Ausgabe 43, Mai 2014 - Schweizerische Physikalische Gesellschaft

Transcription

Nr. 43
Mai 2014
SPG MITTEILUNGEN
COMMUNICATIONS DE LA SSP
60 Years of Science for Peace
CERN celebrates in 2014 its 60th anniversary.
The Swiss national event will take place in
the context of our Annual Meeting. The program of the ceremony and more information
can be found on p. 26.
Annual Meeting of the
Swiss Physical Society
30 June - 2 July 2014 · Uni Fribourg
General information: p. 12, preliminary program: p. 15
Einen Bericht über die Forschungsstation auf dem Jungfraujoch und
ihre langjährigen Untersuchungen atmosphärischer Phänomene finden Sie auf S. 47.
The PSI celebrated this year the 40th anniversary of its proton accelerator. Read more on p. 32
SPG Mitteilungen Nr. 43
Inhalt - Contenu - Contents
Jahrestagung der SPG in Fribourg, 30.06. - 02.07.2014 - Réunion annuelle de la SSP à Fribourg, 30.06. - 02.07.2014
Vorwort - Avant-propos
Preisverleihungen, Generalversammlung - Cérémonies de remise des prix, Assemblée générale
Informationen für die Mitglieder - Informations pour les membres
Allgemeine Tagungsinformationen - Informations générales sur la réunion
Vorläufige Programmübersicht - Résumé préliminaire du programme
Aussteller - Exposants
20th Swiss Physics Olympiads, Aarau 2014: a ticket for Kazakhstan !
Progress in Physics (41): Electron Cyclotron Masers: from plasma physics to NMR spectroscopy applications
Progress in Physics (42): Exotic States at the Edge: Majorana Fermions and Parafermions
Milestones in Physics (4): PSI’s High Intensity Proton Accelerator - A Versatile Facility Celebrates its 40th Anniversary
Meilensteine der Physik (5): Die ersten Jahre nach der Entdeckung des Quanten-Hall-Effekts
Physik und Gesellschaft: Deutsch muss Wissenschaftssprache bleiben!
Physics and Society: Challenges for the Global and Swiss Energy Sector
Bericht von den Journées de Réflexion der SATW
Die Internationale Hochalpine Forschungsstation auf Jungfraujoch
History of Physics (11): 1946-1960: Une période difficile pour la physique genevoise (part 1)
Bücherecke - Le coin aux livres
Le théâtre pour vulgariser la physique !
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Vorstandsmitglieder der SPG / Membres du Comité de la SSP
Physikausbildung und -förderung /
Education et encouragement à la physique
Dr. Hans Peter Beck, Uni Bern, hans.peter.beck@cern.ch
Dr. Tibor Gyalog, Uni Basel, tibor.gyalog@unibas.ch
Präsident / Président
Dr. Andreas Schopper, CERN, Andreas.Schopper@cern.ch
Vize-Präsident / Vice-Président
Prof. Minh Quang Tran, EPFL-CRPP, minhquang.tran@epfl.ch
Geschichte der Physik / Histoire de la Physique
Prof. Jan Lacki, Uni Genève, jan.lacki@unige.ch
Sekretär / Secrétaire
Dr. MER Antoine Pochelon, antoine.pochelon@epfl.ch
Physik der Erde, Atmosphäre und Umwelt /
Physique du globe et de l'environnement
Dr. Stéphane Goyette, Uni Genève, stephane.goyette@unige.ch
Kassier / Trésorier
Dr. Pascal Ruffieux, EMPA, pascal.ruffieux@empa.ch
SPG Administration / Administration de la SSP
Kondensierte Materie / Matière Condensée (KOND)
Prof. Christian Rüegg, PSI & Uni Genève, christian.rueegg@psi.ch, christian.rueegg@unige.ch
Allgemeines Sekretariat (Mitgliederverwaltung, Webseite, Druck, Versand, Redaktion Bul/
Secrétariat générale (Service des membres, internet, impression, envoi, rédaction Bulletin
letin & SPG Mitteilungen)
Angewandte Physik / Physique Appliquée (ANDO)
Dr. Stephan Brunner, EPFL-CRPP, stephan.brunner@epfl.ch
& Communications de la SSP)
S. Albietz, SPG Sekretariat, Departement Physik,
Klingelbergstrasse 82, CH-4056 Basel
Tel. 061 / 267 36 86, Fax 061 / 267 37 84, sps@unibas.ch
Astrophysik, Kern- und Teilchenphysik /
Astrophysique, physique nucléaire et corp. (TASK)
Prof. Martin Pohl, Uni Genève, martin.pohl@cern.ch
Buchhaltung / Service de la comptabilité
F. Erkadoo, SPG Sekretariat, Departement Physik,
Klingelbergstrasse 82, CH-4056 Basel
Tel. 061 / 267 37 50, Fax 061 / 267 13 49, francois.erkadoo@unibas.ch
Theoretische Physik / Physique Théorique (THEO)
Prof. Gian Michele Graf, ETH Zürich, gmgraf@phys.ethz.ch
Physik in der Industrie / Physique dans l‘industrie
Dr. Kai Hencken, ABB Dättwil, kai.hencken@ch.abb.com
Protokollführerin / Greffière
Edith Grüter, edith.grueter@epfl.ch
Atomphysik und Quantenoptik /
Physique Atomique et Optique Quantique
Prof. Antoine Weis, Uni Fribourg, antoine.weis@unifr.ch
Wissenschaftlicher Redakteur/ Rédacteur scientifique
Dr. Bernhard Braunecker, Braunecker Engineering GmbH,
braunecker@bluewin.ch
Impressum:
Die SPG Mitteilungen erscheinen ca. 2-4 mal jährlich und werden an alle Mitglieder abgegeben.
Abonnement für Nichtmitglieder:
CHF 20.- pro Jahrgang (Inland; Ausland auf Anfrage), incl. Lieferung der Hefte sofort nach Erscheinen frei Haus. Bestellungen
bzw. Kündigungen jeweils zum Jahresende senden Sie bitte formlos an folgende Adresse:
Verlag und Redaktion:
Schweizerische Physikalische Gesellschaft, Klingelbergstr. 82, CH-4056 Basel, sps@unibas.ch, www.sps.ch
Redaktionelle Beiträge und Inserate sind willkommen, bitte wenden Sie sich an die obige Adresse.
Namentlich gekennzeichnete Beiträge geben grundsätzlich die Meinungen der betreffenden Autoren wieder. Die
SPG übernimmt hierfür keine Verantwortung.
Druck:
Werner Druck & Medien AG, Kanonengasse 32, 4001 Basel
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Communications de la SSP No. 43
Jahrestagung der SPG in Fribourg, 30.06. - 02.07.2014
Réunion annuelle de la SSP à Fribourg, 30.06. - 02.07.2014
Vorwort
Avant-propos
Nach 18 Jahren kehrt die SPG nach Fribourg zurück und
veranstaltet ihre Jahrestagung im modernen "Pérolles 2"
Gebäude der Universität Fribourg, welche dieses Jahr ihr
125-jähriges Bestehen feiert. Es beteiligen sich CHIPP
(Schweizerisches Institut für Teilchenphysik), NCCR MUST,
Association MaNEP (hervorgegangen aus dem früheren
NCCR MaNEP) sowie die Schweizer Gesellschaft für Neutronenstreuung (SGN) an unserer Tagung.
Après 18 années, la SSP revient à Fribourg et tiendra sa
réunion annuelle dans le nouveau bâtiment "Pérolles 2"
de l'Université de Fribourg, qui fête cette année son 125e
anniversaire. Participent aussi à notre conférence l’Institut
suisse de physique des particules CHIPP, le Pôle de Recherche National MUST, l’Association MaNEP (issue de l'ex
PRN MaNEP) et la Société suisse pour la diffusion des neutrons (SSDN).
Dieses Jahr werden wir zudem im Rahmen dieser Jahrestagung eine Jubiläumsfeier zum 60 jährigen Bestehen des
CERN durchführen. Das Programm umfasst u.a. einen öffentlichen Vortrag "The Higgs boson and our life" von Fabiola Gianotti am Montagabend, sowie den Besuch des
CERN Generaldirektors Rolf Heuer am Mittwochmittag mit
einem Beitrag zu "60 Years of Science for Peace".
Cette année verra aussi la célébration de l'anniversaire des
60 ans du CERN à l’occasion de cette réunion annuelle.
Le programme comprend, entre autres, une conférence publique donnée par Fabiola Gianotti sur "Le boson de Higgs
et notre vie" le lundi soir, ainsi que la visite du Directeur
général du CERN, Rolf Heuer, le mercredi après-midi avec
un exposé sur "60 ans de science pour la paix".
Im Folgenden finden Sie die wichtigsten Tagungsinformationen sowie eine vorläufige Programmübersicht. Das
definitive Programm wird in Kürze auf der SPG-Webseite
verfügbar sein. In diesem Sinne hoffen wir auf eine rege
Beteiligung an der diesjährigen Tagung und freuen uns auf
Ihren Besuch.
Vous trouverez les principales informations sur la conférence ainsi qu’un aperçu du programme préliminaire
ci-dessous. Le programme définitif sera disponible prochainement sur le site de la SSP. Nous espérons avoir une
participation soutenue à la conférence de cette année avec
ce programme stimulant et nous nous réjouissons de votre
visite.
Preisverleihungen - Cérémonies de remise des prix
Université de Fribourg, Pérolles II, Hörsaal-Salle 002
SPG Preise, CHIPP Preis, SGN Preis Prix de la SSP, CHIPP, SSDN
Preise für die besten Poster Prix pour les meilleurs posters
Dienstag 01. Juli 2014, 11:30h Mardi 1 juillet 2014, 11:30h
Mittwoch 02. Juli 2014, 11:30h Mercredi 2 juillet 2014, 11:30h
sowie Ehrung der IYPT Gewinner 2013 et honneurs aux gagnants de l'IYPT 2013
Generalversammlung 2014 - Assemblée générale 2014
Mittwoch 02. Juli 2014, 11:45h - Mercredi 2 juillet 2014, 11:45h
Université de Fribourg, Perolles II, Hörsaal 002
Traktanden
Ordre du jour
2.
3.
4.
Protokoll der Generalversammlung vom
5. September 2013
Kurzer Bericht des Präsidenten
Projekte
Rechnung 2013, Revisorenbericht
5.
6.
7.
8.
9.
Statutenanpassung
Neue Sektion
Wahlen
Neues Ehrenmitglied
Diverses
Procès-verbal de l'assemblée générale du 5
septembre 2013
Bref rapport du président
Projets
Bilan 2013, rapport des vérificateurs des
comptes
Modification des Statuts
Nouvelle section
Elections
Nouveau membre d'honneur
Divers
1.
3
Statistik - Statistique
Neue Mitglieder 2013 Nouveaux membres en 2013
• Département de Physique, Université de Fribourg,
1700 Fribourg
• Departement Physik, Universität Basel, 4056 Basel
• Departement Physik, ETH Zürich, 8093 Zürich
• EMPA, 8600 Dübendorf
• Lab. de Physique des Hautes Energies (LPHE), EPFL,
1015 Lausanne
• Paul Scherrer Institut, 5332 Villigen PSI
• Physik-Institut, Universität Zürich, 8057 Zürich
• Section de Physique, Université de Genève, 1211 Genève 4
Bartels-Rausch Thorsten, Chételat Nathalie, Divitt Shawn,
Eggenberger Andreas, Franke Beatrice, Glaus Seraina,
Gotsmann Bernd, Hähner Urs, Hochstrasser Michael, Hofer Patrick, Hofmann Cornelia, Joos Franco, Kammerlander
Philipp, Kaufmann Tobias, Koppenburg Patrick, Kreis Carla,
Küng Reto, Lang Stephanie, Lapin Zachary, Legner Markus, Lopez-Mago Dorilian, Menges Fabian, Merle Antoine,
Natterer Fabian Donat, Pascua Gwendolyne Banasan, Porath Ron, Rösch Markus, Tran Minh Quang, von der Schmitt
Hans
C) Studentenfachvereine
• AEP - Association des Etudiant(e)s en Physique, Université de Genève, 1211 Genève 4
• Fachschaft Physik und Astronomie, Universität Bern,
3012 Bern
• Fachschaft Physique, Université de Fribourg, 1700 Fribourg
• Fachverein Physik der Universität Zürich (FPU),
8057 Zürich
• FG 14 (Fachgruppe für Physik-, Mathematik- und Versicherungswissenschaft), Universität Basel, 4056 Basel
• Les Irrotationnels, EPFL, 1015 Lausanne
• Verein der Mathematik- und Physikstudierenden an
der ETH Zürich (VMP), 8092 Zürich
Ehrenmitglieder - Membres d'honneur
Prof. Hans Beck (2010)
Dr. J. Georg Bednorz (2011)
Prof. Jean-Pierre Blaser (1990)
Prof. Jean-Pierre Borel (2001)
Prof. Jean-Pierre Eckmann (2011)
Prof. Charles P. Enz (2005)
Prof. Hans Frauenfelder (2001)
Prof. Jürg Fröhlich (2011)
Prof. Hermann Grunder (2001)
Prof. Hans-Joachim Güntherodt (2010)
Dr. Martin Huber (2011)
Prof. Verena Meyer (2001)
Prof. K. Alex Müller (1991)
Prof. Hans Rudolf Ott (2005)
Prof. T. Maurice Rice (2010)
Prof. Louis Schlapbach (2010)
Verteilung der Mitgliedskategorien Répartition des catégories de membres
(31.12.2013)
Assoziierte Mitglieder - Membres associés
A) Firmen
B) Universitäten, Institute
• Albert-Einstein-Center for Fundamental Physics, Universität Bern, 3012 Bern
• CERN, 1211 Genève 23
• Centre de Recherches en Physique des Plasmas
(CRPP), EPFL, 1015 Lausanne
4
Ordentliche Mitglieder
Doktoranden
Studenten
Doppelmitglieder DPG, ÖPG oder APS
Doppelmitglieder PGZ
Mitglieder auf Lebenszeit
Assoziierte Mitglieder
Bibliotheksmitglieder
Ehrenmitglieder
Beitragsfreie (Korrespondenz)
Total
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55
57
159
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19
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Jahresbericht 2013 des Präsidenten - Rapport annuel 2013 du président
In 2013 the Swiss Physical Society was once more very active in organizing and in participating in a variety of projects
and events with the aim to intensify the relations between
universities, research centres and industry, and to promote
networking with young students and teachers throughout
Switzerland. Examples of such events briefly summarised
in the following are the annual meeting of our society, an
executive board meeting at the Forschungsstation Jungfraujoch, a Young Physicists Forum (YPF) workshop at
Magglingen, a joint symposium with the Physikalische Gesellschaft Zürich (PGZ), and two teachers training courses
with visits to CERN. Another issue to which the society puts
particular emphasis is the communication with its members, partners and the Swiss physics community at large,
by means of publishing its bulletin the "SPG Mitteilungen"
as well as disseminating information via its web site.
eral Office for Sport (BASPO/OFSPO). About 40 physics
students from Swiss universities attended the event. The
goal of the Forum is to encourage communication among
the various physics student societies together with senior
physicists, members of the SPS, as well as creating a platform to discuss topics of common interest and organise a
variety of events such as seminars and visits.
As in previous years, the SPS has organised on 20 November in collaboration with the Physikalische Gesellschaft
Zürich PGZ, and in cooperation with the YPF, a joint symposium with the topic of "Careers for Physicists". Students
and young physicists had the opportunity to listen and to
discuss career opportunities with experienced university
colleagues.
