unter www.iop.org/Physics/News/0279j und www.iop.org/EJ/.

�10 Millionen Euro für das GRIDDie Europäische Union fördert die Ent-wicklung eines „World Wide Grid“ mit 10Millionen Euro über die nächsten drei Jah-re. Das Grid ist eine Weiterentwicklung desWorld Wide Web, in dem intelligente Soft-ware, sogenannte Middleware, die Verwal-tung und Auswertung von dezentral archi-vierten Daten übernimmt. Die Förder-gelder wurden für das DataGrid-Projektbereitgestellt, das vom CERN geleitet wird.Unter anderem soll DataGrid die Archivie-rung der anfallenden Daten des Beschleu-

nigers LHC organisieren. Am CERN rech-net man mit einigen Petabyte pro Jahr. Siesollen mithilfe der Middleware auf vernetz-te Kleincomputer verteilt werden.

�Keine Gewalt gegen Ausländer an denHochschulenAn den Hochschulen in Deutschland blie-ben Studenten und Wissenschaftler bislangvor ausländerfeindlichen Übergriffen ver-schont. Allerdings wurden sie außerhalbdes Campus Opfer körperlicher und verba-ler Attacken. Das ergab eine Umfrage desDeutschen Akademischen Austauschdiens-tes (DAAD) an etwa 150 Hochschuleinrich-tungen. Acht Hochschulen berichteten vontätlichen Übergriffen, sieben davon in denneuen Bundesländern. Hier wurden etwaStudenten aus Äthiopien, Cuba, Kolumbienund Spanien mit Waffen bedroht oderzusammengeschlagen. Bei der Wohnungs-suche und bei Behörden komme es zu Ab-lehnung und Pöbeleien, sagte der DAAD-Generalsekretär Christian Bode. An jederzehnten Hochschule in den neuen Bundes-ländern sei die Zahl ausländischer Studen-ten inzwischen rückläufig.

�Physik in der BahnUm ihre Reisezeit zu überbrücken, könnenZugreisende während der nächsten Wochenauf besonderen Lesestoff zurückgreifen: Inden 1. Klasse-Abteilen aller IC- und ICE-Zügen der Deutschen Bahn liegt ab 15. Ja-nuar für einen Monat die Broschüre „Phy-sik ist Zukunft“ der DPG aus. Ein Gewinn-spiel lädt zum Mitmachen ein. Unter denEinsendungen mit den richtigen Lösungenverlost die DPG ein Wochenende für zweiPersonen auf der Insel Helgoland.

Kurzgefasst…

muss besonders auch in der Zusam-menarbeit in einer Forschergruppegewahrt werden, und zwar unab-hängig von Hierarchien. Aufgabender Leitung, Aufsicht, Konfliktrege-lung und Qualitätssicherung müs-sen in einer Arbeitsgruppe ein-deutig zugewiesen sein. Bevor Re-sultate nach außen weitergegebenwerden, sollen sie – „soweit mitvertretbarem Aufwand möglich“ –unabhängig reproduziert werden.Konkurrenten dürfen nicht behin-dert, Kollegen sollen unparteiischbegutachtet und Nachwuchswissen-schaftler unvoreingenommen unter-stützt werden. Für die Betreuungvon Doktoranden empfehlen dieMPG-Regeln einen primären An-sprechpartner sowie zwei weitereerfahrene Wissenschaftler als Be-zugspersonen.

Bei der Publikation von Ergeb-nissen gilt das „Prinzip der Öffent-lichkeit der Grundlagenforschung“,das grundsätzlich eine Veröffentli-chung von Resultaten vorschreibt,die mit öffentlichen Mitteln erzieltworden sind. Auch falsifizierte Hy-pothesen sollen publiziert werden.Ergebnisse und Methoden sind voll-ständig darzulegen, eigene undfremde Vorarbeiten korrekt nachzu-weisen. Befunde, welche die vorge-legten Ergebnisse stützen bzw. in-frage stellen, sollten gleichermaßenmitgeteilt werden. Als Mitautor ei-ner Publikation kann nur genanntwerden, wer zur Konzeption derStudien oder Experimente, zur Er-arbeitung, Analyse und Interpretati-on der Daten und zur Formulierungdes Manuskripts wesentlich beige-tragen und seiner Veröffentlichungzugestimmt hat. Die Autoren tragendie Verantwortung für den Inhaltstets gemeinsam; die so genannte„Ehrenautorschaft“ ist unzulässig.

Für Konfliktfälle muss in jederForschungseinrichtung der Max-Planck-Gesellschaft eine neutraleOmbudsperson von den wissen-schaftlichen Mitarbeitern gewähltwerden. Darüber hinaus soll in dendrei MPG-Sektionen jeweils eineOmbudsperson für die gesamte Sek-tion gewählt werden. Diese Om-budsleute werden in anonymisierterForm einmal jährlich dem Präsiden-ten über ihre Arbeit berichten.

Die jetzt von der Max-Planck-Gesellschaft verabschiedeten Richt-linien für gute wissenschaftlichePraxis lehnen sich an die von derDeutschen Forschungsgemeinschaftverabschiedeten Empfehlungen derKommission „Selbstkontrolle in der

Wissenschaft“ an*). Die Empfehlun-gen sollen als Grundlage einer ver-pflichtenden Erklärung dienen, dieMax-Planck-Wissenschaftler künftigabgeben werden müssen. Die Max-Planck-Gesellschaft hat einige Zeitgebraucht, bis der jetzt vorliegendeVerhaltenskodex verabschiedetwurde. Die Empfehlungen der DFGwurden schon vor mehr als zweiJahren beschlossen. Die DeutschePhysikalische Gesellschaft hat seitMärz 1998 einen Verhaltenskodex(Phys. Bl., Juli/Aug. 1998, S. 707).

�Einbahnstraße Technologie-transfer?

Der Wissens- und Technologie-transfer zwischen der Wissenschaftund den Unternehmen funktioniertbesser, als oft behauptet wird. Dasist das übereinstimmende Fazit vondrei neuen Studien zur Zusammen-arbeit von Unternehmen und For-schungseinrichtungen. In manchenDetails divergieren die Analysenallerdings so stark, dass sie mehrAufschluss über die Marktforschungals über den Untersuchungsgegen-stand erlauben. So fand die Unter-nehmensberatung Arthur D. Little(ADL) heraus, dass nur 21 % derUnternehmen „sehr zufrieden“ mitder Zusammenarbeit mit For-schungseinrichtungen sind; 32 %der Unternehmen bezeichneten dieErgebnisse als „gut verwertbar“. DieIndustrie- und Handelskammern(IHK) und der Deutsche Industrie-und Handelstag (DIHT) stellten da-gegen bei 44 % der Unternehmeneine „hohe Zufriedenheit“ fest, bei51 % eine „mittlere Zufriedenheit“.Arthur D. Little hatte für seine Stu-die rund 200 Großunternehmen be-fragt1), die Industrieverbände werte-ten Fragebögen von 1000 „innovati-ven“ Unternehmen aus, die von denInnovationsberatungsstellen dereinzelnen IHK ausgesucht wordenwaren2). Die dritte Studie stammtvom Zentrum für EuropäischeWirtschaftsforschung (ZEW) inMannheim. Sie untersucht denTechnologietransfer aus Sicht derNaturwissenschaftler und Ingenieu-re an Hochschulen und öffentlichenForschungsinstituten. Dazu wurdenMitarbeiter von 850 Forschungs-gruppen befragt3).

