ETH-News

Seinen Doktor in Mathematik machte Raphael Steiner mit 21 Jahren. Jetzt fördert der Schweizerische Nationalfonds seine Forschung an der ETH Zürich auf dem Gebiet der Graphen-Theorie. Dabei geht es unter anderem um den Beweis einer über 80 Jahre alten Vermutung.

Der Marskern aus flüssigem Eisen ist kleiner und dichter als gedacht. Darüber gibt es eine Schicht aus flüssigem Mantelmaterial. Das schliessen ETH-Forscher aufgrund von seismischen Daten der Sonde InSight.

Die Schwerkraft hält die Erde in ihrer Umlaufbahn und uns auf dem Boden. Aus dem All bestimmen Satelliten die Beschleunigung infolge der Gravitationskraft der Erde.

Mit angewandter Mathematik findet Yunan Yang Lösungen für sogenannte inverse Probleme, die in der Seismologie, bei Wettervorhersagen oder beim maschinellen Lernen auftreten. Der Schlüssel zum Erfolg heisst optimaler Transport.

Dank eines starken Bebens auf dem Mars konnten Forschende der ETH Zürich die globale Dicke der Kruste des Planeten bestimmen. Im Durchschnitt ist die Marskruste mit 42 bis 56 Kilometern viel dicker als diejenige der Erde oder des Mondes.

Die Wirkung von Feinstaub auf Wolken ist eine der grössten Unsicherheiten in den Prognosen zum Klimawandel. Yu Wang erforscht mit Hilfe von maschinellem Lernen und Satellitendaten, die überraschende Rolle der winzigen Partikel in der Atmosphäre.

Seit Milliarden von Jahren gibt es Leben auf unserem Planeten. Stabilisierende Mechanismen haben dazu beigetragen, dass die Erde auch heute noch lebensfähig ist.

Wie sickert Wasser durch einen porösen Stein? Die Untersuchung dieser Frage mit einem mathematischen Modell war der Ausgangspunkt für das Forschungsgebiet von Barbara Dembin. Die Mathematikerin erarbeitet neue Erkenntnisse in der sogenannten Perkolationstheorie.

Nach zwei grossen Meteoriteneinschlägen auf dem Mars beobachteten Forschende erstmals ausserhalb der Erde seismische Wellen, die sich entlang der Oberfläche eines Planeten ausbreiteten. Die Daten der Marsbeben wurden von der Nasa-Sonde InSight aufgezeichnet und an der ETH Zürich analysiert. Sie liefern neue Erkenntnisse über die Struktur der Marskruste.

Als Mathematiker befasst sich Oliver Janzer mit Graphen. Darunter versteht man Gebilde aus Punkten, die miteinander verbunden sind oder nicht, wie beispielsweise die User von Facebook. Als ETH Fellow löst der junge Forscher jahrzehntealte mathematische Probleme.

Als Zahlentheoretikerin forscht Sarah Zerbes auf einem der ältesten, aber auch aktuellsten Gebiete der Mathematik. Ihre Arbeit ist eng verknüpft mit einem der grossen, mathematischen Probleme, für deren Lösung eine Million US-Dollar ausgesetzt sind.

Sylvain Lacroix forscht an den Grundlagen der Physik. Das ist spannend, doch gedanklich äusserst fordernd. Der theoretische Physiker befasst sich als Advanced Fellow am Institut für theoretische Studien ITS mit anspruchsvollen Gleichungen, die nur deshalb exakt lösbar sind, weil sie sehr viele Symmetrien aufweisen.

Forscher der ETH Zürich und der Universität Zürich konnten erstmals mithilfe seismischer Daten ins Innere des Mars blicken. Marsbeben, aufgezeichnet von der NASA-Sonde InSight, lieferten Informationen über die Struktur von Kruste, Mantel und Kern des Planeten.

Phobos und Deimos sind die Überreste eines grösseren Marsmondes, der vor 1 bis 2,7 Milliarden Jahren in Stücke gerissen wurde. Dies schliessen Forscher des Instituts für Geophysik der ETH Zürich, des Physik-Instituts der Universität Zürich, und das U.S. Navy Observatory aufgrund von Computersimulationen und seismischen Aufzeichnungen der Marsmission Insight.

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

Gesteinsplaneten und Gas- oder Eisriesen: Eine neue Theorie erklärt, warum sich das innere Sonnensystem so stark vom äusseren unterscheidet. Diese widerspricht gängigen Lehrmeinungen und wurde von einer internationalen Forschungsgruppe mit Beteiligung der ETH Zürich aufgestellt.