Another continuous endeavour of the SPS is to improve the
contact between teachers and organizers of training courses for secondary school teachers. In view of this year’s discovery of the Higgs particle, two main events were organized in particle physics. A first teachers training program
took place in March in Bern in conjunction with a visit at
CERN in June. Following the positive echo and success of
the first event, a second two-day event followed in November at CERN. These courses triggered a "Matura Arbeit" at
the Kantonsschule Sursee (LU). The events were supported
by the SPS, CERN and the AGORA programme of the SNF.
In order to enlarge this kind of outreach to all domains of
physics, similar courses and visits will be organised over
the next years in other fields of modern physics to bring
teachers closer to the forefront of research and to share
with them enthusiasm for physics. In 2014 "Modern Topics in Condensed Matter Physics" will be the theme of the
event.
This year's Annual Meeting took place in Linz on 3-6 September 2013 and was jointly organized by the Austrian
and Swiss Physics-, Astronomy and Astrophysics- Societies (ÖPG, SPS, ÖGAA, SSAA). The collaboration with
the Austrian colleagues was very fruitful and all societies
contributed to the excellent atmosphere of the meeting.
Highlights of the conference were the opening talk by Mildred Dresselhaus (former adviser to President Clinton) and
the public lecture by Serge Haroche (Nobel Prize laureate
2012). The high quality of the scientific contributions was
also reflected by the nine, very well attended plenary talks
that covered a large variety of physics topics. Overall more
than 550 people, with a total of 400 contributing talks and
posters, attended the conference. The interest of our industrial partners in this event was once more demonstrated
by a record attendance of 27 exhibitors. As every year, the
annual meeting was also the occasion to hold the General
Assembly and to celebrate the winners of the SPS awards
in General Physics, Condensed Matter Physics and Applied Physics. Moreover three poster prizes were awarded,
which had to be selected from a total of 116 exhibits. The
annual SPS meeting in 2014 will be held in Fribourg from 30
June - 2 July, jointly with the NCCR MUST, the Association
MaNEP and the Swiss Institute of Particle Physics CHIPP.
In 2013 the SPS was once more involved in the Swiss Physic
Olympiad (SwissPhO) by awarding 4 prizes. The final round
of the SwissPhO took place on March 23-24 in Aarau at the
Neue Kantonsschule. The competition was held between
twenty-six students from Switzerland and Liechtenstein.
The event was yet another opportunity to strengthen contact with offspring and teachers in a nice and stimulating
climate, and often represents the first successful contact of
the SPS with future physicists. For the first time, Switzerland and Liechtenstein will organise the International Physics Olympiad in 2016 (typically 400 participants from 95
countries), which will require additional organisational and
scientific forces to be involved.
The SPS executive board meets on a bi-monthly basis,
usually at the SCNAT in Bern. This year, to foster our relation to partner organisations, a special extended board
meeting took place on 14-15 June at the Forschungsstation
Jungfraujoch. Martin Huber, president of the SCNAT-commission HFSJG (Hochalpine Forschungsstation Jungfraujoch und Gornergrat) kindly introduced the board members
to the activities of the high altitude laboratory and Erwin
Flückiger, president of the International Foundation for the
Research Station offered a guided tour of the experimental
installations in the Sphinx-observatory. The board took the
opportunity at this extended meeting to review the mandate
of our Society and to initiate future projects, in particular in
relation to promoting young academics.
Effective communication within and across the various sections of our society is assured by publication of the highly
appreciated bulletin, the "SPG Mitteilungen", and by deferring regularly up-to-date information and news over the
SPS web-site. The Mitteilungen appear three times per
year, disseminating information about the activities of the
society and the executive board, giving reports on the ongoing projects and reviewing scientific progress in a variety
of areas of physics with rubrics like Progress in Physics,
Physics Anecdotes, Physics and Society and History of
Physics.
The Young Physicists Forum YPF, also represented in the
executive committee as a commission of SPS, organized
a very successful meeting on "Physics and Sport" at Magglingen on 17 and 18 May in cooperation with the Fed5
SPS is a member organization of the Swiss Academy of
Science SCNAT and part of the platform Mathematics, Astronomy and Physics MAP. We also maintain strong links
with the Swiss Academy of Engineering Science SATW. The
many activities of the Swiss Physical Society, like those
summarised above, could only be carried through thanks
to the continuous organizational and financial support of
SCNAT. The society made best use of the allocated funds
and could once more close its budget with a balanced account for 2013.
Andreas Schopper, SPS President
Protokoll der Generalversammlung vom 05. September 2013 in Linz
Protocole de l'assemblée générale du 5 septembre 2013 à Linz
Traktanden
1. Protokoll der Generalversammlung vom 21.6.2012
2. Bericht des Präsidenten
3. Projekte
4. Rechnung 2012 & Revisorenbericht
5. Wahlen
6. Diverses
strebt, die SPG stets noch attraktiver zu gestalten und weitere Mitglieder zu gewinnen.
3. Projekte
•Das von PD Dr. Hans Peter Beck (Universität Bern /
CERN) initiierte erste Deutschschweizer Lehrerprogramm am CERN wurde in Zusammenarbeit mit www.
teilchenphysik.ch sowie mit fachlicher und finanzieller
Unterstützung von CERN und der SPG ermöglicht. Einen ausführlichen Bericht finden Sie auf Seite 58 der
"SPG Mitteilungen" Nr. 40.
Ein gleicher Fortbildungskurs mit CERN-Besuch findet
am 8./9. November 2013 für Deutschschweizer Lehrer/
innen statt. In regelmässigen Abständen werden weitere
Programme mit anderen Schwerpunkten folgen.
•Auch dieses Jahr verlieh die SPG Preise für die drei
besten Forschungsarbeiten und dankt den Sponsoren.
Unter dem Vorsitz von Prof. Louis Schlapbach ermittelte
das SPG-Preiskomitee folgende Gewinner:
Allgemeine Physik (ABB): Titus Neupert; Kondensierte
Materie (IBM Research): Jelena Klinovaja; Angewandte
Physik (OC Oerlikon): Iris Crassee.
•Ab 2014 wird es einen vierten Preis geben, gestiftet vom
Eidgenössischen Institut für Metrologie METAS für die
beste Arbeit mit Bezug zur Metrologie.
•Seit 2012 wird der von "European Physics Letters"(EPL)
gestiftete "Best Poster Award" verliehen.
•Im Rahmen der Nachwuchsförderung unterstützte die
SPG wiederum die "Swiss Physics Olympiads" und das
"Swiss Young Physicists Tournament".
•Die Modernisierung des SPG-Kommunikationssystems
ist im Gange. Besuchen Sie unsere Webseite http://
www.sps.ch. Der Vorstand freut sich über jede Rückmeldung !
•Nächstes Jahr wird die SPG-Jahrestagung gemeinsam
mit den NCCR und CHIPP in Fribourg stattfinden, nämlich vom Montag, 30. Juni bis Mittwoch, 2. Juli 2014.
•Im Jahr 2015, dem "International Year of Light", wird die
SCNAT ihr 200jähriges Jubiläum feiern, zu dem die SPG
einen Beitrag leisten wird.
Der Präsident, Andreas Schopper, eröffnet die Generalversammlung um 12:40 Uhr. Stimmenzähler ist Antoine
Pochelon. Die anwesenden fünfzehn stimmberechtigten
Mitglieder sind damit einverstanden, das Traktandum "Projekte" statt an fünfter schon an dritter Stelle zu behandeln.
1. Protokoll der letzten GV vom 21.6.2012 in Zürich
Das auf Seiten 5 und 6 der "SPG-Mitteilungen Nr. 40" im
Juli 2013 veröffentlichte Protokoll wird einstimmig und
kommentarlos genehmigt.
2. Bericht des Präsidenten
Hauptanlass im vergangenen Vereinsjahr war am 21./22.
Juni 2012 die Jahrestagung an der ETH Zürich-Hönggerberg, organisiert von der SPG, den vier Forschungs-Kompetenzzentren (NCCR) MaNEP, MUST, Nano und QSIT
sowie der Schweiz. Gesellschaft für Kristallografie. Das
Programm war ziemlich gedrängt mit rund 550 Teilnehmenden, 6 Plenarvorträgen, 237 Beiträgen verteilt auf 14
Parallel-Sitzungen, sowie 170 Postern und 21 Ausstellern.
Speziell erwähnt seien an dieser Stelle die erfolgreichen Sitzungen der neu gegründeten Sektion "Physik der Erde, Atmosphäre und Umwelt" und zum Jubiläum der Kristallografie "100 Years of Diffraction". Mehr über die Jahrestagung
2012 steht in den "SPG Mitteilungen" Nr. 38 auf Seite 3.
Gemeinsam mit der "Physikalischen Gesellschaft Zürich"
organisierte die SPG die Tagung "Die allgemeine Relativitätstheorie und ihre Anwendungen".
Der erste Workshop des "Young Physicists Forum" (YPF),
einer SPG-Kommission, fand in Magglingen statt zum Thema "Physik und Sport". Mehr darüber finden Sie in den
"SPG-Mitteilungen" Nr. 40 auf Seite 46, und der vollständige Jahresbericht des Präsidenten ist auf Seite 5 aufgeführt.
4. Rechnung 2012 & Revisorenbericht
Der Kassier, Pascal Ruffieux, präsentiert und erläutert die
Jahresrechnung 2012, welche detailliert in den "SPG-Mitteilungen Nr. 40" auf Seite 7 veröffentlicht worden ist. Sie
schliesst mit einem Gewinn von CHF 21'276.26 und einem
Vereinsvermögen von CHF 63'883.13.
Die Revisoren Prof. Dr. Philipp Aebi und Dr. Pierangelo Grö-
Die Mitgliederzahl beträgt derzeit 1'256, davon sind 19
Assoziierte Mitglieder (Institutionen). Der Vorstand ist be6
Susanne Johner (IBM Research) wird nach fünf Jahren als
Protokollführerin von Edith Grüter (EPF Lausanne) abgelöst.
ning danken dem Kassier für die gute Rechnungsführung
und empfehlen der Generalversammlung, die Jahresrechnung 2012 zu genehmigen und den Vorstand zu entlasten.
Dies geschieht einstimmig und ohne Diskussion.
6. Diverses
Ein Mitglied beklagt, dass ein Autor ohne institutionelle
Bindung keine Unterstützung bei der Publikation von wissenschaftlichen Artikeln erfahre. Mittlerweile habe er das
genaue Vorgehen mühsam selbst herausgefunden. Der
Präsident, Andreas Schopper, bittet ihn, dieses Thema ausserhalb der GV zu besprechen, weil diese Diskussion den
Rahmen der GV sprenge.
5. Wahlen
Der Präsident dankt den zurücktretenden Vorstandsmitgliedern Dr. Ivo Furno (EPFL, SPG-Sektion Angewandte Physik) und Dr. Christophe Rossel (IBM Research, SPG-Vizepräsident) für Ihren langjährigen Einsatz. In corpore werden
einstimmig gewählt:
•Vizepräsident (neu): Prof. Dr. Minh Quang Tran, EPF
Lausanne
•Angewandte Physik (neu): Dr. Stephan Brunner, EPF
Lausanne
•Physikausbildung & -förderung (neu): Dr. Hans Peter
Beck, Universität Bern (zusammen mit Dr. Tibor Gyalog,
Universität Basel / bisher)
Der Präsident dankt den Anwesenden für ihr Erscheinen
sowie den Delegierten und seinen Vorstandskollegen für
Ihren Einsatz und die gute Zusammenarbeit.
Ende der Generalversammlung: 13:20 Uhr.
Die übrigen Vorstandsmitglieder bleiben für ihre restliche
Amtszeit unverändert.
Linz, 05. September 2013
Die Protokollführerin: Susanne Johner
Zum "Delegierten SCNAT" ernennt der Vorstand Dr. Christophe Rossel (IBM Research), der Prof. Dr. Thomas A.
Jung (PSI / Universität Basel) ersetzt.
Mass spectrometers for vacuum, gas, plasma and surface science
Instruments
for Advanced Science
Precision Gas Analysis
Thin Film Surface Analysis
Instruments for residual gas analysis (RGA)
Evolved gas analysis
TPD/TPR
Vacuum process monitoring
E
info@hiden.co.uk
T
Static and dynamic SIMS
Chemical composition & depth profiling
SIMS for FIB including bolt-on modules
& integrated SIMS-on-a-Flange
Choice of primary ions
Complete SIMS workstations
+44 (0) 1925 445 225
7
Plasma Characterisation
EQP ion mass and energy analyser
RF, DC, ECR and pulsed plasma
Neutrals and neutral radicals
Time resolved analysis
HPR-60 extends analyses to atmospheric
pressure processes
Jahresrechnung 2013 - Bilan annuel 2013
Bilanz per 31.12.2013
Umlaufsvermögen
Postscheckkonto
Bank - UBS 230-627945.M1U
Debitoren - Mitglieder
Debitoren - SCNAT/SATW u.a.m.
Transitorische Aktiven
Aktiven
Passiven
73369,30
7856,71
3280,00
41725,25
872,75
Anlagevermögen
Beteiligung EP Letters
Mobilien
15840,00
1,00
Fremdkapital
Mobiliar
Mitglieder Lebenszeit
Transitorische Passiven
1,00
60424,50
20371,80
Eigenkapital
Vefügbares Vermögen
63883,13
Total Aktiven/Passiven
Verlust
Total
142945,01
1735,42
144680,43
Verfügbares Vermögen per 31.12.13 nach Verlustzuweisung
144680,43
62147,71
Erfolgsrechnung per 31.12.2013
Aufwand
Gesellschaftsaufwand
EPS - Mitgliederbeitrag
SCNAT - Mitgliederbeitrag
SATW - Mitgliederbeitrag
144680,43
Ertrag
15108,58
8470,00
1750,00
SCNAT Verpﬂichtungskredite
SPG Jahrestagung
Schweizer Physik Olympiade
SCNAT Nachwuchsförderung: SPG Schulevent 2013
SCNAT Nachwuchsförderung: YPF Workshop Physik und Sport
SCNAT/SPG Bulletin
SCNAT Periodika (SPG-Mitteilungen, Druckkosten)
SCNAT Int. Young Phys. Tournament
29442,75
4000,00
3332,45
4892,80
6545,00
20317,60
5000,00
Betriebsaufwand
Löhne
Sozialleistungen
Porti/Telefonspesen/WWW- und PC-Spesen
Versand (Porti Massensendungen)
Unkosten
Büromaterial
Bankspesen
Debitorenverluste Mitglieder
Debitorenverlust SCNAT/SATW u.a.m.
Sekretariatsaufwand extern
11909,76
1809,85
721,35
7210,84
5917,81
265,00
72,00
3690,00
10593,95
11165,00
Ertrag
Mitgliederbeiträge
Inserate/Flyerbeilagen SPG Mitteilungen
Zinsertrag
Ertrag aus EP Letters Beteiligung
96425,31
640,00
65,90
1028,91
SCNAT Verpﬂichtungskredite
SPG-Jahrestagung (SCNAT)
Schweizer Physik Olympiade
SPG Young Physicist's Forum
SCNAT Nachwuchsförderung: SPG Schulevent 2013
SCNAT Nachwuchsförderung: YPF Workshop Physik und Sport
SPG Bulletin (SCNAT)
Periodika (SPG-Mitteilungen, Druckkosten) (SCNAT)
SCNAT Int. Young Phys. Tournament
15000,00
4000,00
8819,20
4000,00
6000,00
5500,00
4000,00
5000,00
Total Aufwand/Ertrag
Verlust
Total
152214,74
152214,74
8
150479,32
1735,42
152214,74
Revisorenbericht zur Jahresrechnung 2013
Die Jahresrechnung 2013 der SPG wurde von den unterzeichneten Revisoren geprüft und
mit den Belegen in Übereinstimmung befunden.