Unter den öffentlichen For-schungsinstituten pflegen dieFraunhofer-Institute den engstenKontakt zur Industrie. Die Institute

bestreiten rund 40 Prozent ihresEtats mit Geldern aus der Wirt-schaft. Für sie ist die Kooperationmit der Industrie laut ZEW-Studieein Geben und Nehmen. Ihre For-schungsinhalte werden weitgehenddurch die Gemeinschafts- und Auf-tragsforschung bestimmt, ihr Know-how reichen sie an die Industrie

weiter. Die grundlagenorientiertenWissenschaftler der Universitätenund Max-Planck-Institute nehmenden Wissenstransfer dagegen alseinseitige Angelegenheit wahr. DenEinfluss von Unternehmen, Patent-schriften, Messen und Ausstellun-gen auf die eigenen Forschungs-inhalte stufen sie als „gering“ bis„mittel“ ein. Als größtes Hemmnisfür Wirtschaftskontakte nennen siedie fehlende Aufgeschlossenheit derUnternehmen.

Die Unternehmen wiederum er-warten von den Forschungsinstitu-ten, dass diese den ersten Schrittmachen. Zu diesem Ergebnis ge-langte auch die DIHT/IHK-Studie.„Oft fehlt nur eine Initialzündung,der erste Schritt, der persönlicheKontakt,“ heißt es darin. Vor allemfür kleine und mittlere Unterneh-men sei der Weg zu den For-schungsinstituten noch weit undmühsam. Arthur D. Little empfiehltden Wissenschaftlern eine aktiveVermarktung der eigenen For-schungsleistungen. „Kein Managerin der Industrie hat noch die Zeit,sich auf die mühsame Suche nacheinem Institut zu machen,“ sagtDirk Meißner von ADL, „aber erwird begeistert innovative Ideenaufgreifen, mit denen ein Innovatorzu ihm kommt.“ Beide Seiten soll-ten eine Win-Win-Situation schaf-fen, in der das Unternehmen einenWettbewerbsvorteil gewinnt und dieForscher Publikationen vorweisenkönnen.

Den Technologietransferstellentraut indes kaum jemand zu, dieHemmschwellen abzubauen. „Dassind engagierte Leute“, meint Meiß-ner, „die können aber die Technolo-gien nicht in ihrer ganzen Tiefe ver-

1) www.berlinews.de/archiv/1362.shtml

2) www.diht.de/inhalt/download/ Forschungs-umfrage2000.pdf

3) Die ZEW-Studie istTeil einer umfassendenUntersuchung zum„Wissens- und Techno-logietransfer inDeutschland“, die imAuftrag des Bundesfor-schungsministeriumsdurchgeführt wurde:Ulrich Schmoch, GeorgLicht und MichaelReinhard (Hrsg.), Wis-sens- und Technologie-transfer in Deutsch-land, IRB-Verlag, Stutt-gart 2000


Aktuell

7

Der Technologie-transfer variiert mitder Ausrichtungder Forschungs-organisation.(HGF: Helmholtz-Gemeinschaft,WGL: Leibniz-Gemeinschaft,FhG: Fraunhofer-Gesellschaft;Quelle: ZEW)

*) www.dfg.de/aktuell/download/empf_selbstkontr.htm

*) Die vollständige Stu-die ist unter www.dlr.de/IT/IV/Studien/evasoft_abschlussbericht.pdf zufinden

#) Weitere Details imNetz unter www.dfg.de;die aktuellen Empfeh-lungen zum ThemaNachwuchsförderungunter www.dfg.de/aktu-ell/download/wiss_nachwuchs.pdf.

stehen.“ Auch Dirk Czarnitzki vomZEW stieß auf Vorbehalte gegen-über den Transferstellen. „Die sindoft zu klein,“ sagt er, „viele Univer-sitäten haben dafür nur eine halbeStelle zur Verfügung.“ Nur wo meh-rere Einrichtungen im Verbund ar-beiten, könnten sie etwas bewegen.

Wie lässt sich der Wissenstransferin die Industrie verbessern? „DasFraunhofer-Modell stärken und dieangewandte Forschung ausbauen“,schlägt Meißner vor. Wichtig sei dieräumliche Nähe von Grundlagenfor-schung und angewandter Forschung,wie sie auch in den „An-Instituten“einiger Universitäten zu finden sei.Die Spitzenforschung an den Uni-versitäten und Max-Planck-Institu-ten hält er für unverzichtbar, aller-dings würden viele Themen „doppeltund dreifach beackert“. Diese Klagewird in der gegenwärtigen Diskus-sion meist mit der Forderung nach„Profilbildung“ verbunden. Dasheißt auch: Zusammenlegen vonFachbereichen, Einsparen von Stel-len, Schließen von Instituten. Aneine „Win-Win-Situation“ glaubendaher nicht alle Beteiligten.

Max Rauner

�IT-Experten verzweifelt gesucht ...Software und Softwareentwicklungwerden für nahezu alle Produkteund Dienstleistungen quer durch al-le Branchen der deutschen Volks-wirtschaft zunehmend zum wettbe-werbsbestimmenden Faktor. DieseEntwicklung wird jedoch massiv be-hindert durch den akuten Personal-mangel, der von vielen Unterneh-men als derzeit dringlichstes Pro-blem bezeichnet wird. Dies ist eines

der Ergebnisse der Studie „Analyseund Evaluation der Softwareent-wicklung in Deutschland“, die imAuftrag des BMBF von der GfKMarktforschung GmbH und denFraunhofer-Instituten für Experi-

mentelles Software Engineeringsowie für Systemtechnik und Inno-vationsforschung erstellt wurde.

Die Ergebnisse der Studie beru-hen auf einer repräsentativen Befra-gung von 920 Unternehmen sowohlder Informationstechnologie alsauch der wichtigsten softwareent-wickelnden Sekundärbranchen Ma-schinenbau, Fahrzeugbau, Elektro-technik, Telekommunikation undFinanzdienstleistungen. Untersuchtwurden die Struktur der Branche,der Bestand und die Nachfragenach Arbeitskräften, der technolo-gische Innovationsstand sowie derForschungsbedarf.*)

Derzeit sind in den genanntenBranchen rund 177 000 Mitarbeitermit überwiegend akademischerAusbildung in der Softwareentwick-lung beschäftigt. Sofort eingestelltwerden könnten weitere 28 000Entwickler, 55 000 innerhalb einesJahres. Bis 2005 wird ein Anwach-sen auf 385 000 Mitarbeiter erwar-tet. Softwareentwickler mit akade-mischer Vorbildung kommen auseinem breiten Spektrum verschie-denster Studiengänge: An der Spit-ze liegen Informatiker, die von 47 %aller Unternehmen beschäftigt wer-den, Physiker sind in 19 % der Un-ternehmen zu finden (s. Abb. ). Beiden geplanten Neueinstellungensind Informatiker und Wirtschafts-informatiker erste Wahl – vorausge-setzt, sie sind auf dem Markt zu fin-den. Viele Unternehmen suchen je-doch so dringend neue Mitarbeiter,dass der Abschluss von untergeord-neter Bedeutung ist.

Um dem Fachkräftemangel abzu-helfen, empfehlen die Autoren einemassive Erhöhung der Ausbildungs-kapazitäten in Schule, beruflicherBildung und Hochschulen. Dazugehöre der Ausbau der Kapazitätenin den Informatik-Studiengängenebenso wie eine bessere Durchdrin-gung anderer Studiengänge mitWissen aus der Informationstech-nologie.

Der deutschen Forschungsland-schaft bescheinigt die Studie, dasssie „zu schwerfällig für das innova-tive, sich schnell entwickelnde Ge-biet der Softwaretechnik“ ist. Dievorhandenen Institute beschäftigtensich überwiegend mit Themen„überkommener Disziplinen“, zumodernen Themen der Softwarewerde „kaum oder unkritisch“ ge-arbeitet. Dringend seien weitereKompetenzzentren und Institute er-forderlich.