Das Seismometer der Nasa-Mission Insight, dessen Elektronik an der ETH Zürich gebaut wurde, zeichnet nicht nur Marsbeben auf, sondern reagiert erstaunlicherweise auch auf Sonnenfinsternisse: Zieht der Marsmond Phobos direkt vor der Sonne vorbei, kippt das Instrument ein wenig zur Seite. Der winzige Effekt könnte bei der Erforschung des Inneren des Planeten helfen.

Ein Teil des Materials, aus dem die Erde entstand, war Sternenstaub von roten Riesensternen. Dies fanden Forschende der ETH Zürich heraus. Sie können auch erklären, warum die Erde mehr von diesem Sternenstaub enthält als der weiter von der Sonne entfernte Planet Mars und die Asteroiden.

Die feste Oberfläche und das ausgeglichene Klima verdankt die Erde teilweise einem massereichen Stern in der Nähe der Sonne, als diese geboren wurde. Wären die radioaktiven Elemente dieses sterbenden Sterns nicht ins frühe Sonnensystem eingespeist worden, wäre unser Heimatplanet eine lebensfeindliche Eis- und Wasserwüste. Das ist das Ergebnis von Computersimulationen zur Planetenentstehung.

Astrophysiker von Universität und ETH Zürich zeigen, wie die Eismonde von Uranus entstanden sind. Ihr Ergebnis deutet darauf hin, dass solche potenziell bewohnbaren Welten im Universum viel häufiger vorkommen, als bisher angenommen.  

Unsere Sonne durchlief vor gut 4,5 Milliarden Jahren eine aktive Phase, während der sie viel stärker strahlte als heute. Dies schliessen Forschende aufgrund von Messungen, die sie an der ETH Zürich mit einem weltweit einzigartigen Instrument durchgeführt haben.

Mit einem Instrument am «Very Large Telescope» in Chile beobachteten Astronomen der ETH Zürich eine überraschende Vielfalt von Scheiben aus Gas und Staub bei jungen sonnenähnlichen Sternen. Die Daten helfen, die Entstehung von Planeten besser zu verstehen.

Von «Star Trek» inspiriert interessiert sich Judit Szulágyi seit ihrer Kindheit für Planeten und Galaxien. Heute gehört die ETH-Astrophysikerin laut Forbes in Europa zu den 30 einflussreichsten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern unter 30 Jahren. Im Video erzählt sie, wie sie mit Computersimulationen die Entstehung von Riesenplaneten erforscht und warum sie diesen Weg überhaupt eingeschlagen hat.

Wenn ein Meteorit durchs All fliegt, hinterlässt die Sonnenstrahlung auf seiner äussersten Schicht Spuren. Ein Team um ETH-Forscher Antoine Roth hat eine neue Analysetechnik entwickelt, die solche Spuren aufdeckt und eine Rekonstruktion der Weltraumfahrt des Meteoriten ermöglicht.

Asteroiden schlagen nicht in regelmässigen Zeitabständen gehäuft auf der Erde ein wie bisher vermutet. Zu diesem Schluss kommen Erdwissenschaftler der ETH Zürich und der schwedischen Universität Lund. Sie analysierten Einschlagkrater, die in den letzten 500 Millionen Jahren entstanden sind, und konzentrierten sich dabei auf präzis datierte Ereignisse.

Junge Planeten werden aus Gas und Staub gebildet. Um herauszufinden, was bei ihrer Geburt genau passiert, simulierten Forschende der ETH Zürich sowie der Universitäten von Zürich und Bern unterschiedliche Szenarien am Schweizer Supercomputerzentrum (CSCS).  

ETH-Forschende haben die Sternbildung in weit entfernten Galaxien untersucht und eine unerwartete Entdeckung gemacht: Ein heute bestehender Zusammenhang zwischen dem Anteil schwerer chemischer Elemente in einer Galaxie und der Rate, mit der in dieser Galaxie neue Sterne entstehen, war vor zehn Milliarden Jahren noch nicht gültig. Diese Beobachtung hilft Wissenschaftlern  aufzudecken, wie über Jahrmilliarden Galaxien mit ihren Sternen und Planeten geformt wurden.