Die Revisoren empfehlen der Generalversammlung der SPG, die Jahresrechnung zu
genehmigen und den Kassier mit bestem Dank für die gute Rechnungsführung zu
entlasten.
Die Revisoren der SPG:
Prof. Dr. Philipp Aebi
Dr. Pierangelo Gröning
Basel, 21. März 2014
F. Erkadoo, SPG Büro, Departement Physik, Klingelbergstrasse 82, CH-4056 Basel
Tel : 061 / 267 37 50, Fax : 061 / 267 13 49, Email : francois.erkadoo@unibas.ch
9
Statutenanpassung - Modification des statuts
Dieses Jahr sind zwei kleine Anpassungen an den Statuten
erforderlich. Einerseits machen es veränderte Rahmenbedingungen nötig, daß die SPG einen Sitz definiert. Zum
zweiten soll der Delegierte für die SCNAT nicht mehr durch
eine starre und zu lange Amtszeit gebunden sein.
Die folgenden Artikel werden daher geändert:
Cette année, deux petites adaptations des statuts se révèlent nécessaires. D'une part, l'évolution des conditions cadres demande que la SSP se définisse un siège. D’autre
part, le délégué de la SSP à SCNAT ne devrait plus être lié
par une durée de mandat rigide et trop longue. Les articles
suivants sont modifiés:
Art. 1 (Einfügen eines Satzes)
... und Nachwuchsförderung.
Art. 1 (Insertion d'une phrase)
... et la relève académique.
Sitz der SPG ist Basel.
Le siège de la SSP est à Bâle.
Die in diesen Statuten verwendeten...
Les indications de personnes...
Art. 12
Der Vorstand der SPG ernennt ihren Abgeordneten und
dessen Stellvertreter in die Delegiertenversammlung der
SCNAT.
Art. 12
Le comité de la SSP désigne un délégué et un suppléant à
l’assemblée des délégués de la SCNAT.
Art. 24
Die gegenwärtige Version der Statuten der Schweizerischen Physikalischen Gesellschaft wurde an der Generalversammlung vom 02. Juli 2014 in Fribourg angenommen.
Sie annulliert alle vorherigen Bestimmungen.
Art. 24
La présente version des statuts de la Société Suisse de
Physique a été adoptée par l’assemblée générale à Fribourg, le 2 juillet 2014. Elle annule toutes les dispositions
antérieures.
Neues Ehrenmitglied - Nouveau membre d'honneur
Der Vorstand hat dieses Jahr einen Vorschlag für ein neues Ehrenmitglied erhalten. Die Ernennung findet im Rahmen der
Generalversammlung am 02. Juli 2014 statt.
Le comité a reçu une proposition pour un nouveau membre d'honneur cette année. La nomination aura lieu le 2 juillet 2014
lors de l'Assemblée générale.
Francis Troyon (EPFL)
Chairman of the JET Scientific Council and then as Chairman of the JET Council. As representative of Euratom in the
ITER Scientific and Technological Advisory Committee, he
contributed to the definition of ITER parameters and missions.
His main research interests are in the field of stability of
toroidal magnetic confinement systems. His major contributions include the development large numerical codes
to study operational limits of tokamak. From his numerical modelling research stems the so-called "Troyon b limit",
giving the maximum plasma pressure that can be stably
confined in a tokamak. His interest in numerical modelling
was a driving force in the introduction of high performance
computer at the EPFL.
His contribution to the education and training of the young
generation of physicists and engineers should also be highlighted. Many members of the SSP will remember his enthusiasm for the field of plasma physics and the realisation
of fusion during his lectures.
Professor Emeritus Francis Troyon has devoted his entire
career to the development of plasma physics in Switzerland. Born in 1933, he got his degree of "Engineering Physicist" (Ingénieur Physicien) of the Ecole Polytechnique de
l'Université de Lausanne in January 1957. In 1962 he got
his PhD from the University of Rochester (N.Y.) with a thesis entitled "Comparison of quantum mechanical and field
theoretical amplitude for the photo disintegration of the
deuteron". He then joined the newly formed Centre de Recherches en Physique des Plasmas (CRPP). From 1973 to
1974 he spent one year as invited Research Physicist at the
Plasma Physics Laboratory in Princeton. Back to the CRPP,
he became Titular Professor of the Ecole Polytechnique
Fédérale de Lausanne (EPFL) in 1974, Director of the CRPP
in 1982 and Full Professor of Physics of the EPFL in 1983.
In parallel with his administrative duties and research activities, Prof. Troyon also participated in many fusion committees of the Euratom. He was Swiss representative in
Euratom Committees, member of the Fusion Technology
Steering Committee in charge of the programmatic aspect.
He played a leading role in the scientific life of JET, the European tokamak, located in Abingdon (UK), by serving as
In recognition for his contribution to the development of
plasma physics and fusion in Switzerland and worldwide, it
is therefore amply justified that the SPS grants the honorary
membership to Professor Emeritus F. Troyon.
10
New Section "Biophysics, Soft Matter and Medical Physics"
Neue Sektion "Biophysik, Weiche Materie und Medizinische Physik"
Nouvelle section "Biophysique, Matière molle et Physique médicale"
During this year's General Assembly at the Annual Meeting in Fribourg, the SPS will inaugurate a new section “Biophysics, Soft Matter and Medical Physics”. The aim of this
new section is to give the possibility to the large community
of physicists operating in this very interdisciplinary topic of
the new section to be represented in the SPS and also give
the chance within the scientific frame of the Swiss Physical Society meetings to present their research. This new
section will focus on topics from Soft Matter to Biological
and Medical Physics and intends to bridge the fundamen-
tal physics starting at the level of atoms and molecules
up to the complexity of living matter and living organisms.
This very much disparate community has wide-ranging interests and also encompasses many different techniques
very much familiar to physicists. Moreover, experimental as
well as theoretical activities are perfectly equilibrated and
their interplay is fundamental for the advancement of the
different fields of research. This new section should attract
young researchers and encourage them to pursue an interdisciplinary research.
News from SPS Committee meetings (February - March 2014)
The SPS together with VSMP (Verein Schweizerischer Mathematik- und Physiklehrkräfte, Société Suisse des Professeurs de Mathématiques et de Physique SSPMP) agreed in
August 2013 to develop common projects concerning the
teaching of physics in Switzerland. This resulted in a first
contact in March with the DPK (Deutschschweizerische
Physikkommission) and members of the SPS committee
in order to identify lines of common interests, such as favouring stronger use of SPS network and events in support
of teachers as well as strengthening physics as a taught
branch. Since such a collaboration is meant on a national
level, it is important that all language parts of Switzerland
are represented.
The United Nations (UN) declared 2015 the "International
Year of Light" (IYL2015). Whilst the European Physical Society EPS is working with UNESCO to define a number of
high-profile activities that will be coordinated and run internationally, SPS has agreed to coordinate all Swiss related
outreach activities. Organisers of local Swiss activities related to IYL2015 are encouraged to get in contact with SPS.
The support of SPS to the Swiss Physics Olympiads (SwissPhO) has been prolonged with a new contract for a period
of five years (2014-18).
On a proposition of CHIPP and with its collaboration, the
Annual Meeting in Fribourg will involve events for the celebration of the 60 years of CERN (see p. 26 for details). This
includes in particular a public lecture by Fabiola Gianotti
as well as a special ceremony with invited guests and a
speech by CERN’s Director General Rolf Heuer.
The Swiss team to the IYPT (International Young Physics
Tournament) has won a gold medal in Taiwan in 2013, the
first event of this kind since Switzerland is participating.
The team is invited to participate to the award session at
the Annual Meeting to present their work and experience
in Taiwan.
At the SATW "Journées de Reflexion et d’Education", the
“Scientific Council” (Wissenschaftlicher Beirat) identified
five priority core areas. Among those, the MINT-Nachwuchsförderung (Mathematics, Informatics, Natural sciences, Technics) was mentioned as a topic where common
work with SPS would be welcome.
The Young Physicist Forum, a commission of the SPS
Committee, is organizing this year again a two-day meeting for the students at the Technorama Winterthur, 17-18
May, on the subject "Energy Production". This will include
three presentations on this theme together with a visit of
the Technorama.
For its Bicentenial 2015, SCNAT is continuing to collect
ideas. The SPS identified already two subjects for its participation (light and fusion).
Antoine Pochelon, SPS Secretary
Short Announcement
Christophe Rossel becomes next EPS President
suitable means and engage in all issues related to scientific
research, science policy, education and public outreach,
and sustainable environment", says Christophe Rossel in
his presentation to the Council Delegates. As PresidentElect, and following his many EPS involvements in the past
like e.g. Executive Secretary of EPS, Member of the Board
of Directors of EPL, Member of the EPS Technology and
Energy groups as well as Member of the EPS Forum Physics and Society, Christophe will then mark the beginning of
his 2 years EPS presidency in 2015.
At its Council meeting on 4-5 April 2014 the European Physical Society EPS has elected its next President. It is a great
pleasure to congratulate our former President, Christophe
Rossel, to become President-Elect of EPS. As a learned
society with individual members and an umbrella organization federating 42 member national physical societies, the
European Physical Society has a very important role to play
in Europe. "I strongly support the statement that EPS has to
contribute and promote the advancement of physics by all
11
Allgemeine Tagungsinformationen - Informations générales sur la réunion
Konferenzwebseite und Anmeldung
Alle Teilnehmeranmeldungen werden über die Konferenzwebseite vorgenommen.
www.sps.ch
Site web de la conférence et inscription
L'inscription des participants se fait sur le site web de
la conférence.
www.sps.ch
Anmeldeschluß: 1. Juni 2014
Délai d'inscription: 1er juin 2014
Tagungsort
Universität Fribourg, Gebäude "Pérolles II".
Lieu de la conférence
Université de Fribourg, Bâtiment "Pérolles II".
Tagungssekretariat
Das Tagungssekretariat befindet sich beim Haupteingang zur Tagung, vor dem Hörsaal 002.
Öffnungszeiten:
Mo 30.06.
09:30 - 19:00
Di 01.07.
08:00 - 19:00
Mi 02.07.
08:00 - 15:00
Secrétariat de la conférence
Le secrétariat de la réunion se trouve juste à l'entrée,
devant l'auditoire 002.
Heures d'ouverture :
Lun 30.6.
09:30 - 19:00
Mar 1.7.
08:00 - 19:00
Mer 2.7.
08:00 - 15:00
Alle Tagungsteilnehmer melden sich bitte vor dem Besuch der ersten Veranstaltung beim Sekretariat an, wo
Sie ein Namensschild und allfällige weitere Unterlagen
erhalten sowie die Tagungsgebühr bezahlen.
Wichtig: Ohne Namensschild ist kein Zutritt zu einer
Veranstaltung möglich.
Tous les participants doivent se présenter en premier
lieu au secrétariat de la conférence afin de recevoir leur
badge et les divers documents ainsi que pour le paiement des frais d'inscription.
Attention: Sans badge, l'accès aux sessions de la manifestation sera refusé.
Wir empfehlen Ihnen, wenn möglich den Montag Vormittag für die Anmeldung zu nutzen. So können Sie am
Nachmittag direkt ohne Wartezeiten die Vorträge besuchen.
Nous vous recommandons de vous inscrire déjà lundi
matin afin d'éviter des temps d'attente inutiles l'aprèsmidi.
Hörsäle
In allen Hörsälen stehen Beamer und Hellraumprojektoren zur Verfügung. Bitte bringen Sie Ihre eigenen Mobilrechner und evtl. Adapter und USB Stick/CD mit.
Auditoires
Les auditoires disposent tous d’un projecteur multimédia (beamer) et d'un projecteur pour transparents.
Veuillez apporter votre ordinateur portable ainsi que
d'éventuels accessoires tels que clé USB ou CD.
Postersession
Die Postersession findet am Montag Abend sowie am
Dienstag während der Mittagspause in der Halle statt.
Bitte bringen Sie Befestigungsmaterial (Reissnägel,
Klebestreifen) selbst mit. Die Posterwände sind entsprechend diesem Programm numeriert, sodaß jeder
Teilnehmer "seine" Wand leicht finden sollte. Alle Poster
sollen an beiden Tagen präsentiert werden.
Maximale Postergröße: A0 Hochformat.
Séance posters
Les posters seront présentés dans le hall le lundi soir
et pendant la pause de midi de mardi. Veuillez amener
vous-même le matériel nécessaire pour fixer les posters
(punaises, ruban adhésif). Les panneaux de posters seront numérotés suivant le numéro de l'abstract indiqué
dans le programme. Tous les posters doivent rester installés pendant les deux jours.
Dimension maximale: A0, format portrait.
Zahlung
Wir bitten Sie, die Tagungsgebühren im Voraus zu bezahlen. Sie verkürzen damit die Wartezeiten am Tagungssekretariat, erleichtern uns die Arbeit und sparen
darüber hinaus noch Geld !
Sie können auf das folgende Konto einzahlen / überweisen:
Postkonto der Schweizerischen Physikalischen
Gesellschaft, CH-4056 Basel,
Kontonummer 80-8738-5
Für Zahlungen aus dem Ausland verwenden Sie
bitte folgende Angaben:
IBAN: CH59 0900 0000 8000 8738 5
SWIFT/BIC: POFI CH BE XXX
Paiement
Nous vous prions de régler d'avance vos frais d'inscription. De cette manière vous évitez des files d'attente et
facilitez notre travail. De plus, vous faites des économies !
Vous pouvez effectuer votre virement sur le compte suivant:
Compte postale de la Société Suisse de Physique, CH-4056 Basel,
Numéro 80-8738-5
Pour des paiements en provenance de l'étranger
veuillez utiliser les coordonnées suivantes:
IBAN: CH59 0900 0000 8000 8738 5
SWIFT/BIC: POFI CH BE XXX
12
Preise gültig bei Zahlung bis 1. Juni - Prix valable pour des paiements avant le 1er juin
Kategorie - Catégorie
CHF
Nicht-Mitglieder - Autres participants
140.-
Mitglieder von SPG oder Association MaNEP - Membres de la SSP ou de l'Association MaNEP
100.-
Doktoranden, die NICHT SPG Mitglied sind - Doctorants qui ne sont PAS membres de la SSP
100.-
Doktoranden, die Mitglied von SPG oder Association MaNEP sind Doctorants qui sont membres de la SSP ou Association MaNEP
80.-
Studenten VOR Master/Diplom Abschluß - Etudiants AVANT le degré master/diplôme
50.-
Plenar-/Eingeladene Sprecher, Preisträger - Conférenciers pléniers / invités, lauréats
0.-
Spezialangebot für "Noch nicht Mitglieder" (s.u.) - Offre spéciale pour "Non-membres" (voir ci-dessous)
150.-
Konferenz Abendessen - Dîner de la conférence
65.-
Zuschlag für Zahlungen nach dem 1. Juni sowie Barzahler an der Tagung Supplément pour paiements effectués après le 1er juin et pour paiements en espèces à la conférence
20.-
Bitte achten Sie darauf, daß Ihr Name und der Zahlungszweck angegeben werden. (Es reicht nicht, wenn als Absender beispielsweise nur "Uni Basel" erscheint, da wir
eine solch allgemeine Angabe nicht einer Einzelperson
zuordnen können.)