Stefan Jorda

�DFG beschließt neue NachwuchsförderungEine Arbeitsgruppe der DeutschenForschungsgemeinschaft (DFG) un-ter der Leitung des DFG-Vizepräsi-denten Jürgen Mlynek hat kürzlichEmpfehlungen zur Nachwuchsför-derung veröffentlicht (siehe Phys.Bl., September 2000, S. 3). DieseVorschläge werden jetzt von derDFG umgesetzt mit dem Ergebnis,dass alle bisherigen Stipendienfor-men demnächst einheitlich als For-schungsstipendien behandelt wer-den. Damit steht für die Zukunftein flexibles Förderprogramm be-reit, das genauso für Forschungs-aufenthalte im Ausland, wie für Ha-bilitationsprojekte oder auch fürdas Erlernen bestimmter Methodengenutzt werden kann.

Ein weiteres zentrales Elementder neuen wissenschaftlichen Nach-wuchsförderung ist das Angebot derDFG, sich seine eigene Stelle ein-zuwerben – zum Beispiel, um einHabilitationsprojekt durchzufüh-ren. In Zukunft wird es möglichsein, die eigene Stelle (in der Regelnach BAT II a) im Rahmen einerProjektförderung für einen Zeit-raum von maximal drei Jahren zubeantragen. Da es hierbei aus-schließlich um die Nachwuchsför-derung geht, ist die Antragsstellungjedoch nur innerhalb von fünf Jah-ren nach der Promotion möglich –später nur in begründeten Einzel-fällen. Zudem muss eine weitereVoraussetzung erfüllt sein: Die auf-nehmende Institution muss sich be-reit erklären, für die Dauer der Be-willigung ein Beschäftigungsverhält-nis mit dem aus Mitteln der DFGunterstützten Nachwuchswissen-schaftler einzugehen. Bisher finan-ziert die DFG nahezu 30 % der anHochschulen und Forschungsein-richtungen verfügbaren Stellen undStipendien für den wissenschaftli-chen Nachwuchs.#)

Die Förderlücke zwischen Habi-litation bzw. vergleichbaren wissen-schaftlichen Leistungen und Erst-berufung zu schließen ist Ziel desneuen Förderprogramms For-schungsDozenturen des Stifterver-bands. Es sieht zeitlich befristeteStellen mit reduziertem Lehrdepu-tat und selbstständigen Forschungs-möglichkeiten vor, die mit 150 000DM pro Jahr ausgestattet sind undvon deutschen Universitäten bean-tragt werden können (www.stifter-verband.de).

Aktuell

In 19% aller IT-Un-ternehmen sindPhysiker beschäf-tigt, daran möch-ten die Unterneh-men auch künftigwenig ändern.


0

UJ.~ 0:::CI)CI)

:::>:~

"t:Q) I->~ :::>N

• LL

LU

It-

Kalifornien investiert inHightechDer Bundesstaat Kalifornien inves-tiert 300 Mio. $ in drei neue High-tech-Zentren, die an der Universityof California in San Francisco, LosAngeles und San Diego errichtetwerden sollen (s. Phys. Bl., Juli2000, S. 14). Das Zentrum fürBioengineering und Biotechnologiein San Francisco wird mit der UCBerkeley und der UC Santa Cruzzusammenarbeiten, das Zentrumfür Nanotechnologie in Los Angelesmit der UC Santa Barbara, das Zen-trum für Telekommunikation undInformationstechnologie in SanDiego mit der UC Irvine. Die Ver-antwortlichen hoffen, dass auch mitprivaten Hochschulen wie Stanfordund dem Caltech eine Kooperationzustande kommt. Jedes der dreiZentren muss zusätzliche Mittel inHöhe von 200 Mio. $ einwerben, sodass sich die Gesamtinvestitionenauf 900 Mio. $ belaufen werden. In-zwischen macht sich die kaliforni-sche Regierung für ein viertes Zen-trum stark, das sich dem Einsatzvon Informationstechnologie in derErziehung, der Gesundheitsvorsor-ge, dem Verkehr und dem Katastro-phenschutz widmen soll.

APS schickt Wunschliste an Bush Jr.Wie seine Vorgänger, so wird auchder neue US-Präsident George W.Bush Jr. eine Reihe von einflussrei-chen wissenschaftspolitischen Pos-ten neu besetzen. Bei der Auswahlder Kandidaten haben ihm jetzt diePräsidenten der American PhysicalSociety (APS), der American Che-mical Society und der AmericanMathematical Society ihre Hilfe an-geboten. Sie legten ihm eine Listevon Namen für zwei DutzendSchlüsselpositionen und für vierBeratergremien vor. Für den her-ausragenden Posten des Wissen-schaftsberaters bringen sie u. a.Phillip Griffith ins Gespräch, denDirektor des Institute for AdvancedStudy in Princeton. Um den Über-gang von der Clinton- zur Bush-Re-gierung im Interesse der Physikernachhaltig beeinflussen zu können,hat die APS eigens eine ehemaligeKongressmitarbeiterin eingestellt,die die Lobbyaktivitäten koordinie-ren soll.

Krisenreport und Hilfe fürDOEEin Ausschuss unter Leitung desPhysik-Nobelpreisträgers Robert C.Richardson hat sich dafür ausge-sprochen, das Department of Ener-gy (DOE) umzustrukturieren. In ei-nem Report mit dem eindeutigenTitel „CRISIS“ stellt der Ausschussfest, dass die Probleme in den Kern-waffen- und Umweltprogrammendes DOE dem ganzen Departmentein schlechtes Image eingebrachthätten. Das hätte dem DOE undseinem wissenschaftlichen Auftragsehr geschadet. In dem Krisenre-port wird vorgeschlagen, das DOEaufzubrechen. Seine wissenschaftli-chen Aktivitäten einschließlich derEnergieforschung sollten mit demNational Institute of Standards andTechnology (NIST) und der Natio-nal Oceanic and Atmospheric Ad-ministration (NOAA) zusammenge-fasst werden. Als Alternative zudiesem sehr weitreichenden Schrittkönnte dem Office of Science, dasdie DOE-Forschung koordiniert, in-nerhalb des DOE mehr Unabhän-gigkeit gegeben werden.

Auch im US-Senat macht mansich Gedanken über das Office ofScience des DOE. In einem Briefan den scheidenden US-Präsiden-ten Clinton haben 24 Senatoren dieBedeutung des Office für die natur-wissenschaftliche Forschung unter-strichen. Die Forschungseinrichtun-gen und Strahlungsquellen desDOE, die über das Office finanziertwerden, würden jene Grundlagen-forschung möglich machen, die ent-scheidend für die technologischeEntwicklung sei, die wiederum dasWirtschaftswachstum antreibt.Doch das Budget des Office ofScience sei dieser herausragendenBedeutung nicht angemessen, mei-nen die Senatoren. So habe das Of-fice im Jahr 2001 inflationsbereinigtgenau so viel Geld zur Verfügungwie 1991, während die staatlichenMittel für die Bioforschung im sel-ben Zeitraum real um 45 % zuge-nommen hätten. Dies sei nicht oh-ne Folgen geblieben, z. B. für diePhysik. So hätte der Anteil von US-Forschern an den Autoren in eini-gen erstklassigen Physikjournalenvon weltweit 50 % (1990) auf 25 %(1999) abgenommen. Die Senatorenfordern deshalb eine deutliche Er-höhung der Gelder für das Office of


Aktuell

USA

Science, das im laufenden Jahr 3,19Mrd. $ erhält. Wie Clintons Nach-folger Bush Jr. zu solchen Forde-rungen steht, ist indes noch unklar.

