Science

For 25 years now, PTB has been supporting the development of extreme ultraviolet lithography in Europe by characterizing optical coatings. Since 2019, this European technology has been used in the mass production of high-quality semiconductor components. With this application, the requirements placed on the quality of the measurements have once again significantly increased. To meet this challenge, a new and improved reflectometer has now been put into operation.

Ein in der PTB speziell für den Spurenfeuchtebereich entwickelter optischer Gassensor ermöglicht kalibrierfreie, SI-rückgeführte Messungen für Klimaforschung und Industrie.

Mit weltweit mehr als 100 Millionen Untersuchungen pro Jahr ist die Magnetresonanztomografie (MRT) das zweitwichtigste medizinische Bildgebungsverfahren nach dem Röntgen. Doch wer ein Implantat trägt, muss oftmals auf diese potenziell lebensrettende Diagnosemöglichkeit verzichten oder eine geringere Bildqualität in Kauf nehmen. Insbesondere aktive Implantate wie Herzschrittmacher und Neurostimulatoren können in Kombination mit einer MR-Untersuchung bei unvorsichtiger Anwendung zu gefährlichen Erwärmungen im Körper führen. In der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) wurde nun demonstriert, wie mit einer drahtlosen Kommunikation zwischen Implantat und Magnetresonanztomograf dieses Problem gelöst werden kann. Dies könnte Millionen von Patientinnen und Patienten helfen und die Arbeit des Krankenhauspersonals erheblich vereinfachen. Die Ergebnisse wurden in der Zeitschrift Magnetic Resonance in Medicine veröffentlicht.

Optische Atomuhren gelten als die Atomuhren der Zukunft. Sie „ticken“ bereits, aber noch ist die Einheit Sekunde durch Cäsium-Atomuhren definiert. Bei ihnen werden Cäsium-Atome durch Mikrowellenstrahlung angeregt, die Atome oder Ionen bei optischen Uhren dagegen durch optische Strahlung. Die häufigeren Schwingungen pro Zeiteinheit von Licht im Vergleich zur Mikrowelle erlauben eine Bestimmung der Frequenz dieser Atomuhren mit weit höherer Genauigkeit. Forschenden der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) ist es jetzt gelungen, einen entscheidenden Einflussfaktor auf diese Referenzfrequenz, die Temperatur der Umgebung, genau zu bestimmen. Das neue Verfahren beruht darauf, dass bereits kleinste Frequenzverschiebungen direkt mit der Temperatur korreliert sind. Dazu verglichen die Forscherinnen und Forscher zwei optische Atomuhren miteinander und konnten die Frequenz des Referenzübergangs von Strontium-Ionen mit dreifach höherer...

Can dark matter interact with photons and influence atomic structure? A case for optical atomic clocks: Two different types of such clocks were compared at the Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) within the scope of the Collaborative Research Center DQ-mat and the Cluster of Excellence QuantumFrontiers. It is the most accurate search for an interaction of ultralight dark matter with photons to date. Existing detection limits for a possible coupling have been improved by more than an order of magnitude through this work – over a wide range of dark matter particle mass. While no evidence of a dark matter coupling has been found, the work brings us closer to understanding the nature and potential interactions of dark matter. The results of the investigation have been published in the current issue of the journal Physical Review Letters.

In der PTB wurde ein System für die Synthese harzbasierter Nanokomposite entwickelt. Es gewährleistet die definierte und reproduzierbare Einstellung der gewünschten Materialzusammensetzung für den 3D-Druck medizinischer Phantome.

Der auch aufgrund der Klimaerwärmung zunehmende Bedarf an nachhaltiger Kühlung und Klimatisierung lässt die Nachfrage nach Kältemitteln weltweit steigen. Nach dem Verbot klimaschädlicher Fluorkohlenwasserstoffe (FCKW) und der schrittweisen Reduzierung ihrer noch immer schädlichen Ersatzstoffe wollen Forschende eine neue Generation von natürlichen und synthetischen Kühlmitteln mit geringem Treibhauspotenzial untersuchen. Dabei spielen auch die Sicherheitstechnik und der Explosionsschutz eine erhebliche Rolle. Dem widmen sich die Mitarbeitenden der neuen Forschungsgruppe „ExRef: Explosionsgefahren von Kältemitteln mit geringem Treibhauspotenzial“, deren Sprecher von der PTB gestellt wird. Sie ist eine von 13 Forschungsgruppen, die die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) im März 2023 eingerichtet hat. Die Gruppen erhalten insgesamt rund 48,6 Millionen Euro und werden maximal zweimal vier Jahre gefördert.

She comes from the coast, and soon she’ll see nothing but the sea for two whole months. We’re talking about Rieke Schäfer, who is 26 years young, and a doctoral student at the Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB). On 14 April 2023, she’ll be swapping her desk job and lab work for life on the high seas. Her new place of work will be a large research ship that is going to sail about 16 000 km across the Pacific. She’ll be sharing this rocking and rolling vessel with around 40 other researchers who will also be on board. They are going to work on a large variety of burning questions for two months. The question that interests Rieke Schäfer the most is this: How acidic is the ocean now? And how can we measure this even more accurately and reliably? This question has to do with how strongly global warming is affecting marine organisms – above all those that have calcium carbonate shells or build coral reefs. Rieke Schäfer is going to...

The world as a greenhouse – this is what is shown in the picture on the left: Solar radiation enters the Earth’s atmosphere without any hindrance and should normally leave it as heat. Unfortunately, this is impeded by the thickening “greenhouse roof” consisting of carbon dioxide and other gases. That is why the Earth is getting warmer – and our climate is doing so as well. In order to continuously measure the extent of the greenhouse effect, infrared measurement devices, so-called pyrgeometers, are used. The long-term reliability of these measurements has now been significantly improved. This has been made possible by calibrating the pygreometers with a new reference device developed by PTB, which is described in the current issue of the scientific journal Metrologia.