N'oubliez pas d'indiquer votre nom et le motif de votre
paiement (la mention "Uni Bâle", par exemple, est trop
générale et ne suffit pas à identifier l'auteur du virement.)
Am Tagungssekretariat kann nur bar bezahlt werden (in
CHF). Kreditkarten können leider nicht akzeptiert werden.
Les paiements lors de la conférence ne pourront être
effectués qu'en espèces (CHF). Les cartes de crédit ne
pourront malheureusement pas être acceptées.
ACHTUNG: Tagungsgebühren können nicht zurückerstattet werden.
ATTENTION: Les frais d'inscription ne pourront pas être
remboursés.
Kaffeepausen, Mittagessen
Die Kaffeepausen und die Lunchbuffets am Dienstag
und Mittwoch finden in der Halle bei der Händlerausstellung statt. Der Apéro nach der Posterausstellung am
Montag findet von 19:15-20:15 gegenüber in der Mensa
der Ingenieursschule statt. Diese Leistungen sind in der
Konferenzgebühr enthalten.
Die Mensen auf dem Campus sowie umliegende Restaurants stehen am Montag zum Mittagessen zur Verfügung.
Pauses café, repas de midi
Les pauses café et les buffets de midi de mardi et mercredi se dérouleront dans le hall près des exposants.
L'apéro après la séance posters de lundi sera servi dans
la mensa de l'école d'ingénieurs de 19:15-20:15.
Ces prestations sont inclues dans les frais d'inscription.
Les restaurants du campus ainsi que des restaurants
autour de l'université sont disponibles pour le repas de
lundi midi.
Konferenz-Abendessen
Das Abendessen findet am Dienstag im Anschluß an die
Parallelsessions statt. Der Preis beträgt CHF 65.- pro
Person (beinhaltet Menü und Getränke). Bitte registrieren Sie sich unbedingt im Voraus, damit wir disponieren
können. Eine Anmeldung vor Ort ist nicht möglich !
Dîner de la conférence
Le dîner se tiendra le mardi soir après les séances orales
Le prix est de CHF 65.- par personne (repas et boissons inclus). Veuillez s.v.p. absolument vous enregistrer
à l'avance pour des raisons d'organisation. Il n'est plus
possible de s'inscrire sur place !
Spezialangebot für "Noch-Nicht" SPG-Mitglieder
Planen Sie, an unserer Tagung teilzunehmen sowie Mitglied der SPG zu werden ? Sie können nun beides zum
äusserst günstigen Preis von nur CHF 150.- (CHF 170.nach dem 1. Juni). Dieser Betrag deckt die Konferenzgebühr sowie die Mitgliedschaft für 2014. Verpassen Sie
dieses Angebot nicht ! Wählen Sie einfach bei der Online Registrierung die Kategorie "Special Offer", laden
Sie das Anmeldeformular ( http://www.sps.ch/uploads/
media/anmeldeformular_d-f-e.pdf ) für neue Mitglieder
herunter, drucken es aus und schicken oder faxen es
ausgefüllt an das SPG-Sekretariat.
Offre spéciale pour les non-membres de la SSP
Voulez-vous participer à la conférence et devenir en
même temps membre de la SSP ? Profitez de notre
offre avantageuse ! Pour la somme de CHF 150.- (CHF
170.- après le 1er juin) nous vous offrons l’inscription
ainsi que la cotisation de membre de la SSP jusqu’à fin
2014. Ne ratez pas cette occasion! Cochez simplement
la case « Special Offer » lors de votre inscription en
ligne, téléchargez le formulaire d’admission à la SSP de
http://www.sps.ch/uploads/media/anmeldeformular_df-e.pdf , imprimez-le, et renvoyez-le dûment rempli par
courrier ou par fax au secrétariat de la SSP.
13
(Dieses Angebot gilt nicht für Studenten oder Doktoranden. Diese profitieren sowieso von der Gratis-Mitgliedschaft im ersten Mitgliedsjahr, und zahlen nur die in der
Tabelle angegebene Konferenzgebühr.)
(Cette offre n’est pas valable pour les étudiants et les
doctorants. Ceux-ci profitent en effet d’une affiliation
gratuite à la SSP pendant la première année, et ne
paient que les frais d’inscription indiqués dans le tableau
ci-dessus.)
Hotels und Anreise
Hotelreservierungen können direkt auf der Webseite von
Fribourg Tourismus (www.fribourgtourisme.ch) vorgenommen werden.
Hôtels et Arrivée
Les réservations d'hôtel peuvent être effectuées sur la
page internet de Fribourg Tourisme (www.fribourgtourisme.ch).
Mit dem Zug: Der Campus Pérolles II ist ab Bahnhof
Fribourg zu Fuss (ca 15 Minuten) oder mit den Buslinien
1 (Richtung Marly-Gérines) und 3 (Richtung Pérolles) erreichbar. Ab Haltestelle "Charmettes" der Beschilderung
folgen (siehe Plan unten).
Par train: Le campus de Pérolles II peut être atteint à
pied à partir de la gare de Fribourg (15 minutes) et est
desservi par les lignes de bus 1 (direction Marly-Gérine)
et 3 (direction Pérolles). Suivre la signalisation depuis
l'arrêt "Charmettes" (voir plan ci-dessous).
Mit dem Auto: Autobahn A 12, Ausfahrt "Fribourg Süd",
nach der Ausfahrt links abbiegen und nach dem Doppelkreisel der "Route de Cormanon" bis zum Ende folgen,
dort links in die "Route de la Glâne" abbiegen, dann bei
der Ampel rechts in die "Route de la Fonderie" abbiegen
und der Straße bis zum Kreisel am Ende folgen, (siehe
Plan unten). Es ist nur eine begrenzte Zahl von gebührenpflichtigen Parkplätze vorhanden !
En voiture: Autoroute A12, sortie "Fribourg-Sud", tournez à gauche après la sortie, passez le double rond-point
tout droit et descendre la "Route de Cormanon" jusqu'à
sa fin, tournez à gauche et suivre la "Route de la Glâne"
jusqu'aux feux, tournez à droite et suivez la "Route de
la Fonderie" jusqu'au rond-point de la carte en bas. Notez que le nombre de places de parc (payantes) est très
limité!
Infos zum öffentlichen Verkehr in Fribourg:
http://www.tpf.ch/de.html
Information sur les transports public à Fribourg:
http://www.tpf.ch
14
Vorläufige Programmübersicht - Résumé préliminaire du programme
Das vollständige Programm wird allen Teilnehmern am Tagungssekretariat abgegeben sowie auf der SPG-Webseite
publiziert.
Hinweise:
- Je Beitrag wird nur der präsentierende Autor aufgeführt.
- Die Postersitzung ist am Montag von 18:15 - ca. 20:00
(mit Apéro) sowie am Dienstag von 12:30 - 14:00.
- (p) = Plenarsprecher, (i) = eingeladener Sprecher
Le programme final complet sera distribué aux participants
au stand du secrétariat de la conférence et sera publié sur
le site de la SSP.
Indication:
- seul le nom de l’auteur présentant la contribution a été
indiqué.
- la session poster a lieu le lundi de 18.15 à env. 20.00
(avec apéro) ainsi que le mardi de 12:30 à 14:00.
- (p) = orateur de la session plénière, (i) = orateur invité
Plenary Session
09:40
6
Monday, 30.06.2014, Room 002
10:20
Time
ID
1
Coffee Break
Chair: NN
10:50
Official Opening of the SPS Annual Meeting
12:55
13:00
13:40
Plenary Session I
Chair: NN
Pattern Formation and Collective Phenomena in
Biological Systems
Erwin Frey, LMU München (p)
Shifts in mountain water resources in a changing
climate: highlights from the EU "ACQWA" project.
Martin Beniston, Uni Genève (p)
7
Quantum Annealing and the D-Wave Devices
Matthias Troyer, ETH Zürich (p)
11:30
Best Poster Awards
11:45
General Assembly
13:45
Topical Sessions
12:00
Lunchbuffet
16:00
Coffee Break
13:00
60 Years CERN Ceremony
16:30
Topical Sessions
18:15
Postersession and Apéro
15:00
Topical Sessions
Public Lecture
Chair: NN
18:30
END
20:15
11
21:30
Details see p. 26
The Higgs boson and our life
Fabiola Gianotti, CERN (p)
END
MaNEP
Tuesday, 01.07.2014, Room 002
Time
ID
Plenary Session II
Chair: NN
09:00
2
The next life of silicon
Gabriel Aeppli, PSI & ETHZ & EPFL (p)
09:40
3
Neutrino Astronomy at its sunrise
Teresa Montaruli, Uni Genève (p)
10:20
This session has been organised in conjunction
with the Association MaNEP.
Monday, 30.06.2014, Room G 140
Time
Coffee Break
Chair: Antoine Weis, Uni Fribourg
10:50
4
11:30
12:00
Precision Spectroscopy of Atomic Hydrogen
Thomas Udem, MPQ Garching (p)
Award Ceremony
21
Postersession (continued) with Lunchbuffet
14:00
Topical Sessions
19:30
19:45
Conference Dinner
Wednesday, 02.07.2014, Room 002
Time
ID
09:00
5
Plenary Session III
Chair: NN
Attosecond science of solids and solid interfaces
Lukas Gallmann, Uni Bern & ETH Zürich (p)
101 The tunable 2D topological insulator (TI) system
14:15
102 Correlation effects in electron-doped metal-organic
14:45
103 Intraribbon band gap variation in atomically precise
15:00
104 Opto-electronics with Mono-layer Transition Metal
15:15
105 Chiral CDW in 1T-TiSe2 investigated by STM/STS
15:30
106 Doping nature of native defects in 1T-TiSe2
15:45
107 Optical response of Sr2RuO4 reveals universal Fer-
16:00
15
MaNEP I
Chair: Thierry Giamarchi, Uni Genève
13:45
Winner of the SPS ABB Award (i)
12:30
ID
InAs/GaSb
Werner Wegscheider (i)
complexes
Pietro Gambardella (i)
graphene nanoribbon heterostructures
Hajo Söde
Dichalcogenide Semiconductors
Sanghyun Jo
Alessandro Scarfato
Baptiste Hildebrand
mi-liquid scaling and quasiparticles beyond Landau
theory
Damien Stricker
Coffee Break
Time
ID
MaNEP II
Chair: Alberto Morpurgo, Uni Genève
134
Tuning the static spin-stripe phase and superconductivity in
La2-xBaxCuO4 (x = 1/8) by hydrostatic pressure
Zurab Guguchia
135
Electronic structure of quasicrystalline Al-Ni-Co near Fermi
level by soft X-ray ARPES.
Victor Rogalev
136
Nanostructuring the LaAlO3/SrTiO3 interface
Margherita Boselli
137
Structural and electronic properties of La1-xSrxTiO3 thin films
Jennifer Fowlie
138
Synthesis of Nb2PdxS6 superconductors by chemical vapor
transport method
Zhiwei Wang
139
Towards reversible control of domain wall conduction in
Pb(Zr0.2Ti0.8)O3 thin films
Iaroslav Gaponenko
140
Probing the metal-insulator transition in nickelates using
soft x-ray absorption spectroscopy
Flavio Y. Bruno
141
Magnetotransport studies of gated LaAlO3/SrTiO3 interfaces
Wei Liu
logical edge and domain wall states of a chiral pwave superconductor
Adrien Bouhon
142
Strain-induced metal-insulator transitions in d1 perovskites
within DFT+DMFT
Krzysztof Dymkowski
18:15
143
20:00
Public Lecture
Charge density waves in CuxTiSe2
Anna Maria Novello
144
New light on the sub-gap peaks seen by STM in YBa2Cu3O7-d
Jens Bruér
145
Impurity driven magnetically ordered ground states in quasi-one-dimensional quantum magnets SrCuO2 and Sr2CuO3
Surjeet Singh
16:30
111 Disentanglement of pseudogap and charge stripe
16:45
112 Comprehensive study of the spin-charge interplay
17:00
113 Magnetic
17:15
114 Controlling the near-surface superfluid density in
17:30
115
17:45
18:00
ID
order in Nd-LSCO
Johan Chang
in antiferromagnetic La2−xSrxCuO4
Elia Razzoli
Proximity effect
La2/3Ca1/3MnO3 superlattices
Saikat Das
in
La2-xSrxCuO4/
underdoped YBa2Cu3O6+x by photo-illumination
Evelyn Stilp
Connection between high energy spin excitations and degree of electron correlations in
Ba(Fe1-xCox)2As2 superconductors
Yaobo Huang
116 Unconventional superfluidity in a two-leg fermionic
ladder
Shun Uchino
117 Geometry and bandstructure dependence of topo-
MaNEP Poster
121
Structure and magnetic interactions in Ba3-xSrxCr2O8
Henrik Grundmann
122
Spectroscopy evidences for true Landau Fermi quasiparticles in LSCO
Claudia Giuseppina Fatuzzo
146
Probing low-energy excitations in the insulating iridates
Sr2IrO4 and Sr3Ir2O7 by Oxygen K-edge RIXS
Paul Olalde-Velasco
123
180° domain wall evolution in PbTiO3/SrTiO3 superlattices
under an applied external field
Stephanie Fernandez-Pena
147
Dynamical Spin-Spin Correlations for the Dimerized Spin1/2 Chain at Finite Temperature
Emanuele Coira
124
Subcritical switching dynamics and humidity effects in nanoscale studies of ferroelectric domain growth
Cédric Blaser
148
Relaxation dynamics of a coherently split one-dimensional
gas
Laura Foini
125
From order to randomness: a one-dimensional journey to
disorder
Toni Shiroka
149
Charge Stripes and Spin Density Waves, La1.8Sr0.2NiO4+d
Paul Freeman
126
Second-order response theory of radio-frequency spectroscopy, the "ARPES" of cold atoms
Christophe Berthod
150
Evidence of inequivalent nickel sites in rare-earth nickelates using spectroscopic ellipsometry
Julien Ruppen
127
Electron-hole asymmetry in WS2 probed through scanning
photocurrent microscopy
Nicolas Ubrig
151
Low temperature electrical transport anomalies in thermoelectric BiCuSeO oxychalcogenides
Celine Barreteau
128
Magnetic and Superconducting Ground State of deltadoped LSCO Superlattices
Andreas Suter
152
Quantitative determination of the band gaps in MoTe2
Ignacio Gutiérrez Lezama
153
Dispersive magnetic excitations in parent and Co doped
NaFeAs iron superconductors
Jonathan Pelliciari
New limiting mechanism for topologically frustrated
Josephson junctions in Sr2RuO4
Sarah Etter
154
Unconventional Superconductivity by Fermi Surface Mismatch: A Diagrammatic Monte Carlo Study
Jan Gukelberger
Electrical and optical investigations of transition metal
dichalcogenides using ionic liquid gated transistors.