Staatliche Richtlinien fürkorrekte ForschungNach mehr als vier Jahren Vorbe-reitung hat das Office of Scienceand Technology Policy im Auftragdes US-Präsidenten Richtlinien fürkorrekte Forschung veröffentlicht1).Die „Research Misconduct Policy“muss bis zum 6. Dezember 2001umgesetzt werden. Sie ist dann bin-dend für alle staatlich finanziertenForschungsvorhaben sowie für alleForschungsanträge, die bei staatli-chen Organisationen gestellt wer-den. Die Richtlinien sollen das Ver-trauen der Öffentlichkeit in die For-schung stärken und sicherstellen,dass die Forschungsresultate ver-lässlich sind. Ein Forschungsverge-hen („Research Misconduct“) liegtdemnach vor, wenn bei der Bean-tragung, Durchführung oder Begut-achtung von Forschung oder beimBericht über Forschungsergebnissegefälscht, erfunden oder ein Plagiatbegangen wurde. Um eine Fäl-schung handelt es sich, wenn For-

schungsmaterial, -geräte oder -ver-fahren manipuliert werden, Datenund Ergebnisse verändert oder weg-gelassen werden, so dass die For-schung in den Dokumenten nichtrichtig wiedergegeben wird. Zufrüheren Entwürfen der Richtliniensind viele Kommentare eingegan-gen2). So wurde darauf hingewie-sen, dass es gängige Praxis sei, inForschungsberichten bestimmte Da-ten wegzulassen, wenn dies sinnvollerscheint und nicht irreführend ist.Die Richtlinien enthalten auch Hin-weise, wie bei dem Verdacht auf ei-nen Verstoß vorgegangen werdensoll, wie sowohl die Beschuldigtenals auch die Zeugen geschützt wer-den können, und welche Konse-quenzen es für einen Übeltäter hat,wenn er eines Forschungsvergehensüberführt wird.

Hanford-Reaktor bleibt abgeschaltetDas Department of Energy (DOE)hat entschieden, dass die Fast FluxTest Facility der Hanford NuclearReservation im Bundesstaat Was-hington nicht wieder angeschaltetwird. Der Brutreaktor war 1980 inBetrieb gegangen. Doch 1993 hatte

ihn das DOE stillgelegt, da die Be-triebskosten zu hoch geworden wa-ren. Seither gab es immer wiederPläne, den Reaktor auszumotten.Man wollte mit ihm Plutonium-238herstellen, das die NASA für Satel-litenbatterien benötigt, sowie Ra-dionuklide für die Krebsbekämp-fung. Aus Kostengründen hat sichjetzt das DOE gegen eine Wieder-aufnahme des Betriebs entschieden,da sie mehr als 300 Mio. $ ver-schlungen hätte, wozu noch laufen-de Kosten in Höhe von jährlich

80 Mio. $ gekommen wären. Denmöglichen Nutzen des Reaktorsschätzt man indes gering ein, denndie NASA wird in Zukunft nur zweibis drei Kilogramm Plutonium imJahr benötigen, das zum Kilopreisvon 10 Mio. $ von Russland zu ha-ben ist. Auch an Radionukliden fürdie Medizin scheint derzeit keinMangel zu herrschen. Während Lo-kalpolitiker den endgültigen Verlustvon Arbeitsplätzen beklagen, be-fürchten Umweltschützer, dass dieBush-Regierung die Entscheidungdes DOE revidieren könnte.

Rainer Scharf

�Neue Ziele für HERA-B

Das jüngste der Experimente amgroßen HERA-Beschleuniger desDeutschen ElektronensynchrotronDESY in Hamburg wird seine ehr-geizigen Ziele nicht erreichen. An-gesichts des Vorsprungs von kon-kurrierenden Experimenten hat dasDESY-Direktorium einem über-arbeiteten Physikprogramm desHERA-B-Experiments zugestimmt.

Konzipiert wurde HERA-B An-fang der 90er Jahre, um die Ursachefür die Asymmetrie zwischen Mate-rie und Antimaterie im Universumzu erforschen. Dafür wird die CP-Verletzung in seltenen Zerfällenvon B-Mesonen untersucht. AmDESY entschloss man sich damals,mit HERA-B ein Spektrometer bis-her unerreichter Leistungsfähigkeit

1) www.ostp.gov/html/001207_3.html

2) www.ostp.gov/html/001207_2.html


Aktuell

11

Fasern aus NanoröhrchenNanoröhrchensind derzeit einheißes For-schungsgebiet.Materialwis-senschaftler in-teressieren sichfür die winzi-gen Röhrchenaus Kohlenstoffwegen ihrerhohen Bruch- und Zugfestigkeit.Bisher ließen sich diese Eigen-schaften jedoch nicht auf makros-kopische Objekte übertragen.Jetzt haben französische Wissen-schaftler ein Verfahren entwickelt,mit dem sich meterlange Fasernaus einwandigen Nanoröhrchenformen lassen. Sie dispergiertendie Nanoröhrchen in einer Natri-umdodecylsulfat-Lösung. DieFlüssigkeit wurde von den Röhr-chen adsorbiert und wirkte durchelektrostatische Abstoßung denanziehenden van-der Waals-Kräf-ten entgegen. Dadurch wurde einAneinanderkleben der Nanotubesverhindert. Die Forscher ließendie Dispersion durch eine feine

Düse in eine langsam strömendePolyvinylalkohol-Lösung ein-fließen. Die Alkoholmoleküleersetzten einige der Natrium-dodecylsulfat-Moleküle in denWänden. Dadurch verringertensich die repulsiven Kräfte und dieKohlenstoffröhrchen hafteten auf-grund der van-der-Waals-Kräfteaneinander. Es bildeten sich Fa-sern mit einem Durchmesser von1 – 100 mm und einigen MeternLänge, die sich sogar verknotenließen. Sie sind wesentlich bieg-samer als herkömmliche Carbon-Fasern. [Science 290, 1331 (2000); Abb.: Philippe Poulin, CNRS]

Der BrutreaktorFast Flux Test Faci-lity im BundesstaatWashington, USA,wird auch weiter-hin eingemottetbleiben. (Foto: DOE)

Prof. Dr. DietrichStauffer, UniversitätKöln, derzeit Univer-sidade Federal Flu-minense, Niteroi,Brasilien.

Lässt sich das Internet inzwei Hälften teilen?Wie viele Computer müssen ausfal-len, um das Internet zu zerstören?An sich sollten von jedem ans Inter-net angeschlossenen Computer alle

anderen solchen Computer auf ir-gendeinem Wege erreichbar sein,wie beim Telefon. Wenn natürlichmein Computer die Verbindung zumInstituts-Server verliert, bin ich iso-liert, und Ähnliches passiert mit vie-len anderen Benutzern der ganzenWelt. Aber dann gibt es immer nochein „unendlich“ großes Netz von

miteinander verknüpften Compu-tern, und daneben einzelne

isolierte Rechner oder iso-lierte Cluster von Rech-nern. Das Internet alssolches wäre erst zer-stört, wenn das un-endliche Netzwerkzerfällt, wenn also z. B. die Nordhalb-kugel nicht mehrmit der Südhalb-kugel der Erdeverbunden ist.Dann können dieComputer auf derNordhalbkugel

nur noch unterein-ander, und nicht

mehr mit Brasilien,Emails austauschen. Ei-

ne alternative Definitioneines noch funktionieren-

den „unendlichen“ Internetsist, dass ein endlicher Prozent-

satz aller Computer noch miteinan-der verbunden ist, auch wenn dieGröße des Internets in der Simulati-on oder dem Modell gegen unend-lich geht. Wann das passieren kann,wurde jetzt in einer Reihe von Ar-beiten [1 – 4] untersucht. Die For-schergruppen verwenden verschie-dene Methoden, kommen aber zum

gleichen Resultat: Ein zufälligerAusfall einer Mehrheit der Compu-ter lässt das Internet als Ganzesnoch funktionieren, aber es wirdzerstört, wenn zum Beispiel durchHacker, Diktaturen oder Kriege diewichtigsten Knotenrechner gezieltausgeschaltet werden.