Im Zentrum der meisten Galaxien steckt ein Schwarzes Loch. Die meisten dieser Schwarzen Löcher haben im Vergleich zu ihrer Galaxie nur wenig Masse. ETH-Forscher haben nun ein besonders massereiches Schwarzes Loch entdeckt. Es ist offenbar so schnell gewachsen, dass die Heimatgalaxie im Wachstum nicht mithalten konnte. Dies stellt bisherige Überlegungen zur Entwicklung von Galaxien infrage.

Astronomen der ETH Zürich haben die Existenz eines jungen, gasförmigen Riesenplaneten bestätigt. Dieser liegt noch immer mitten in einer Scheibe aus Gas und Staub, die seinen Mutterstern umgibt. Damit können Wissenschaftler erstmals die Planetenentstehung in einem sehr frühen Stadium direkt untersuchen.

Vor über 150 Jahren entdeckte William Thomson, der spätere Lord Kelvin, den magnetoresistiven Effekt, mit dessen Hilfe heute Sensoren die Autoraddrehzahl messen oder die Kompassnavigation und Robotersteuerungen ermöglichen. Jetzt haben ETH-Materialwissenschaftler eine neue Art Magnetowiderstand gefunden, der weitere Erkenntnisse in der Grundlagenforschung verspricht und sich dereinst vielleicht auch praktisch anwenden lässt.

Ursula Kellers Spezialgebiet sind ultrakurze Laserpulse. Zusammen mit ihrer Gruppe entwickelt die ETH-Professorin zurzeit neue Messtechniken und neuartige Halbleiterlaser, für den es Anwendungen in jedem Haushalt geben könnte. Für ihre Leistungen erhält Ursula Keller am 13. Mai 2015 in Kalifornien einen renommierten Preis, den OSA Charles H. Townes Award.

Gleiche Ladungen stossen sich normalerweise ab. Nicht so an der Grenzfläche zwischen Luft und Wasser. Hier haben ETH-Forscher bei Nanopartikeln ein ungewöhnliches Phänomen beobachtet und eine Erklärung dafür gefunden.

Im Labor von Jonathan Home halten raumfüllende Apparaturen winzige Ionen gefangen, um diese in spezielle Quantenzustände zu versetzen – vielleicht ein erster Schritt zum Bau eines Quantencomputers.

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

Mit einer Kombination aus Festkörperphysik und Quantenoptik erzeugen ETH-Forscher im Labor neuartige Vielteilchen-Zustände, für die es bisher keine theoretische Erklärung gibt. Die Experimente könnten eventuell ein erster Schritt zur Entwicklung von Quantencomputern auf der Basis von Photonen sein.

Starke Eruptionen auf der Sonne können auf der Erde Kommunikations- und Stromnetze lahm legen. ETH-Physiker zeigen, wie die gigantischen Ausbrüche entstehen, und legen damit einen Baustein für künftige Voraussagen.

In Experimenten mit dem «Wundermaterial» Graphen konnten ETH-Forscher ein Phänomen nachweisen, das ein russischer Physiker vor über 50 Jahren vorhergesagt hatte. Sie untersuchten eine Schichtstruktur, von der sich die Fachleute ungeahnte Möglichkeiten erhoffen.

Über zehn Millionen Dollar bezahlten Google und der amerikanische Rüstungskonzern Lockheed Martin für einen Quantenrechner, von dem man nicht weiss, was er kann. Wie sich solche Geräte richtig testen lassen, hat ein Team unter der Leitung von ETH-Professor Matthias Troyer untersucht und dabei für Wirbel gesorgt.

Wer garantiert, dass teures Olivenöl nicht gefälscht oder gepanscht wurde? Ein unsichtbares Etikett, entwickelt von ETH-Forschern, könnte diese Aufgabe erfüllen. Das Label besteht aus winzigen, magnetischen DNA-Partikeln, die in einer Silikonhülle verpackt und dem Öl beigemischt werden.

Heisser Schaum könnte Kriminelle künftig in die Flucht schlagen, wenn sie einen Geldautomaten beschädigen. ETH-Forscher haben eine Folie entwickelt, die bei Zerstörung heftig reagiert. Vorbild war ein Käfer, der Angreifer mit einer Gasexplosion vertreibt.

Europa kann eine erhebliche Verknappung der Erdgas-Lieferungen verkraften, vorausgesetzt die Verteilstrategie ist fair. In einem Modell zeigen ETH-Forscher, wie das Pipeline-Netz Ausfälle am besten abfedern kann.