Davide Costanzo
155
Density Matrix Renormalization Group for Cold Atoms
Michele Dolfi
129
130
131
Structural and Antiferromagnetic Domains in Undoped
YBa2Cu3O6
Bálint Náfrádi
156
132
Spontaneously magnetized Tomonaga-Luttinger liquid in
frustrated quantum antiferromagnets
Shunsuke Furuya
Identifying the STS spectral features of high Tc cuprate superconductors
Ivan Maggio-Aprile
157
A firmware-based direct-sampling NMR spectrometer
Marek Pikulski
133
Quantum Critical Point of Spinless Dirac Fermions
Lei Wang
158
Instantaneous growth of Bi nanolines on Si(001)
Maria Longobardi
16
159
Interplay between microscopic decoherence and superconducting proximity effect in a graphene Andreev interferometer
Sandra Šopic
160
Observation of insulating state at charge neutrality in suspended multilayer graphene
Anya Grushina
161
Tantalum as a metallic contact for nanolines on Si(001)
Renan Villarreal
162
Interplay of antiferromagnetic order, ferromagnetic interactions and Kondo physics in low doped cuprates
Daniel Müller
163
Superconducting and normal state properties of a-WSi
films
Xiaofu Zhang
164
An STM/STS study of the metal-insulator transition in Nickelates
Thomas Brecke Amundsen
165
Spin-triplet Superconductivity in Artificial Hybrid Structures
James Witt
167
Probing the Stability of the Spin Liquid Phases in the Heisenberg-Kitaev Model using Tensor Network Algorithms
Juan Osorio Iregui
168
Time Domain THz Ellipsometry
Premysl Marsik
169
Substitution in LiMF4: a playground of fundamental interactions
Peter Babkevich
170
Effects of heat current on magnetization dynamics in ferromagnetic insulator
Francesco Antonio Vetrò
223
The influence of the lattice and electron gas temperature on
ultrafast demagnetization
Rafael Gort
224
g1 of Polydisperse Spheres at Random Close Packing
Chi Zhang
Electronic Properties at Surfaces and Interfaces
Tuesday, 01.07.2014, Room G 140
Time
Infrared ellipsometry study of photo-induced charge carriers in bulk SrTiO3 under mechanical stress
Meghdad Yazdi
166
222
251 Addressing the Origin of Conductivity in Two Di-
17:30
252 Spectroscopy Views of Low Dimensional Electron
18:00
253 Large Rashba induced modulation of the Shubnik-
18:15
254 Revealing the electronic ground state of ReNiO3
18:30
255 (S-)ARPES investigation on the electronic and spin
18:45
256 A two-dimensional electron gas at the (111) surface
19:00
257 Spin texture of Bi2Se3 thin films in the quantum tun-
19:15
258 Watching optically excited electrons decay in
Tuesday, 01.07.2014, Room G 140
Time
ID
KOND
Chair: Christian Rüegg, PSI & Uni Genève
14:00
22
Winner of the SPS IBM Award (i)
14:30
23
Winner of the SPS OC Oerlikon Award (i)
15:00
24
Winner of the SPS METAS Award (i)
15:30
201 The role of space charge in spin-resolved pho-
15:45
202 Ultrafast recovery of a charge density wave due to
toemission experiments
Gerard Salvatella Orgillés
electron-hole scattering
Claude Monney
Electronic Properties at Surfaces and Interfaces
Chair: NN
17:00
Phase transitions in ternary intermetallic stannides
Daniel Mazzone
KOND
ID
mensional Electron Gases at Oxide Interfaces.
Fabio Miletto Granozio (i)
Gas (LDEGs) at STO Surface and LAO/STO Interface: Final Depiction
Milan Radovic (i)
ov-de Haas oscillations at the LaAlO3-SrTiO3 interface.
Alexandre Fête
combining high-resolution Ni-L3 X-ray absorption
and resonant inelastic x-ray scattering
Valentina Bisogni
structures of strongly correlated system SmB6 and
experimental realization of the first topological
Kondo insulator
Nan Xu
of SrTiO3
Siobhan McKeown Walker
neling limit
Hugo Dil
graphene
Jens Christian Johannsen
19:30
END
19:45
Conference Dinner
ID
Electronic Properties at Surfaces and Interfaces Poster
271
Deposition of molybdenum nitride by magnetron sputtering
Laurent Marot
16:00
203 A New Phase Multiplexing Technique to speed up
272
Tuning Molecular Orbitals of Manganese Phthalocyanine on
h-BN/Rh(111) Nanomesh
Liwei Liu
16:15
204 Quenched Magnon dispersion by oxygen sub-lat-
273
Electronic Decoupling of Molecular Nanostructures by
Intercalating Thin Oxide Films
Okan Deniz
274
Inspecting the impact of epitaxial strain on nickelate thin
films.
Sara Catalano
275
Picking out a Single layer of a Metal-Supported Ultrathin
Oxide Film using Resonant Auger Spectroscopy
Thomas Jaouen
16:30
Magnetic Resonance Force Microscopy
Alexander Eichler
tice reconstruction in SrCuO2 thin films
Marcus Dantz
Coffee Break
ID
KOND Poster
221
Measuring the dielectric constants of metals in the liquid
state by high-temperature ellipsometry
Patrick Schwaller
17
276
Tuning of the depolarization field and nanodomain structure
in ferroelectric thin films
Céline Lichtensteiger
277
Superconducting Interfaces between Artificially-Grown
LaAlO3 and SrTiO3 Thin Films
Danfeng Li
278
Mott- to wide-band insulator transition of LaTiO3/LaAlO3
heterostructures reaveld by XAS and RIXS
Valentina Bisogni
279
280
281
282
283
18:00
k-resolved electronic structure by soft-X-ray ARPES: From
3D systems to buried heterostructures and impurities
Vladimir N. Strocov
Atomic and Electronic Structure of a Rashba p-n Junction
at the BiTeI Surface
Cédric Tournier-Colletta
Switching of the binding motif in terpyridyne assemblies as
a pathway towards distinctly different porous on-surface
architectures
Thomas Nijs
18:15
20:15
Public Lecture
Time
ID
13:45
25
14:15
311 Overview of LHC Run-I results from ATLAS, CMS,
14:45
312 The ATLAS insertable B-layer for LHC Run-II
15:00
313 CMS pixel phase 1 upgrade
15:15
314 A SciFi Tracker for the LHCb Upgrade
15:30
315 Measurement of the ttc production cross section
This session has been organised in conjunction with CHIPP.
Welcome, News from Board and EB
14:00
32
Elections
14:15
33
CHIPP outreach
14:30
34
CHIPP computing
14:45
35
CERN council
15:00
36
ACCU
15:15
37
ECFA
15:30
38
ApPEC
15:45
39
NuPEC
Philipp Eller
Mark Tobin
16:00
317 Observation of photon polarization in the b " s c
16:15
318 Search for associated ttH production in the H " bb
production cross section at CMS
Marco Peruzzi
transition
Giovanni Veneziano
16:30
Coffee Break
III: LHC Experiments II
Chair: NN
17:00
321 Performance of the LHCb Silicon Tracker during
17:15
322 The ATLAS Insertable B-Layer (IBL) production and
17:30
323 ATLAS Insertable B-Layer (IBL) module QA
17:45
324 CMS Upgrade Phase I: pixel modules testing
18:00
325 Characterization of SiPM detector for LHCb up-
18:15
326 Dedicated Trigger for Highly Ionising Particles at
18:30
327 Search for new physics in events with same-sign
18:45
328 Jet production in association with a Z boson at CMS
Coffee Break
( Combined session see
Atomic Physics and Quantum Optics
I: Astrophysics I
Chair: NN
17:00
Maria Elena Stramaglia
channel at CMS using the Matrix Element Method
Daniel Salerno
CHIPP Plenary Meeting
(Non-Scientific Topics)
Chair: NN
16:00
and LHCb
Caterina Doglioni (i)
316 Measurement of the differential isolated diphoton
Monday, 30.06.2014, Room 002
31
Winner of the CHIPP Prize (i)
15:45
Nuclear, Particle- and Astroparticle Physics (TASK)
13:45
II: LHC Experiments I
Chair: NN
in the single lepton channel at s = 7 TeV in 4.7 fb-1
of pp collision data collected with the ATLAS detector.
Gaetano Barone
Porphyrin metalation providing an example of a redox reaction facilitated by a surface reconstruction.
Gitika Srivastava
ID
Lukas Bütikofer
Tuesday, 01.07.2014, Room 002
Influence of oxygen plasma treatment on the electronic
structure and photo-electrochemical properties of iron oxide films for solar water splitting photoanodes
Yelin Hu
Time
305 How to measure dark matter with XENON1T
301 The Alpha Magnetic Spectrometer on the International Space Station
Mercedes Paniccia
LHC Run I
Christian Elsasser
integration.
Javier Bilbao de Mendizabal
Stefania Stucci
Vittorio Raoul Tavolaro
grade
Zhirui Xu
ATLAS
Akshay Katre
dileptons and jets in pp collisions at s = 8 TeV
Marc Dünser
Andrea Carlo Marini
17:15
302 The extragalactic gamma-ray sky seen by MAGIC
19:00
329 Charmless B decays at LHCb
17:30
303 The First G-APD Cherenkov Telescope: Status and
19:15
330 Study of B 0s " r + r - n + n - decays at LHCb.
17:45
Elisa Prandini
Results
Gareth Hughes
Jessica Prisciandaro
Ilya Komarov
19:30
304 The SST-1M telescope for CTA
19:45
Juan Antonio Aguilar Sánchez
18
Conference Dinner
Tuesday, 01.07.2014, Room C 230
17:15
352 Hadron production measurement from NA61/SHINE
Alexander Korzenev
Time
ID
IV: LHC Experiments III and Astrophysics II
Chair: NN
17:30
353 Current Status of the MicroBooNE Experiment
17:00
331
Search for exotic particles in the LHCb experiment
Bastien Muster
17:45
354 Multi-nucleon interaction model to answer the low
17:15
332 Search for Displaced Supersymmetry in Dilepton
18:00
355 Dark Matter and Neutrino Physics with the DARWIN
Final States at CMS
Quentin Python
17:30
333 Point-source searches with the IceCube detector
17:45
334 Dark matter searches with the IceCube detector.
18:00
335 Sparse On/Off data: an objective Bayesian analysis
18:15
336 The Space-borne Gamma-Ray Burst Polarimeter
18:30
18:45
19:00
19:15
Max Ludwig Knoetig
Time
POLAR
Silvio Orsi
tization for CTA
Arno Gadola
17:15
362 A Dedicated Calibration Tool for the MEG & MEGII
17:30
363 A Compact Muon Beam Line for the Mu3e Experi-
17:45
364 Simulation of the performance of the scintillation
18:00
365 A New High Intensity Muon Beamline at the Paul
339 Photon Detectors for the XENON1T Dark Matter Experiment.
Daniel Mayani
340 Material screening for XENON1T dark matter experiment
Francesco Piastra
18:15
Conference Dinner
ID
60 Years CERN Ceremony
Details see p. 26
V: LHC Physics
Chair: NN
341 Measurements of the properties of the Higgs-like
boson in the four lepton decay channel with the
ATLAS detector
Eleonora Benhar Noccioli
15:30
342 Search for heavy resonances dacaying into a pair of
15:45
343 Search for SUSY in hadronic final states using MT2
16:00
344 Measurements of CP violation in the B 0s system at
Higgs bosons in the xx bb final state at CMS
Camilla Galloni
with the CMS detector at the LHC
Mario Masciovecchio
LHCb
Mirco Dorigo
345 Higgs coupling studies at a High Luminosity-LHC
with ATLAS detector
Reina Camacho
Coffee Break
VI: Neutrinos
Chair: NN
17:00
351 The GERDA Experiment for the Search of Neutrinoless Double Beta Decay
Manuel Walter
19
VII: Low-Energy Precision Physics
Chair: NN
361 Polarization Observables T and F in Single p0 and
338 Response of liquid xenon to low energy electronic
and nuclear recoils
Payam Pakarha
ID
17:00
337 FlashCam: a Camera with Continuous Signal Digi-
13:00
15:00
16:30
END
Wednesday, 02.07.2014, Room C 230
Wednesday, 02.07.2014, Room 002
16:15
Experiment
Alex Kish
Mohamed Rameez
19:45
15:15
energy neutrino CCQE cross-section discrepancy.
Asmita Redij
18:15
Asen Christov
19:30
Time
Matthias Lüthi
h-Photoproduction off Quasi-Free Nucleons
Thomas Strub
Positron Spectrometer
Giada Rutar
ment
Felix Berg
fibres for the Mu3e experiment
Roman Gredig
Scherrer Institut
Zachary Hodge
END
ID
Nuclear, Particle- and Astrophysics Poster
371
Measurements in Association with Electroweak Bosons at
LHCb
Christian Elsasser
372
Searches for New Physics in hadronic final states at the
ATLAS detector with LHC Run-I data
Caterina Doglioni
373
Large area SiPM characterization
Matthieu Heller
374
Muonium production for fundamental physics experiments
Kim Siang Khaw
375
Towards a novel muon beamline for next generation precision experiments
Andreas Eggenberger
376
Neutron radiography of a helium gas density gradient at
cryogenic temperatures for a novel muon beam line
Gunther Wichmann
377
Characterisation of the source for ultracold neutrons at the
Paul Scherrer Institute (PSI)
Dieter Ries
378
Schnelle Auslese des HV-MAPS Trackers des Mu3e
Experiments
Simon Corrodi
Theoretical Physics
14:15
453 Miniature LIMS system designed for sensitive in
14:30
454 Implementing a spin rotator in a spin-polarized
14:45
455 Characterization of an Electron Cyclotron Maser
15:00
456 Research activities at new Bern PET cyclotron
15:15
457 Investigation of Charge Separation Dynamics in Or-
situ measurements of the chemical composition of
solid materials on solar system objects
Andreas Riedo
Tuesday, 01.07.2014, Room E 130
Time
14:30
ID
Theoretical Physics I
Chair: Gian Michele Graf, ETH Zürich
401 Thermodynamic limit for the reduced BCS Hamiltonian: Not just mean-field
Dionys Baeriswyl (i)
15:00
402 Precision physics with hard scattering observables
15:30
403 Berry phase investigation of spin-S ladders
Aude Gehrmann-De Ridder (i)
Natalia Chepiga
15:45
404 Electron Waiting Times in Mesoscopic Transport
16:15
405 Flavour-Violation in the Minimal Supersymmetric
scanning electron microscope
Benedikt Böhm
for enhanced Nuclear Magnetic Resonance (NMR)Spectroscopy
Falk Braunmüller
Konrad Nesteruk
ganolead Halide Perovskite Solar Cells
Mahmoud Hezam
Christian Flindt (i)
15:30
Standard Model and its decoupling limit
Andreas Crivellin
16:00
Coffee Break, END
Coffee Break
18:15
Reflection Positivity for Para-fermions and some
Applications
Fabio Pedrocchi (i)
20:15
Public Lecture
16:30
17:00
406
17:30
407 Cosmological perturbations and structure forma-
17:45
408 Atomic Quantum Simulation of Abelian and Non-
tion in nonlocal infrared modifications of general
relativity
Yves Dirian
ID
Earth Atmosphere and Environmental Physics Poster
461
A coupled single column lake and atmospheric model to
simulate thermal profiles in Lake Geneva
Marjorie Perroud
Abelian Gauge Theories
Uwe-Jens Wiese (i)
18:15
19:45
Plasma Physics
Conference Dinner
Wednesday, 02.07.2014, Room E 230
Wednesday, 02.07.2014, Room E 130
Time
ID
15:00
411 Massive black hole binaries in the cosmic land-
15:30
412 The colors of graphene: Hofstadter butterfly for the
16:00
Time
Theoretical Physics II
Chair: Gian Michele Graf, ETH Zürich
honeycomb lattice
Andrea Agazzi (i)
413 Statistics of charge transport and modified time
ordering
Vincent Beaud (i)
481 New plasma configurations and heating systems
15:45
482 Impurity density and momentum transport during
16:00
483 SCENIC: a self-consistent tool for the study of ion-
16:15
484 Gyrokinetic turbulence simulations of plasma shap-
in the TCV tokamak for the European roadmap towards a fusion reactor
Yves Martin (i)
the sawtooth cycle
Claudio Marini
cyclotron resonance heating in fusion plasma devices.