Dies ergaben sowohl eine Simu-lation eines Teils des Internets alsauch geeignete „Perkolationstheori-en“. In der Perkolationstheorie be-trachtet man normalerweise einQuadratgitter, in dem von jedemGitterpunkt genau k = 4 Verbindun-gen ausgehen. Das reale Internet istaber kein Quadratgitter, und nichtalle Computer sind gleich wichtig.Die Zahl der Computer, die mit kanderen verbunden sind, geht fürgroße k nur langsam gegen Null,proportional zu 1/k2,5. Mit diesemPotenzgesetz, unter Vernachlässi-gung aller von der geometrischenEntfernung abhängigen Korrelatio-nen, bekommt man ein einfachesModell des Internets.

Nun lässt sich die Robustheit desNetzwerks analysieren, indem maneinzelne Verbindungen zufällig odergezielt unterbricht. Für die mutwilli-ge Zerstörung wurden zwei Strategi-en untersucht: Bei Zerstörung derwichtigsten Computer kann mannach Entfernung eines Computersklären, welcher Computer danachnoch die meisten Verbindungen hatund diesen dann entfernen [1]; oderman geht nach der ursprünglichenRangliste wichtiger Knotenpunktevor [2].

Diese Modelle wurden sowohlmit Simulationen als auch mit ana-lytischen Methoden gelöst [3, 4].Weniger als zehn Prozent der Com-puter müssen bei gezielter Störungder wichtigsten Knoten, aber mehrals 99 Prozent bei zufälliger Stö-rung wichtiger und weniger wichti-ger Computer ausfallen, um das In-ternet zu zerstören. Ob man sichdarüber freut oder ärgert, hängtwohl auch davon ab, wievieleEmails man pro Tag bearbeiten soll.

Dietrich Stauffer

[1] R. Albert, H. Jeong, A.L.Barabási, Nature 406, 378(2000).

[2] A. Broder et al., Comput.Netw. 33, 309 (2000).

[3] R. Cohen et al., Phys. Rev.Lett. 85, 4626 (2000) undpreprint cond-mat/0010251.

[4] D. C. Callaway et al., Phys.Rev. Lett. 85, 5468 (2000)


Aktuell

Das Internet ist sehr stabil gegen ein zufälliges Abschalten vonServern (kleine Quadrate). Doch wenn einige zentrale Knoten-punkte versagen, wird es zerstört. Die Grafik zeigt den Internet-verkehr gemittelt über sechs Tage im Januar 2000. Die Datenrateder Verbindungen ist farbig kodiert (blau: niedrig, rot: mittel,orange: hoch). Server übertragen umso mehr, je näher am Mittel-punkt sie eingezeichnet sind. Der Winkel entspricht dem Län-gengrad des jeweiligen Servers. (Abb.: www.caida.org)

Internet

am bestehenden Protonenspeicher-ring zu bauen. Im Gegensatz dazusetzten die Experimente BaBar amLinearbeschleuniger SLAC in Stan-ford, USA, sowie Belle am KEK-Beschleuniger in Japan auf spezielleElektron-Positron-Beschleuniger,sog. B-Fabriken höchster Lumino-sität.

Während BaBar und Belle be-reits seit mehr als einem Jahr Datenliefern, gab es bei der Entwicklungder Detektoren für HERA-B unvor-hersehbare Schwierigkeiten ange-sichts der enormen Anforderungenan die Strahlenhärte. Daher wird eswohl noch etwa zwei Jahre dauern,bis das HERA-B-Experiment seine

ursprünglich geplante Leistungs-fähigkeit erreichen kann, so derDESY-Forschungsdirektor RobertKlanner. Das am Large HadronCollider LHC am CERN in Planungbefindliche Experiment LHC-b wirdaber in jedem Fall von den Erfah-rungen an HERA-B profitieren.

Im Dezember hat die HERA-B-Kollaboration für die Zeit bis 2002ein geändertes Physikprogramm zuFragen der starken Wechselwirkungsowie der Erzeugung und der Zer-fälle der schweren b- und c-Quarksvorgelegt. Ende 2002 soll entschie-den werden, ob das HERA-B-Expe-riment danach weiterbetriebenwird. (SJ)

Polytec GmbHBereich Wissenschaftliche LaserPolytec-Platz 1-7 ' D-76337 WaldbronnFax (072 43) 6 99 44http://www.polytec.de

.... ~.- ~..

• 1W mittlere Leistung bel 355 nm

• M' < 1,25.25/100 kHz Wiederholrate

• 25/50 ns Pulsdauer• Justagefreier Betrieb

Die patentierte DISCTMTechnologie holt aus einemdiodengepumpten, gOtegeschaltetenNd: YVO.-Festkorperlaser bis zu 1 Wmittlere optische Leistung.Dabei betragt die elektrische Eingangsleistung nur 600 W. Bemerkenswert istdas Strahlprofil - niiher am TEMOO Profilgeht's fast nicht mehr.

®

S Y S .T EMS AND. COM paN EN· T'~

FOR SURFACE ANALYSIS

Highly efficient water coolingof anode and anode housing -. t'

~."

L. 0.. ,.;

~'

B1- , "'Ii{;t't .. /

\.4

~~.'/

High intensity dual x-raysource

Very low cross talk

Surface Analysis Vacuum Surface Analysis ComputerTechnology Components System Software Technology

Physikalische Blatter57 (2001) Nr. 2 13

Atomoptik integriert

Wenn ein junges Forschungsgebietwie die Atomoptik auf die weitent-wickelten Fertigungstechnologiender Mikromaterialbearbeitung trifft,entstehen bisweilen ganz neue For-schungsansätze. Dazu gehört die

integrierte Atomoptik. Hier ver-sucht man Systeme einzusetzen, diedurch moderne Verfahren der Mi-kro- und Nanostrukturierung her-gestellt werden, um die quanten-mechanischen Eigenschaften kalterAtome zu kontrollieren. Zum Bei-spiel werden stromdurchflosseneLeiterbahnen mit Breiten von 10 bis100 mm seit einigen Jahren dazuverwendet, neutrale Atome in ei-nem Abstand von einigen 10 mmüber der Substratoberfläche zu spei-chern und zu führen. Dabei nutztman die Wechselwirkung des ma-gnetischen Momentes der Atomemit dem inhomogenen Magnetfeldoberhalb der Stromleiter aus. Jetztist es drei Arbeitsgruppen inDeutschland und den USA gelun-gen, Strahlteiler sowie ein „Förder-band“ für neutrale Atome mithilfevon lithographisch hergestelltenLeiterstrukturen zu realisieren. Das

sind die ersten Schlüsselkomponen-ten für eine integrierte Atomoptik.