Jonathan Faustin
Coffee Break; END
Applied Physics
Earth, Atmosphere and Environmental Physics
(combined session)
Combined Session
Chair: Stéphane Goyette, Uni Genève
13:45
451 Nonlinear fast growth of surface gravity waves un-
14:00
452 Wind gusts over Switzerland: parametrization of ex-
ing and profile resilience effects in the TCV tokamak
Gabriele Merlo
16:30
Monday, 30.06.2014, Room F 130
ID
Plasma Physics
Chair: Stephan Brunner, CRPP-EPFL
15:15
scape as probes of the gravitational wave Universe
Lucio Mayer (i)
16:30
Time
ID
der the action of wind
Maura Brunetti
treme events with the Canadian Regional Climate
Model
Charles-Antoine Kuszli
17:00
485
17:15
486 Influence of magnetic field on plasma sputtering of
17:30
487 A kinetic neutral atom model for tokamak SOL tur-
17:45
488 Planar resonant RF network antennas used as in-
18:00
20
Coffee Break
Heat loads in inboard limited plasmas in TCV
Federico Nespoli
ITER First Mirrors
Lucas Moser
bulence
Christoph Wersal
ductively coupled plasma source and dedicated for
large area processes.
Rémy Jacquier
END
ID
Plasma Physics Poster
491
Fast ion guiding center orbits in 2D and 3D toroidally rotating tokamak plasmas
Madhusudan Raghunathan
Atomic Physics and Quantum Optics
Monday, 30.06.2014, Room D 230
Time
16:30
ID
Atomic Physics and Quantum Optics & TASK
Combined Session
Chair: Antoine Weis, Uni Fribourg
501 Systematic effects in the neutron electric dipole
moment (nEDM) experiment at Paul Scherrer Institute (PSI).
Prashanth Pataguppi
17:30
522 An optical polarimeter for measuring the DC and
17:45
523 Magnetorelaxation of superparamagnetic iron ox-
18:00
524 A novel actuator for frequency comb self-referenc-
18:15
525 Toward the generation of phonon Fock state and
AC magnetic susceptibilities of superparamagnetic
fluids and films
Philipp Aebischer
ide nanoparticles (SPIONs) by spatially-resolved
atomic magnetometry
Simone Colombo
ing based on an optically-pumped SESAM
Stephane Schilt
on-demand single photons in optomechanical cavities
Nicolas Piro
18:30
END
19:45
Conference Dinner
ID
Atomic Physics and Quantum Optics Poster
17:00
502 A laser based mercury magnetometer for the nEDM
531 Imaging of Relaxation and Microwave Field Strength in Va-
17:15
503 Atomic magnetometer array in the nEDM experi-
532 A quantitative study of particle size effects in the magnetore-
17:30
504 High precision and accurate Cs magnetometer for
17:45
18:00
por Cells
Andrew Horsley
experiment at PSI
Sybille Komposch
laxometry of superparamagnetic iron oxide nanoparticles
(SPIONs) using atomic magnetometry
Vladimir Dolgovskiy
ment
Malgorzata Kasprzak
533 Evaluation of microwave leakage and magnetic field inho-
the nEDM experiment
Samer Afach
mogeneity in the primary frequency standard FoCS-2
Antoine Jallageas
505 An accurate fT-magnetometer based on the opti-
534 XAS measurements of 3d, 4d and 5d transition metals using
cally detected free-induction decay (FID) of atomic
spin polarization
Peter Koss
a laboratory-based set up
Faisal Zeeshan
535 High energy resolution off-resonant spectroscopy for self-
506 A 3He-Cs magnetometer for absolute measure-
absorption-free XAS study of Ta L3-edge
Wojciech Blachucki
ments of magnetic fields
Hans-Christian Koch
18:15
20:15
Public Lecture
536 Compact Rubidium-Stabilized Optical Frequency Comb as
Source of Reference Frequencies in the 1.55-micrometer
Region
Renaud Matthey
Tuesday, 01.07.2014, Room F 130
Time
ID
537 Frequency noise investigation in mid-infrared quantum cascade lasers
Stephane Schilt
Atomic Physics and Quantum Optics I
Chair: Victor Lebedev, Uni Fribourg
14:00
511 Quantized Conductance in Neutral Matter
14:30
512 Imaging plasmons in an ultrafast Transmission
15:00
513 In situ imaging of the microwave field of a vapor cell
15:15
514 Thin-disk laser for proton and alpha-particle radii
15:30
515 Tomography of squeezed and over squeezed states
538 Broadband UV-VIS transient absorption spectroscopy from
femtosecond to microsecond time domain
Bernhard Lang
Dominik Husmann
electron microscope
Fabrizio Carbone
Functional Magnetics:
From Nanomagnetism to Multiferroic Materials
atomic clock
Guan-Xiang Du
Tuesday, 01.07.2014, Room D 230
measurements
Karsten Schuhmann
Time
of mesoscopic atomic ensembles
Matteo Fadel
15:45
16:30
17:00
521 Multiphoton inner-shell ionization with high-fluence
x-ray free-electron laser femtosecond pulses
Joanna Hoszowska
21
Oxides and Multiferroics
Chair: Carlos A. F. Vaz, PSI Villigen
14:00
601 Multiferroics: From Unusual Ferroelectricity To-
14:30
602 Epitaxial strain-induced point-defect formation and
14:45
603 Magnetoelectric control of multiferroic domain
Coffee Break
Atomic Physics and Quantum Optics II
Chair: Jean-Claude Dousse, Uni Fribourg
ID
wards Universal Scaling
Manfred Fiebig (i)
ordering in oxides
Ulrich Aschauer
walls
Naëmi Leo
15:00
604 Multiferroic Aurivillius Phases: the Case of
626
Magnetic properties of multiferroic TbMnO3
Natalya Fedorova
15:15
605 Towards charge-mediated ferroelectric control of
627
Multiferroic properties of o-LuMnO3 controlled by b-axis
strain
William Windsor
15:45
606 Controlling magnetism in La0.7Sr0.3MnO3 via piezos-
628
X-ray resonant magnetic reflectometry study of the magnetic proximity effect in YBa2Cu3O7/La2/3Ca1/3MnO3 superlattices
Aurora Alberca
16:00
607 Structure and Magnetic Coupling in YBaFeCuO5
629
Magnetoelectric monopolar ordering in solids
Florian Thöle
16:15
608 Asymmetric properties of LaNiO3-LaMnO3 bilayers
630
Domain Wall Roughness in Stripe Phase BiFeO3 Thin Films
Benedikt Ziegler
631
Influence of La and Mn vacancies on the electronic and
magnetic properties of LaMnO3 thin films grown by pulsed
laser deposition
Ivan Marozau
632
Resonant Soft X-Ray Scattering On Artificial Spin Ice
Luca Anghinolfi
633
Growth of CuO crystals and optical investigation of magnetoelectric coupling
Adrien Stucky
634
Electric field induced anisotropy manipulation in LSMO/
PMN-PT patterned heterostructures
Michele Buzzi
635
Effects of strain into multiferroic properties of orthorhombic LuMnO3 thin films
Kenta Shimamoto
636
Resonant X-Ray Diffraction studies on the CommensurateIncommensurate Magnetic Transition of LiNiPO4
Mahesh Ramakrishnan
Bi5FeTi3O15 by Ab Initio
Yael Birenbaum
ferromagnetism at room temperature
Igor Stolichnov (i)
train
Jakoba Heidler
Andrea Scaramucci
Marta Gibert
16:30
Coffee Break
Nanomagnetism
Chair: Cinthia Piamonteze, PSI Villigen
17:00
611 Quantum properties of single atoms and molecules
17:30
612 Spin-orbit torques in ferromagnetic heterostruc-
17:45
613 Direct Observation of Thermal Relaxation in Artifi-
18:00
614 Freestanding Magnetic and Topographic Structures
18:15
615 Dynamics of topological defects in an artificial
18:30
616 Direct Observation of Magnetic Metastability in In-
18:45
617 Magnetic Exchange Coupling of Strongly Aniso-
at graphene and boron-nitride surfaces
Harald Brune (i)
tures: fundamentals and applications
Kevin Garello
cial Spin Ice
Alan Farhan
Induced by Ion Treatment
Peggy Schönherr
spin-ice lattice
Sebastian Gliga
dividual Iron Nanoparticles using X-ray Photoemission Electron Microscopy
Armin Kleibert
Frontier Experiments with Neutrons
tropic Erbium Single-Ion Magnets to a Metallic Surface
Jan Dreiser
19:00
618 Anisotropy and hysteresis in sub-monolayers of
19:15
619 The effetc of substrates on molecular spin dynam-
This session has been organised in conjunction with the Swiss
Neutron Scattering Society (SGN).
Monday, 30.06.2014, Room E 230
endohedral single-molecule magnets: The link between structural and magnetic ordering
Rasmus Westerström
Time
ics in thin films of single molecule magnets
Zaher Salman
19:30
END
19:45
Conference Dinner
ID
I: Neutrons in Soft Matter
Chair: Sandor Balog, Uni Fribourg
14:45
701 Magnetically Enhanced Bicelles Delivering Switch-
15:15
702 2D or 3D diffusion: the matter of observation time
15:30
703 Visualising water uptake in primed canvas model
15:45
704 QENS in the GPa range and the anomalous case of
able Anisotropy in Optical Gels
Peter Fischer (i)
Fanni Juranyi
ID
Functional Magnetics Poster
621
Magnetic and conducting properties of strained epitaxial
SrFeO3-d films
Edith Perret
622
Crystallography-Driven Positive Exchange Bias in Co/CoO
Bilayers
Anna Suszka
623
Potential multiferroic RenTinO3n+2: Candidate materials to
search for the electric dipole moment of the electron
Maribel Núñez Valdez
624
Strain induced coupling between ferromagnetism and ferroelectricity in o-LuMnO3 thin films
Saumya Mukherjee
16:30
711 Towards sodium ion batteries: understanding so-
625
Magnetic exchange coupling of MnTPPCl molecules to a
ferromagnetic substrate investigated by X-ray Photo-Emission Electron Microscopy
Milos Baljozovic
17:00
712 Neutron diffraction: a useful tool to study reaction
16:00
systems by neutron radiography in a purposefully
designed perfusion chamber
Jaap J. Boon
hot dense water
Livia Eleonora Bove
Coffee Break
II: Neutrons for Energy Science
Chair: Martin Mansson, EPFL & PSI Villigen
22
dium dynamics on a microscopic level
Marisa Medarde (i)
mechanisms of lithium ion batteries
Claire Villevieille
17:15
713 (p,T) parameterization of the proton-phonon cou-
17:30
714 Small-Angle Neutron Scattering Study of the Struc-
19:45
pling in proton conducting electrolytes
Artur Braun
ID
tion Neutron Source SINQ
Christian Rüegg
752 Spin waves excitations of J1-J2 zigzag chains in SrDyO4
18:15
20:15
Public Lecture
Nicolas Gauthier
753 Domains and multiferroicity in CuCrO2: a single crystal neutron diffraction study
Matthias Frontzek
Tuesday, 01.07.2014, Room E 230
ID
721 ESS: current status and future developments
15:00
722 CAMEA - a novel secondary spectrometer at RITA-II
15:15
723 Neutron imaging of spatial variation in crystalline
15:45
754 CAMEA – The Continuous Angle Multiple Energy Analysis
Spectrometer for the European Spallation Source.
Paul Freeman
III: Neutron Sources & Instrumentation
Chair: Kurt Clausen, PSI Villigen
14:30
15:30
755 Magnetic frustration, hierarchy of exchange interactions,
and idle spin behavior in a 2D lattice of bow-ties.
Romain Sibille
Ken Andersen (i)
756 The magnetic phases of (C5H12N)2CuCl4 – An inelastic neutron scattering study.
Simon Ward
Henrik Rønnow
757 A versatile sample stick for neutron scattering experiments
structure by means of energy-selective methods
Steven Peetermans
in high electric fields
Marek Bartkowiak
724 Adaptive optics and cryo-lenses: Neutron focusing
758 HEIMDAL: A time-of-flight neutron powder diffractometer at
within sample environment
Uwe Filges
ESS Lund for in-situ/in-operandi materials science studies
Jürg Schefer
725 A technically simple broadband neutron spin filter
759 General linear spin wave theory of incommensurate mag-
based on dynamically polarized protons using photo-excited triplet states
Nemanja Niketic
netic structures (SpinW Matlab library)
Sándor Tóth
760 Investigation on the low temperature distorted phase of
IV: Award Talk
Chair: NN
16:00
26
MgCr2O4
Shang Gao
Winner of the SGN Thesis Medal (i)
16:30
761 ZEBRA: The new neutron single-crystal diffractometer at
SINQ optimized for small samples and extreme conditions
Oksana Zaharko
Coffee Break
V: Neutrons for Condensed Matter
Chair: Tom Fennell, PSI Villigen
17:00
731 Electric-field coupling with the magnetoelectric
17:15
732 Electric polarization and spiral magnetic order be-
17:30
733 Inelastic neutron scattering reveals details on the
Gail N. Iles
low 200 K in YBaCuFeO5
Mickael Morin
Biophysics and Medical Physics
thermal evolution of magnetic excitations in dimer
systems
Diana Lucia Quintero Castro (i)
734 Pressure-driven dimensionality change in a quan-
18:15
735 Magnon modes in a-CaCr2O4 measured by neutron
18:30
736 Non-equilibrium spin relaxation and hysteresis in
Wednesday, 02.07.2014, Room G 140
Time
tum magnet
Markos Skoulatos
scattering and far infrared spectroscopy
Sándor Tóth
the mixed-anisotropy dipolar coupled spin-glass
LiHo0.50Er0.50F4
Julian Piatek
18:45
737
Quasielastic scattering in Tb2Ti2O7 and Y1.9Tb0.1Ti2O7
Martin Ruminy
19:00
738
New lanthanide-copper single molecule magnets
examined using inelastic neutron scattering spectroscopy
Stefan Ochsenbein
19:30
762 The First Neutron Laue Diffractometer in Germany
skyrmion lattice in Cu2OSeO3
Jonathan White
18:00
19:15
Frontier Experiments with Neutrons Poster
751 Science and Instrumentation Projects at the Swiss Spalla-
ture and Morphology of Radiation-Grafted ProtonConducting Membranes
Gergely Nagy
17:45
Time
Conference Dinner
801 Dynamics and rheology of active glasses
15:30
802 Balance of Forces at Play in Phospholipid Self-As-
15:45
803 Universality of Behaviour in the Mesoscale Proper-
16:00
804 Dissecting the immune response at a single-cell
16:15
805 Structure and dynamics of thylakoid membrane
16:30
END
23
Biophysics and Medical Physics I
Chair: Giovanni Dietler, EPFL
15:00
739 Disorder-quenched quantum criticality in cuprate
superconductors?
Johan Chang
ID
Joseph Brader (i)
sembly: Study of Selected Artificial Phospholipids
Andreas Zumbuehl
ties of Amyloid Fibrils
Salvatore Assenza
level via microfluidics
Michael Junkin
systems during photosynthesis in vivo - revealed by
small-angle neutron scattering (SANS)
Renáta Ünnep
Coffee Break
Time
17:00
ID
Biophysics and Medical Physics II
Chair: Giovanni Dietler, EPFL
17:30
813 Probing nanoparticle-protein complexation by light
17:45
814 Polarity, shape, and motion of migrating cells
Gaurasundar Conley
on the Dynamic Nuclear Polarization process for
hyperpolarized 13C MRS and MRI
Andrea Capozzi
History of Physics
scattering
Sandor Balog
Monday, 30.06.2014, Room C 230
emerge from local protrusion/retraction transitions
Franck Raynaud
Time
815 Force-induced globule-coil transition in Laminin
Binding Protein and its role for viral – cell membrane fusion
Sergey Sekatskii
tween solvation mechanisms
Davide Calzolari
14:30
902 The ‘Boussinesq debate’: instability, multiple solu-
15:00
903 The role of hypothetical ontologies in early relativis-
15:30
904 The problem of the combination of data in history
Biophysics and Medical Physics Poster
between lipid membranes and water
Cornelis Lütgebaucks
16:00
822 Dynamics of Relaxation of DNA molecules on the surface:
how rapid a 2D equilibrium is achieved
Andrey Mikhaylov
History of Physics
Chair: NN
901 Poincaré and the new mechanics, through Lorentz’
END
821 Second harmonic scattering: Characterizing the interaction
ID
14:00
816 Co-nonsolvency of PNiPAM at the transition be-
18:30
ID
828 Advanced microscopy techniques for biological studies
susceptibilities in bacteria.
Giovanni Longo
812 Three fields study of solvent deuteration influence
18:15
rate
Chiara Gabella
811 A mechanical sensor to rapidly determine antibiotic
17:15
18:00
827 Contact angle at the leading edge controls cell protrusion
theory and the reaction principle (1900), The dynamic of the electron (1905) and the Last essays
(1912).
Christian Bracco (i)
tions and free will
Thomas Mueller
tic quantum theories
Adrien Vila Valls (i)
Jan Lacki
Coffee Break
Chair: NN
823 AFM Nanoscale Infrared Spectroscopy: Chemical Charac-
16:30
905 Euler's greatest success: Didactics of 18th Century
17:00
906 Force and work measurement: the beginnings
17:30
907 Historical context of the Swiss atomic weapons
terization at Single Amyloid Molecule Scale
Francesco Simone Ruggeri
824 In vivo Hyperpolarized 13C MRS using DPPH as polarizing
agent
Emine Can
825 DNA in con fined geometry
Aleksandre Japaridze
826 Actomyosin bundle tension at the periphery of cell spreading
on micropatterned substrate
Benoit Vianay
24
Popular Science Books form a contemporary Perspective
Tibor Gyalog
Jean-François Loude
program
Jean-Pierre Hurni (i)
18:00
END
18:15
20:15
Public Lecture
Aussteller - Exposants
attocube systems AG, DE-80539 München
www.attocube.com
MaTecK GmbH, DE-52428 Jülich
www.mateck.de
Coherent (Deutschland) GmbH, DE-64807 Dieburg
www.coherent.com
Meili-Kryotech, CH-7433 Donat
www.kryotech.ch
Dyneos AG, CH-8307 Effretikon
www.dyneos.ch
LOT-QuantumDesign AG, CH-1122 Romanel-sur-Morges
www.lot-qd.ch
Emitec Messtechnik AG, CH-6343 Rotkreuz
www.emitec.ch
NanoScan AG, CH-8600 Dübendorf
www.nanoscan.ch
EPL-IOP, UK-Bristol
www.iop.org
Nanosurf AG, CH-4410 Liestal
www.nanosurf.com
GMP SA, CH-1020 Renens
www.gmp.ch
SPECS Surface Nano Analysis GmbH, DE-13355 Berlin
www.specs.com
Hiden Analytical Ltd., UK-Warrington, WA5 7UN
www.hidenanalytical.com
Springer Verlag GmbH & Co. KG, DE-69121 Heidelberg
www.springer.com
HORIBA Jobin Yvon GmbH, DE-64625 Bensheim
www.horiba.com/de/scientific
Swiss Vacuum Technologies SA, CH-2074 Marin-Epagnier
www.swissvacuum.com
Hositrad Deutschland Vacuum Technology,
DE-93047 Regensburg
www.hositrad.com
TECO René Koch, CH-1807 Blonay
www.teco-rene-koch.com
TOPTICA Photonics AG, DE-82166 Gräfelfing
www.toptica.com
Imina Technologies SA, CH-1015 Lausanne
www.imina.ch
Zurich Instruments, CH-8005 Zürich
www.zhinst.com
Mad City Labs GmbH, CH-8302 Kloten
www.madcitylabs.eu
Aussteller-Apero an der SPG-Jahrestagung 2014
Apéritif-Exposants lors de la réunion annuelle de la SSP
2014
Die SPG lädt alle Industrieaussteller anlässlich ihrer Jahrestagung 2014 an der Uni Fribourg zu einem Apéro am 1.
Juli 2014 von 17 h -18 h ein. Der Vorstand möchte damit
den Gedankenaustausch mit Vertretern der produzierenden
Industrie verstärken. Während sich Forscher an der Tagung
über neue Industrieprodukte informieren können, sollen
nunmehr im Gegenzug den Industrievertretern Technologieaktivitäten von Forschungsinstituten vorgestellt werden.
Dieses Jahr wollen wir einen kurzen Überblick über Schwerpunkte der Technologieentwicklung bei CERN geben.
ABC
La SSP, à l’occasion de la réunion annuelle 2014 à
l'Université de Fribourg, invite tous les exposants à participer à un apéritif le 1 juillet 2014 de 17 h à 18 h. Le Comité
souhaite de cette façon favoriser les échanges avec les représentants de l'industrie. Alors que les chercheurs peuvent s’informer des derniers développements de produits
industriels lors de cette réunion annuelle, les représentants
de l'industrie, en contrepartie, ont là l’occasion de mieux
prendre conscience des développements de la technologie
dans les instituts de recherche. Une telle information peut
être utile à l'industrie pour cibler le développement de produits.
Cette année, nous souhaitons en particulier donner un
aperçu du développement des technologies au CERN.
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Then please meet Christian Caron at the Springer booth. He is an executive publishing editor for the physical sciences, managing editor of the book series
Lecture Notes in Physics, managing editor of the new book series Science and Fiction, member of the Steering Committee of The European Physical
Journal (EPJ) and contributing editor to the Springer Complexity program.
25
015446x
Ceremony Programme
2 July 2014, Uni Fribourg
12:00
Lunch buffet
13:00
Start of the ceremony
• Welcome address by SPS and CHIPP
• Speech by Rolf Heuer, Director-General of CERN on:
"60 Years of Science for Peace"
• Podium discussion with invited guests on:
"CERN's impact on Switzerland and its Society"
• Visit of the Exhibition "60 Years of CERN" with the Interactive LHC tunnel
15:00
End of the ceremony
Important: Please register at latest by 1 June 2014. If you participate ONLY in the above ceremony of July 2nd, just send
an Email with your name and address to: sps@unibas.ch.
Participants of the SPS Annual Meeting are kindly requested to register via the web interface (www.sps.ch).
On 29 September 1954,
just a few years after the
Second World War, twelve
European countries established CERN – the European Organization for Nuclear Research. CERN is
the first of Europe's intergovernmental research organizations that today has
become the world’s largest
particle-physics laboratory
fulfilling the dreams of its
founders as summarized
in the convention: "The
Organization shall provide for collaboration among European States in nuclear research of a pure scientific and
fundamental character, and in research essentially related
thereto. The Organization shall have no concern with work
for military requirements and the results of its experimental
and theoretical work shall be published or otherwise made
generally
available." CERN has
in many ways become a model for
what Europe can
do when it unites,
bridging nationalities and bringing
different cultures
together to work
towards a common goal.
series of events celebrating 60 years of science
for peace. Detailed information on each of these
events taking place in all
CERN member countries
can be found on http://
cern60.web.cern.ch. The
central events are the Celebration of the Convention at UNESCO in Paris
on July 1st, marking the
anniversary of the initial
signing, in 1953, of the
convention that was to establish the organization under the auspices of UNESCO a
year later. The Celebration of the First Council Session Anniversary will take place at CERN on September 19th; and
on September 29th high-level representatives from all of the
member states will celebrate - 60 years to the
day - the official birth of
the organization in 1954.
Throughout 2014,
CERN will be
marking its 60th
anniversary with a
On 10 June 1955, Felix Bloch, CERN's
first Director-General, laid the foundation stone on the Laboratory site,
watched by Max Petitpierre, then President of the Swiss Confederation.
Geneva was selected as the site for the CERN
Laboratory at the Third Council Session in Amsterdam in October 1952. This choice was approved by a referendum in the Canton of Geneva in June 1953, by 16 539 votes to 7332.
The
Swiss
national
event will take place at
the Annual Meeting of
the Swiss Physical Society (SPS) in Fribourg,
June 30th - July 2nd cohosting the annual meeting of the Swiss Institute of Particle Physics
(CHIPP). Fabiola Gianotti, spokesperson of
the ATLAS collaboration
during the time of the
Higgs boson discovery,
26
The Globe of Science and Innovation, CERN's
exhibition centre, is seen lit up at night. This
wooden building was offered to CERN in 2004
as a gift from the Swiss Confederation to mark
50 years since the Organization's foundation.
All pictures: © CERN
will give a public lecture on the
Monday evening
of June 30th, a
mock-up of the
LHC tunnel will be
on display during
the full event, and
CHIPP institutes
active in particle
physics research
will
showplace
land marking milestones of their
past all alongside
the posters and oral contributions of today’s students,
postdocs and staff in the TASK session. The event will culminate with the presence of the CERN Director-General,
Rolf Heuer, on July 2nd and invited guests.
A colloquium at CERN’s Globe of Innovation is in preparation by the Swiss Federal Department of Foreign Affairs and
CERN. Presumably on 17 September distinguished international experts will discuss the political and societal impact
of CERN on peace, in international collaborations astride
cultural and national boundaries, and in technological innovations and spin-offs. This colloquium also defines the
starting point of a PhD studentship which will be co-funded
by the Swiss Federal Department of Foreign Affairs to investigate the societal impact CERN is generating.
20th Swiss Physics Olympiads, Aarau 2014:
a ticket for Kazakhstan !
Antoine Pochelon, SPS Secretary
The preliminary round of these 20 Swiss Physics Olympiads 2014 (SwissPhO) took place in January and was
held in four different places simultaneously: Bern, Zurich,
Lausanne and Lugano. There were 67 students from all
across Switzerland and Liechtenstein taking part in the
competition. The best 26 participants had the chance to
follow special preparatory courses before participating to
the finals of the SwissPhO 2014 on 29/30 March at the
Neue Kantonsschule Aarau.
th
These Olympiads are a moment of stimulating and happy
atmosphere, especially in the award ceremony, which closes this kind of Swiss physical marathon. In a brilliant talk on
"Reconciling Quantum Physics and Gravity" Christopher
Andrey approached the theory of cords and showed the
role of hazard in Quantum mechanics. This is not to say
that winning in the Olympiads is total hazard! Passion and
motivation are important driving forces, which was also underlined in a talk presenting the Swiss Physical Society with
the variety of activities and domains it covers.
Rafael Winkler and Barbara Roos, first and second at the Swiss
Physics Olympiads 2014 and winners of the SPS “Nachwuchsförderpreis”. (Photo Marco Gerber, Projektkoordinator VSWO).
ympiads (ASSO; Verband Schweizer Wissenschafts-Olympiaden VSWO, Association des Olympiades Scientifiques
Suisses AOSS), the organization relies on volunteer work
of strongly motivated people, who very often were participants to former Olympiads. For instance for these physics Olympiads, there were typically 3’700 hours invested in
training of the candidates and preparation of events, which
at a rate of 25 CHF per hour amount to 92’500 CHF! The
smile of the participants with their joy of taking part in such
a challenge is the reward. How said by an organizer, happiness is often reciprocal.
Among the top five who were awarded gold medals and
who will have the chance to represent Switzerland at the
International Physics Olympiad in Astana, Kazakhstan in
July, the two first, Rafael Winkler (Alte Kantonschule Aarau,
AG, from Mettauertal) and Barbara Roos (MNG Rämibühl,
ZH, from Dübendorf) received the special prize for young
academics from the Swiss Physical Society (SPG Nachwuchsförderpreis, Prix de la Relève de la SSP). The two
SPS-prize winners will thus be accompanied there by Pieter Stas (Ecole Moser, GE, from Vandoeuvres), Sebastian
Stengele (Alte Kantonschule Aarau, AG, from Rothrist) and
Nikita Rudin (Ecole Moser, GE, from Corsier). We are very
happy that also a woman was awarded the SPS prize for
the two first, although there were only about 1/6 of women
in the preliminary as in the final round.
The association SwissPhO and VSWO are happy, together
with the University of Zurich as host university, to have been
chosen to organize the 47th International Physics Olympiad
2016 (IPhO) in Zurich. After the success of the International
Biology Olympiad (IBO) in 2013 in Bern, the organizers will
welcome delegations from about 90 countries and about
1000 guests from near and far in the host countries Switzerland and Liechtenstein. The Swiss Physical Society will
support the event.
Such Olympiads are a fantastic opportunity to promote the
next generation of young scientists. But as mentioned by
the representative of the Association of Swiss Scientific Ol27
Progress in Physics (41)
Electron Cyclotron Masers:
from plasma physics to NMR spectroscopy applications
Stefano Alberti* and Trach-Minh Tran
Centre de Recherches en Physique des Plasmas (CRPP), EPFL, Station 13, 1015 Lausanne
* stefano.alberti@epfl.ch
1. Introduction
Gyrotrons belong to the family of high-power coherent radiation sources known as electron cyclotron masers (ECM)
or cyclotron resonance masers (CRM). The physical mechanism in a CRM is based on the cyclotron maser instability (CMI) and is a result of the relativistic dependence of
the electron cyclotron frequency on the electron energy [1].
This instability very efficiently converts rotational kinetic
energy into coherent radiation even for weakly-relativistic
conditions where the electron kinetic energy is small compared with its rest energy. Gyrotrons are fast-wave vacuum
electronics devices, which are characterized by the fact
that the wave-particle interaction is not localized near the
walls of the interaction space (like in slow-wave devices
characterized by a surface-wave interaction), but takes
place in a large volume. This property enables the gyrotron
to generate high-power coherent radiation in the sub-THz
and THz frequency range at the MW level in continuous
mode (CW). The worldwide R&D activity on gyrotrons [2] is
mainly driven by the need for an intense source of coherent,
millimeter-wave radiation to heat a magnetically confined
fusion plasma [3,4] as will be the case in ITER [5] or the
DEMO reactor which will follow ITER.
dispersion relation of a transverse electric mode (TE) supported by the cavity. The intersection points of these two
dispersion relations define the gyrotron operating points
(see Figure 1). At the operating point and under some additional conditions, the CMI instability can take place and
develops in different stages going from linear to strongly
non-linear regimes. While the electrons traverse the cavity these stages can be distinguished as [1,2]: (a) energy
modulation, (b) orbital bunching (relativistic effect), (see upper inset in Fig. 2) and (c) bunch deceleration. When the rfwave frequency, defined by the resonant cavity, slightly exceeds the cyclotron frequency or its harmonics (v > s Vce/g,
s integer), a bunch is formed in the decelerating phase and
electrons emit a coherent radiation. On the contrary, if v <
s Vce/g, a bunch is formed in the accelerating phase and
the electrons absorb energy from the rf-wave. In the novel
operational regime described below the accelerating and
decelerating phases dynamically take place in the same interaction space and give rise to the nanosecond pulsed regime. Within the family of ECM, the specificity of the gyrotron relies on the fact that it operates close to cutoff (kII ≈ 0)
which renders the CMI very insensitive to the electron beam
velocity spread.