An der University of Colorado inBoulder wurde ein Atomstrahlteilermithilfe von zwei gekrümmten Lei-terbahnen realisiert, die sich an ei-ner Stelle bis auf 100 mm einanderannähern [1]. Dadurch verschmel-

zen die Magnetfeldminima. EinStrahl von lasergekühlten Atomenmit einer Geschwindigkeit von eini-gen Metern pro Sekunde wird amEnde einer der Leiterbahnen ein-gekoppelt. Fließt Strom nur durchdiese Bahn, so bewegen sich dieAtome entlang des Potentialmini-mums oberhalb der Bahn. Schaltetman den Strom in der zweiten Lei-terbahn dazu, wechseln die Atometeilweise in das Potentialminimumüber dem zweiten Draht. Einen et-was anderen Weg wählten JörgSchmiedmayer und seine Mitarbei-ter an der Universität Heidelberg[2]. Sie fertigten eine Leiterbahnin Form des Buchstabens Y an(Abb. 1, links) und schickten einenStrom durch den Fuß des Y sowie,in einem einstellbaren Verhältnis,durch die beiden Arme. Nach demLaden einer lasergekühlten Atom-wolke in den Fuß des Y breitetensich die Atome auf Grund ihrerthermischen Bewegung entlang derstromdurchflossenen Leiterbahnenaus. Fließt der Strom jeweils nurdurch einen Arm, so werden dieAtome vollständig auf diesem Weggeführt. Bei vergleichbaren Strom-stärken durch beide Arme kommtes zu einer Aufteilung der Atom-wolke (Abb. 1, rechts).

In beiden Konfigurationen ließsich die Verteilung der Atome zwi-schen beiden Ausgängen durch eineVariation der Stromstärken verän-dern. Insbesondere konnten beideArbeitsgruppen eine 50:50-Auftei-lung realisieren. Eine Weiterent-

wicklung dieser Arbeiten ist dieKombination von jeweils zweiStrahlteilern zu einem miniaturi-sierten Atominterferometer. Dasfunktioniert jedoch nur, wenn dieAtome am Strahlteiler kohärentaufgespalten werden, sodass einTeil des die Atome beschreibendenWellenpaketes in jeweils einen derAusgänge des Strahlteilers läuft.Nur so ist eine interferometrischeÜberlagerung der beiden Atomteil-wellen am zweiten Strahlteiler mög-lich. Die kohärente Aufspaltung derAtomstrahlen ist das erklärte Zielbeider Forschergruppen.

In einem Experiment von JakobReichel, Theodor Hänsch und Mit-arbeitern an der Ludwig-Maximili-ans-Universität München konntejetzt auch der kontrollierte Trans-port von Atomen in sich bewegen-den Potentialtöpfen gezeigt werden[3]. Der Aufbau beruht ebenfallsauf lithographisch hergestellten, indiesem Fall räumlich periodischenLeiterstrukturen (Abb. 2, links). Ineiner etwa 5 mm langen Anordnungwerden mehrere nebeneinander lie-gende magnetische Potentialminimaerzeugt. Durch eine sinusförmigeModulation der anliegenden Strömeerreichten die Forscher ein Ver-schieben der Potentialtöpfe. An ei-nem Ende luden sie lasergekühlteAtome in einen der Potentialtöpfeund verschoben die Atome durcheine Modulation des Stromes wieauf einem Förderband ans andereEnde (Abb. 2, rechts). Durch einezusätzliche Leiterbahn am Ende desatomaren Förderbandes erzeugtensie einen ortsfesten Potentialtopf.Die verschobenen Potentialtöpfeverschmelzen am Ende ihrer Reiseadiabatisch mit dem festen Spei-cherpotential. Atome, die in denTöpfen transportiert werden, fallenperiodisch in das feste Potential,sodass sich dort eine anwachsendeAtomwolke ausbilden kann [3].

Vervollständigt wird die inte-grierte Atomoptik durch den Ein-satz von mikro- und nanostruktu-rierten optischen Systemen für dieAtommanipulation. Hierbei beruhtder Speichermechanismus auf derEnergieverschiebung, die Atome inräumlich inhomogenen Lichtfeldernerfahren (Dipolpotential). Durch li-thographisch hergestellte Mikroop-tiken lassen sich komplexe Leiter-und Speicherstrukturen realisieren.Auch auf optischem Weg kann mansomit Strahlteiler, Interferometer,Transportstrukturen oder kompakteQuellen für neutrale Atome erzeu-


Aktuell

Atomphysik

Abb. 2:Lithographisch hergestellte Leiterbahnen (links) erzeugenMagnetfeldminima über der Oberfläche, in denen sich neutraleAtome speichern lassen. Durch Modulation der Ströme entstehtein Förderband für Atome (rechts; 200 000 Atome bei 30 mmK,zeitlicher Abstand zwischen zwei Bildern: 150 ms).

Abb. 1:Strahlteiler fürkalte Atome: DieLeiterbahn inForm eines „Y“ auf dem Substrat(links) erzeugt eingeeignetes Magnet-feld über derOberfläche. Jenach Stromvertei-lung verzweigendie Atome nachlinks, rechts oderin beide Arme(rechts).

Dr. Gerhard Birkl,Institut für Quanten-optik, UniversitätHannover, Welfen-garten 1, 30167 Han-nover

gen, wie in [4] vorgeschlagen. Noch steht die integrierte Atom-

optik erst am Anfang, doch einbreites Einsatzfeld zeichnet sich ab.Zum Beispiel ließen sich miniaturi-sierte Atominterferometer als„Quantensensoren“ verwenden, umRotationen und Beschleunigungenzu messen. Ein großes Anwen-dungspotenzial ergibt sich auch fürdie Quanteninformationsverarbei-tung. Für die nächsten Jahre wirdeine explosionsartige Entwicklungdieses Gebietes erwartet; wie in derMikroelektronik werden hochinte-grierte Systeme für die Atomoptikentstehen.

Gerhard Birkl

Literatur[1] D. Müller, E. A. Cornell, M.

Prevedelli, P. D. D.Schwindt, A. Zozulya und D.Z. Anderson, Opt. Lett. 25,1382 (2000)

[2] D. Cassettari, B. Hessmo, R. Folman, T. Maier und J. Schmiedmayer, Phys. Rev.Lett. 85, 5483 (2000)

[3] W. Hänsel, J. Reichel, P.Hommelhoff und T. W.Hänsch, Phys. Rev. Lett. 86,608 (2001)

[4] G. Birkl, F. B. J. Buchkremer,R. Dumke und W. Ertmer,xxx.lanl.gov, quant-ph/0012030


Aktuell

15

�Auf der Lauer nachGravitationswellenNoch gibt es keinen zweifelsfreienNachweis von Gravitationswellen.Doch neue Detektoren sind jetztempfindlich genug, sie aufzuspüren.

Gravitationswellen zählen zu denletzten noch unbeobachteten Vor-hersagen aus Einsteins AllgemeinerRelativitätstheorie. Selbst unter denTheoretikern beschäftigten sich an-fangs nicht viele mit dem Phäno-men, denn der Effekt ist sehr klein.Lange Zeit hielt man es für unmög-lich, Gravitationswellen im Experi-ment zu beobachten. Anfang der60er Jahre wagte sich ein kühnerExperimentalphysiker, Joseph We-ber, an den experimentellen Nach-weis der Gravitationswellen. ImSeptember 2000 ist Joe Weber, derals der Vater der Gravitationswel-lensuche angesehen werden kann,verstorben. Seine Experimente hat-ten in der physikalischen Welt fürgroßes Aufsehen gesorgt, aber auchstarke Zweifel hervorgerufen. Jetzthaben Physiker aus den USA, Itali-

en und Australien ein Experimentdurchgeführt, dessen Prinzip aufWebers Idee zurückgeht, das aberin der Empfindlichkeit einen weitenSchritt nach vorn getan hat [1].

Gravitationswellen von nennens-werter Größe entstehen bei der be-schleunigten Bewegung großer kos-mischer Massen. Sie bewirken einesich zeitlich ändernde Dehnung derRaum-Zeit-Struktur, die mit ver-schiedenen Techniken nachzuwei-sen sein müsste. Der Effekt ist aller-dings so unvorstellbar klein, dassder Nachweis von Gravitationswel-len zu einer großen Herausforde-rung wird. So verursacht etwa eineSupernova oder das Verschmelzeneines Doppelsternsystems in unse-rer Milchstraße eine Dehnung, dasheißt eine relative Längenänderung,von etwa 10–18. Aber solche Ereig-nisse sind zu selten (wenige je Jahr-hundert), als dass man sich auf un-sere Galaxie beschränken dürfte.Aus der nächsten großen Ansamm-lung von (einigen tausend) Gala-xien, dem sogenannten Virgo-Haufen, erwartet man Ereignissemit Dehnungen von vielleicht 10–21.Das entspräche bei einer Referenz-länge von hier bis zur Sonne einerEntfernungsänderung von etwa 1 Å.

Weber versuchte, mit großenAluminiumzylindern hoher mecha-nischer Güte deren Anregung durchsolche Gravitationswellen (bei ei-ner Eigenresonanz von etwa 1 kHz)nachzuweisen (siehe Foto). Er be-stückte die Zylinder mit Piezoauf-nehmern, deren Signal sich bei Auf-treten einer Gravitationswelle än-dern müsste. Die Schwierigkeitbestand darin, diese Signale ausdem Untergrund von Störungen(durch Seismik, Akustik, und insbe-sondere das thermische Rauschen)herauszufiltern. Dazu wurden dieZylinder im Vakuum, mit guter seis-mischer Entkopplung aufgehängtund mit optimierten Sensoren be-stückt. Dennoch war bei Zimmer-temperatur nicht zu erwarten, dassdie Signale der Gravitationswellensich auch nur annähernd über diethermische Schwankung des Zylin-ders herausheben könnten.

Dass Weber dennoch solche Sig-nale in Koinzidenz zweier weit von-einander entfernter Zylinder inMaryland und Chicago zu sehenglaubte, löste Erstaunen und Skep-sis aus. Denn die Beobachtungenließen sich nicht mit den Vorstel-lungen über unser Milchstraßen-system vereinbaren. Folgerichtigwurden die Versuche von anderen

Gruppen nachgebaut und verbes-sert – mit negativem Ergebnis [2].Aber die Jagd auf die Gravitations-wellen war damit aufgenommen,und Verbesserungen der Methodeließen nicht lange auf sich warten:Die Zylinder wurden auf Tempera-turen um 1 K gekühlt und die trans-ducer wesentlich verbessert.

In einer gerade erschienenen Ar-beit vergleichen fünf Forschungs-gruppen ihre gleichzeitig aufgenom-mene Daten. Noch immer hat sichkein „Ereignis“ in Koinzidenz nach-weisen lassen, aber die „Synopse“der fünf Detektoren erlaubt es, eineobere Schranke für die auf uns nie-dergehenden Gravitationswellenanzugeben. Diese Empfindlichkeits-schranke liegt in der Größenord-nung von 10–18, also knapp ausrei-chend für Ereignisse aus unsererMilchstraße, aber noch nicht aus-reichend für Signale aus dem Virgo-Haufen.

Durch die Beschränkung auf„Ereignisse“, die gleichzeitig inmehreren der Antennen auftraten,also in Mehrfach-Koinzidenz, istdie false alarm rate sehr niedrig.Bei drei Detektoren in Koinzidenzkommt es nur etwa alle 104 Jahrezu einem Fehlersignal.

Neben der auf Weber zurückge-henden Technik mit „Resonanz-antennen“ gibt es auch ein ganz an-deres Verfahren, Gravitationswellenzu messen. Es beruht auf einer la-ser-interferometrischen Methode,dem Vergleich der Lichtwege inzwei zueinander senkrechten Ar-men, ähnlich dem Michelson-Mor-ley-Versuch. Eine geeignet auftref-fende Gravitationswelle würde denLichtweg in dem einen Arm verlän-gern (wieder um nur 10–21), im an-deren Arm dagegen verkürzen. DieÄnderung der Interferenz beimWiedervereinigen der beiden Licht-strahlen stellt dann das Signal dar.

Auch bei diesem Verfahren müs-sen schier unüberwindliche Fehler-quellen beseitigt werden, aber diezu erwartende Empfindlichkeitrechtfertigt den Bau einer ganzenAnzahl solcher Detektoren (zurzeitzwei in den USA, zwei in Europa,einer in Japan). Bei den meisten istder Bau der zwischen 300 und 4000Meter langen Vakuumarme bereitsbeendet, und erste optische Versu-che werden durchgeführt [3, 4]. Indem kleinsten dieser Detektorenwurde schon in der vorläufigenAusbaustufe eine Empfindlichkeiterreicht, wie mit den besten Reso-nanzdetektoren [5]. Bis Ende 2001sollten die ersten wissenschaftli-chen Auswertungen gemeinsamerDaten vorliegen.

Die interferometrischen Detekto-ren läuten, auch zusammen mit denResonanzantennen, die Ära einerGravitationswellen-Astronomie ein.Mit dem Registrieren und Vermes-sen von Gravitationswellen werdenBereiche der Astrophysik und derGrundlagenphysik erschlossen, diesich einer Beobachtung durch elek-tromagnetische Strahlung entzie-

hen. So werden die millisekunden-schnellen Vorgänge beim Zusam-mensturz einer Supernova durchdichte Materieschichten abgedeckt,die das Licht erst nach einemlangsamen Diffusionsprozess her-auslassen, und auch beim Ver-schmelzen von Doppelsternen oderHineinstürzen von Sternen inSchwarze Löcher können Gas- undStaubmassen den Blick trüben. Nurdie Gravitationswellen können unsungehindert von diesen Phänome-nen Kenntnis geben.

Albrecht Rüdiger

[1] P. Kafka, L. Schnupp,Astron. & Astrophys. 70, 97(1978)

[2] Z. A. Allen et al., Phys. Rev.Lett. 85, 5046 (2000)

[3] P. Aufmuth, A. Rüdiger, Phy-sik in unserer Zeit 31, 13(2000)

[4] G. Wolschin, Spektrum derWissenschaft, Dez. 2000,S. 48

[5] H. Tagoshi et al., akzeptiertzur Veröffentlichung in Phys.Rev. D

�C60: Supraleitung bei 52 K

Schon bald nachdem man Fullerenein wägbaren Mengen herstellenkonnte, stellte sich heraus, dassC60-Kristalle, die man durch Alkali-Dotierung leitfähig gemacht hat,supraleitend werden können. Undobwohl die Supraleitung auf ver-gleichbar konventionelle Weisedurch Phononen vermittelt wird,werden die mit Fullerenen erreich-baren Sprungtemperaturen lediglichvon den Kupraten, welche jedochbislang noch weitgehend unverstan-den sind, übertroffen. Die Klasse


Aktuell

Joseph Weber ver-suchte schon inden 60er Jahren,Gravitationswellennachzuweisen.Neue Experimentenach seinem Ver-suchsaufbau lie-fern eine obereSchranke für dieSignale aus demAll. Aluminium-zylinder dienendabei als mechani-sche „Antennen“,deren Schwingun-gen von Piezode-tektoren (Mitte)registriert werden.

Albrecht Rüdiger,Max-Planck-Institutfür Quantenoptik,85748 Garching

der C60-Supraleiter hat jetzt rekord-verdächtigen Zuwachs bekommen.Statt auf chemischem Wege, durchEinbringen von Alkaliatomen, ver-wendet die Arbeitsgruppe um Ber-tram Batlogg an den Bell Laborato-rien das Prinzip des Feldeffekt-Transistors, um C60-Einkristalledurch feldinduzierte Dotierung leit-fähig und sogar supraleitend zu ma-chen [1]. In ihren neuesten Experi-menten ist es ihnen gelungen, C60

mit Löchern zu dotieren und Su-praleitung nachzuweisen – mitSprungtemperaturen bis zu 52 K[2], und es wird bereits über Supra-leitung oberhalb des Siedepunktesvon flüssigem Stickstoff spekuliert.Zum Vergleich: Der bisherige Re-kordhalter, die Verbindung Cs3C60,bringt es auf 40 K. Zudem weist derneue C60-Supraleiter nicht die ex-treme Sauerstoff-Empfindlichkeitauf, welche die praktische Anwen-dung der Alkali-dotierten Fullereneerschwert. Natürlich erscheint eswenig sinnvoll, supraleitende Kabelaus langgestreckten Feldeffekt-Tran-sistoren herzustellen, aber die Ver-wendung als idealer Schalter zwi-schen isolierendem und supralei-tendem Zustand ist durchausdenkbar.

Ein Kristall aus C60-Molekülenist ein Isolator mit einer Bandlückevon etwa 2,3 eV. Erst wenn man zu-sätzliche Ladungsträger auf die C60-Moleküle bringt, wird das Materialmetallisch. Die bisher gebräuchli-che Methode besteht darin, Alkali-atome in das Kristallgitter einzu-bringen. Die Alkaliatome gebendann ihr Valenzelektron an die Ful-leren-Moleküle ab. Mit bemerkens-wertem experimentellem Geschickhaben Schön et al. jetzt ein elegan-tes, völlig andersartiges Konzeptder Dotierung realisiert: In einemFeldeffekt-Transistor, der auf einemC60-Einkristall aufgebaut ist, wer-den Ladungsträger in der Schichtunter der gate-Elektrode induziert,wobei der Betrag der gate-Span-nung die Ladungsträgerkonzentra-tion bestimmt, und ihr Vorzeichendie Polarität (Elektronen oderLöcher). Aufgrund seiner Elektro-negativität ist es relativ einfach,dem C60-Molekül Elektronen zuzu-führen. Dies ist bei der Alkali-Do-tierung der Fall und lässt sich auchim Feldeffekt-Transistor erreichen[1]. Für feld-dotiertes C60 findetman Tc = 11 K, für K3C60 19 K undfür Cs3C60 bis zu 40 K .

Die Variation der Sprungtempe-raturen für die verschiedenen Alka-

li-dotierten Fullerene hängt im We-sentlichen von der Gitterkonstantedes Kristalls ab und lässt sich imRahmen einer BCS-artigen Theorieverstehen [3]. Da nur Elektronen ineinem schmalen Intervall um dieFermi-Energie Cooper-Paare bildenkönnen, wächst die Sprungtempera-tur mit der Dichte der Elektronen-zustände in diesem Intervall an.Die Zustandsdichte ist umso grö-ßer, je weiter die C60-Moleküle von-einander entfernt sind. Tc lässt sichauf diese Weise allerdings nicht be-liebig weit erhöhen, da bei einerkritischen Gitterkonstante ein Me-tall-Isolator-Übergang auftritt unddie Supraleitung kurz davor zusam-menbricht [4].

In dieser Hinsicht erschien esschon lange interessant, C60 mitLöchern statt mit Elektronen zudotieren. Dann befinden sich dieLadungsträger im höchsten besetz-ten Band. Dieses weist eine höhereZustandsdichte auf als das niedrig-ste unbesetzte Band, welches beiElektronen-Dotierung besetzt ist.Zudem wird erwartet, dass der Me-tall-Isolator-Übergang, welcher Tc

limitiert, erst bei größeren Gitter-konstanten auftritt. Schließlich wur-de vorausgesagt, dass die Elektron-Phonon-Kopplung, welche dieSupraleitung vermittelt, im Valenz-band stärker ist als im Leitungsband[5]. Alles in allem erwartet man alsofür Loch-dotiertes C60 eine wesent-lich höhere Sprungtemperatur alsfür sein Elektronen-dotiertesGegenstück. Aufgrund der starkenElektronenaffinität des C60-Mole-küls war es jedoch bislang nicht ge-lungen, einen Loch-dotierten C60-Supraleiter herzustellen. Erst dieArbeiten von Schön et al. brachtenhier den Durchbruch. Und in derTat wurden die Anstrengungendurch eine außerordentlich hoheSprungtemperatur belohnt: Bei opti-maler Loch-Dotierung beträgt sie 52 K, während sie bei optimalerElektronen-Dotierung lediglich 11 Kerreicht. Bislang wurden die Experi-mente nur an reinen C60-Kristallenausgeführt. Die Sprungtemperatursollte sich durch Vergrößerung derGitterkonstante, etwa durch Ein-bringen inerter Atome oder Mole-küle, weiter erhöhen lassen, und eswird schon über Sprungtemperatu-ren jenseits der 100 K spekuliert. Esscheint also, dass das Fußballmo-lekül C60 ab jetzt in der höchstenSupraleiter-Liga mitspielt.

Erik Koch

[1] J. H. Schön, Ch. Kloc, R. C.Haddon, B. Batlogg, Science288, 656 (2000)

[2] J. H. Schön, Ch. Kloc, B. Batlogg, Nature 408, 549(2000)

[3] O. Gunnarsson, Rev. Mod.Phys. 69, 575 (1997)

[4] E. Koch, O. Gunnarsson, R. M. Martin, Phys. Rev.Lett. 83, 620 (1999)

[5] I. I. Mazin et al., Phys. Rev.B 45, R5114 (1992)

Dr. Erik Koch, Max-Planck-Institut fürFestkörperfor-schung, Heisen-bergstraße 1, 70569Stuttgart


Aktuell

17

WWW

Eigene Funde sind willkommen. Bitte schicken Sie eine e-mail mit Kurz-beschreibung an Thomas Severiens, [email protected]

Hinter www.physicscentral.org ver-birgt sich ein neues Angebot der Ame-rican Physical Society APS mit demZiel, die Faszination und Bedeutungder Physik der Öffentlichkeit zu ver-mitteln. Das Motto der Seite lautet„Learn how your world works“, undwer möchte, kann sich mit Fragen zurAlltagsphysik direkt an „Dear Lou“wenden.

„The Particle Adventure“ ParticleAd-venture.org ist eine anschaulich undpädagogisch aufbereitete Einführung indie Elementarteilchenphysik auf po-pulärwissenschaftlichem Niveau.Diese Seite eignet sich für Schüler undLehrer ebenso wie für Studenten. Eineähnliche Website bietet auch DESYsKworkQuark www.desy.de/pr-info/Kworkquark.

Für die Öffentlichkeitsarbeit der Physi-ker ist das World Wide Web Gold wert.Hoffentlich werden Seiten wiewww.weihnachtsvorlesung.de vonHannoveraner Physikdoktoranden nichtzu historischen Dokumenten sondernauf regelmäßige, aktuelle Ereignisseführen.

Preiswerter Reisen mit der DeutschenBahn, das verspricht der Kartenfuchs www.kartenfuchs.de. Ersparnisse zwi-schen 25 und 65% sind hier gegenüberdem Normalpreis möglich. Keine Sorge,Holzbänke müssen Sie deswegennicht ertragen, und noch langsamerfahren die Züge auch nicht. Diese Web-site erleichtert es einfach, Reisegruppenzu bilden und somit zum Gruppenpreiszu fahren – was manchmal auch ganzunterhaltsam sein kann.

Klick ins Web

Max-Planck-Gesellschaft: Aufbruch in die Ginsparg-Ära, Verhaltenskodex für Forscher/Einbahnstraße...

Documents

Transcript of Max-Planck-Gesellschaft: Aufbruch in die Ginsparg-Ära, Verhaltenskodex für Forscher/Einbahnstraße...