As a spin-off from the plasma physics related gyrotron R&D
activity a novel application has been developed in the last
two decades in the field of NMR spectroscopy, where a
dramatic enhancement in sensitivity of the high-field NMR
spectrometers has been achieved via Dynamic Nuclear Polarization (DNP) [6,7]. For a variety of applications based on
this technique, a low power gyrotron (~1-10 W) radiating
in the THz frequency domain is needed. Both research avenues for gyrotron applications, plasma physics and NMR
spectroscopy, are pursued at the Centre de Recherches en
Physique des Plasmas, EPFL, including experimental as
well as theoretical/numerical studies. Guided by theoretical
modeling, novel operational regimes characterized by nanosecond pulses have been recently experimentally demonstrated which may open new applications for gyrotrons.
frequency
EM-wave dispersion relation
beam line
operating point
0
kII
cutoff frequency
2. Basics of Gyrotrons and CRM instability
In a gyrotron, a hollow electron beam is emitted and accelerated in a Magnetron Injection Gun (MIG), where an
annular electron beam is created in a crossed electric and
magnetic fields. The beam is guided by the magnetic field
lines towards a resonant cavity with cylindrical symmetry.
Between the MIG and the cavity, the electrons experience
an increasing magnetic field, which amplifies their rotational
kinetic energy via adiabatic compression. In the cavity, the
wave-particle interaction takes place, which, in the most
simple model, can be described by the dispersion relation
of a magnetized weakly relativistic electron beam and the
kII > 0, forward-wave
Gyro-TWT
Fig. 1 Simplified uncoupled dispersion relation in the v-kII space
showing the electron beam dispersion relation (beam line) and the
electromagnetic-wave dispersion relation (TE-mode supported by
the cavity). The beam-line represents the Doppler shifted electron beam dispersion relation: v = Vce/g + kIIvII, with Vce, g, kII,
and vII the electron cyclotron angular frequency, the relativistic
factor, the parallel wave-vector and parallel velocity respectively.
The dispersion relation for a given TE transverse mode is given by
v = vco (1 + c2kII2/vco2)½, with vco and c being the cut-off angular
frequency and the speed of light, respectively. The intersection
point is the gyrotron operating point.
28
Support for HE11 waveguide
orbital bunching mechanism for
electrons in the resonator
uniform distribution
Larmor radius at
resonator entrance:
r ≈ 0.13 mm
Frequency tunable gyrotron
orbital bunching
Collector
resonator
entrance
L ≈ 50mm
Spent electron beam
magnetic field
resonator axis
resonator
superconducting
coils
Quasi-optical
mirrors
Diamond window
CVD
annular electron beam
cathode
L≈
400MHz NMR-spectrometer
Matching Optics Unit
with universal polariser
3m
rf beam
Gaussian mode
Fig. 3 Layout of the DNP-NMR experiment in the LPMN laboratory.
with the gyrotron, the matching optics unit including a universal
polarizer, the support of the corrugated waveguide propagating
the HE11 mode and the variable field 400 MHz NMR spectrometer.
The 4 m-long HE11 waveguide is manufactured by a spin-off company, Swissto12, using a stacked ring technique [14].
Fig. 2 Schematic of high-power high-frequency gyrotron for plasma heating applications. A hollow cross-section (annular) weakly-relativistic electron beam is guided by a strong magnetic field
produced by a superconducting magnet and is injected into a
resonant cavity. As the beam passes in the interaction region, defined by a cylindrical cavity supporting a TE mode, it experiences
the CMI whereby electrons, initially uniformly distributed on a Larmor radius, undergo orbital bunching (see upper inset), causing
them to be decelerated and emit coherent radiation. The lower inset is a photograph of the resonant cavity of a typical 1 MW-class
gyrotron. The annular electron beam in the cavity has an average
radius and thickness of 10 mm and 0.5 mm, respectively.
to the sample under investigation [13]. Figure 3 shows the
present layout for DNP-NMR experiments to be carried out
at the Laboratoire de Physique des Matériaux Nanostructurés (LPMN) of EPFL.
Within this activity, the company Swissto12 has been created and is a spin-off of CRPP with strong support of Laboratoire de Physique des Matériaux Nanostructurés (LPMN)
of EPFL.
3. Applications from magnetically confined plasma
heating to NMR spectroscopy
As described in [2], several decades of intensive R&D activity, on theory, experiment and industrial development, were
needed to develop a state-of-the-art gyrotron meeting all
the necessary requirements for the presently operated fusion devices [4] and in particular for ITER [8-10]. In Europe
this effort is carried out by the EGYC 1 consortium in which
CRPP is one of the main actors. The present dominant activity within EGYC, together with the industrial partner, the
French company Thales Electron Devices, is devoted to the
industrialization of the gyrotron for a series production in
view of providing the electron cyclotron heating system of
ITER with 6 CW-gyrotrons operating at 170 GHz and delivering 1 MW each [9]. In parallel to this activity EGYC is pursuing R&D aimed at significantly increasing the unit power
as well as the frequency in view of the future demonstration
power plant DEMO [10,11]. In Figure 2 is shown a schematic of a high-power, high-frequency gyrotron for fusion
applications.
4. From linear to non-linear up to chaotic ECM regimes:
theory and experiment
The development of new theoretical models not only benefits the effort in the domain of R&D of gyrotron for fusion
applications, as well as the development of advanced gyrotron concepts for DNP in the field of NMR spectroscopy,
but also allows to gain a deeper understanding of the underlying complex non-linear wave-particle dynamics occurring in a CRM. Based on a non-linear interaction code
developed at CRPP, novel dynamical regimes have been
predicted for the gyrotron designed for DNP/NMR applications and have been confirmed experimentally [15,16].
The novel operational regimes predicted by the TWANG
code have been experimentally confirmed with the gyrotron
developed for DNP/NMR applications. This gyrotron has
demonstrated to be an ideal test-bench for fundamental
research on the complex non-linear dynamics in ECMs. For
the first time it has been possible to experimentally investigate the dynamical properties from the linear regime up to
chaotic regimes reached via a “period doubling cascade”
[15]. Among a wide variety of non-stationary regimes, a
nanosecond pulsed regime has been discovered and is
interpreted as the consequence of a self-consistent Qswitch effect in which the self-consistent diffraction quality
factor is dynamically modulated by driving the gyrotron in
a strongly nonlinear regime with phase-locked sidebands
As a spin-off activity of the gyrotron R&D for plasma applications, the development of frequency-tunable gyrotrons
in the THz frequency domain has been started in 2008 at
EPFL in a joint effort with the Swiss-DNP-Inititative [12]
(SDNPI). Within this joint effort, CRPP is responsible of
developing the frequency-tunable gyrotron as well as the
associated THz-instrumentation from the source (gyrotron)
1 EGYC is a collaboration of CRPP, Switzerland; KIT, Germany; HELLAS,
Greece; IFP-CNR, Italy.
29
W (J)
3 x 10
a)
2
1
0
0.2
0.1
ηel
and technology. The strong interplay between theory and
experiment has been and still will be essential for gaining
deeper understanding of the complex underlying non-linear
physics of CRM’s.
t0 t1 t2
−7
b)
t(ns)
0
Acknowledgments
For plasma physics related applications this work is partially supported by EFDA under Grant WP13-DAS-HCD-EC
and by Fusion for Energy under Grant F4E-GRT-432 within
the European Gyrotron Consortium (EGYC). For DNP/NMR
applications this work is partially supported by Requip
(206021-121303/1 and 206021_144983), Sinergia (CRSI20122708/1), and (200020-120503/1) grants of the Swiss National Science Foundation, by the School of Basic Science
of EPFL and by the EPFL.
hel < 0
Qdiff
Pdiff (W)
−0.1
20
c)
15
10
5
05
10 d)
10
4
56
58
12
60
62
64
t(ns)
5
x 10
e)
66
68
70
72
t1
Field Amplitude (V/m)
Fig. 4 Time10traces obtained with the TWANG simulation code: a)
cavity stored energy, b) interaction efficiency, c) radiation power,
8
d) self-consistent
diffraction quality factor. The red rectangle hight2
lights a single
nanosecond
pulse.
6
References
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76, 489 (2004).
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pulses in a THz gyrotron oscillator operating in a mode-locked
self-consistent Q-switch regime". Phys. Rev. Lett., 111, 205101
(2013).
Fig. 5 Experimental
results corresponding
2
to the simulations of
Fig. 4 are shown in a)
0.01
0
0.01
0
0.02
0.04
0.06
0.08 in red,
0.1
0.12
instantaneous
Z[m]
10
RF-power
measured
10
f)
with a wide bandwidth
0.005
0.005
(DC-20GHz) Schottky
8
diode. In blue interme10
diate frequency signal
0
5
10
15
20
25
30
0 0
0
5
10
15
25
30
from a heterodyne ret [ns] 20
t [ns]
6
10
b)
DNP 369
ceiver. b) spectrogram
b)
b)
DNP 369
with 100ns resolution
calculated from IF4
10
signal of heterodyne
receiver. c) radiation
field spectrum (FFT)
2
10
taken
= 65 μs
−4
−3
−2
−1
0
1
2
3at time
4
9
10
Relative frequency (Hz)
of the x100
μs long
acquired signal. The
10 20
20 3030 4040 5050 6060 7070 8080 9090 100100
00
10
frequency-equidistant
t [μs]
t [μs]
side-bands are clearly
Main
mode
c)c)
Main
mode
c)
visible in subplots b)
10
10
and c). The cut-off frequency in the constant
cavity radius is indicat10
10
ed in subplot c) by the
red line.
a)
a)
a)
4
IF
IF
Schottky
Schottky
t = 65μs
t = 65μs
2
2
|E| [(V/m) ]
[V][V]
Voltage
Voltage
0.015
0.015
|E|
|E| [a.u.]
[a.u.]
−4−4
−5−5
259.5
259.5
260
260
260.5
260.5
261
261
frequency
[GHz)]
frequency
[GHz)]
261.5
261.5
262
262
cutoff
[16]. The relevant time traces comparing theory and experiment are shown in Fig. 4 for the simulations and Fig. 5 for
the experiment.
Further experimental studies as well as theoretical development will be aimed on the control of the pulse length, duty
cycle and modulation depth within the nanosecond pulsed
regime.
Going from the first proof-of principle of CRM’s to the
present recent achievements has required substantial
progress in experiments, theoretical/numerical modeling
30
Progress in Physics (42)
Exotic States at the Edge: Majorana Fermions and Parafermions
Jelena Klinovaja, Department of Physics, Harvard University, Cambridge, Massachusetts 02138, USA
Peter Stano, Center for Emergent Matter Science, RIKEN, Wako, Saitama 351-0198, Japan
Daniel Loss, Department of Physics, University of Basel, Klingelbergstrasse 82, 4056 Basel, Switzerland
The current hunt for Majorana fermions in condensed matter physics resembles the one for the Higgs boson in high
energy physics. Majorana fermions are different to all other
known fermions in that they are their own antiparticles.
Though the possibility for their existence was shown already in 1937 [1], as of today we still do not know whether they
exist in Nature as elementary particles. Much more recent
is the discovery that such particles might be produced in
condensed matter laboratories, as collective excitations in
specially designed semiconductor heterostructures.
sibilities for spintronics applications in materials with weak
intrinsic spin-orbit interaction, such as graphene [6] or molybdenum disulfide [7].
FIG. 1. The super-semi hybrid system, consisting of a spin-orbit
coupled nanowire (green cylinder) on top of a superconductor (red
slab) with a uniform magnetic field B (gray arrow) applied along
the wire. Periodically arranged nanomagnets (blue bars) produce
a spatially varying magnetic field Bn (gray arrows).
© Phys. Rev. Lett.: Figure taken from Ref. [4].
Apart from being fundamentally different to electrons and
thus interesting by itself, Majorana fermions also find applications in topologically protected quantum computation
schemes, which has raised extraordinary interest in these
and other exotic particles such as fractional fermions, parafermions, or Fibonacci anyons. A further hallmark of these
particles is that, when confined to a two-dimensional plane,
they obey non-Abelian braid statistics, which means that
it matters in which order we move them around each but
not which precise path we choose. It is the latter property
which makes the results of such braiding or exchange operations topologically stable.
The synthetic spin-orbit interaction can also arise spontaneously in one-dimensional nanowires containing localized
magnetic moments [8–10]. At low temperatures, itinerant
electrons that interact with these moments organize them
into a helix via the Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida (RKKY)
interaction, see Fig. 2. Semiconducting nanowires usually
contain localized spins in atomic nuclei of the constituent
material but can be also intentionally doped with magnetic
impurities. Alternatively, one can work with atomic chains
on a superconducting surface [11, 12]. Concerning Majorana fermions, the most important feature of such RKKY
systems is the self-tuning property. Namely, the relation
between the Fermi wave length and the effective spin-orbit
wavelengths produced by the impurity spin helix is, somewhat miraculously, exactly the one required to stabilize the
Majorana phase. This completely removes the need for
fine-tuning of parameters [2, 9, 10].
One of the structures suggested to host Majorana fermions is a semiconducting nanowire with spin orbit interaction and proximity-coupled to a superconductor - a 'supersemi' hybrid system [2]. Applying a magnetic field drives it
through a topological phase transition, upon which Majoranas are predicted to appear as zero-energy bound states
at the nanowire ends. A recent experiment showing signatures of such a transition has caused a lot of excitement
but the results remain inconclusive [3]. The difficulty in the
stabilization of the Majorana phase lies in the stringent requirements on system parameters and their precise tuning.
Namely, the spin-orbit interaction in currently available nanowires is unfavourably weak, resulting in Majorana fermions spreading out too far inside the nanowire, by which
it can fuse with another Majorana fermion from the other
end into a trivial electron of finite energy. In addition to that,
tuning of the chemical potential is a challenging task due
to the screening of electric fields by the nearby superconductor.
FIG. 2. Wire (yellow cylinder) in contact with a superconductor
(green slab). Localized magnetic moments (colored arrows) are
ordered into a spin helix by RKKY interaction mediated by wire
electrons.
© Phys. Rev. Lett: Figure taken from Ref. [9].
Recently we suggested how to overcome the weak spinorbit interaction limitation by replacing the inherent material
property by what we call a synthetic spin-orbit interaction
[4]. The idea originates from the simple observation that a
spatially rotating (helical) magnetic field mimics spin-orbit
effects in one-dimensional systems [5]. Creating such periodically varying magnetic fields, for example by nanomagnets as shown in Fig. 1, allows one to generate effective
spin-orbit interactions much stronger than is available in
currently used nanowires. Moreover, it suggests wider pos-
The potential of the 'super-semi' hybrid structures reaches
beyond Majorana fermions. This has been indicated by our
previous finding that by combining the synthetic spin-orbit
interaction and external uniform magnetic field, the topological transition can transform a Majorana fermion into a
fractionally charged fermion (charge e/2) [4]. These exotic
many-body excitations were postulated long ago in polyacetylene [13] (preceded by a field theory model [14]). However, there the half-charge is masked as they appear in
pairs due to spin degeneracy. With the spin SU(2) symmetry
31
broken by the rotating field, this degeneracy is absent and
thus the fractional charge becomes amenable to direct experimental observation via transport [15].
[1] E. Majorana, Nuovo Cimento 14, 171 (1937).
[2] S. R. Elliott and M. Franz, arXiv:1403.4976.
[3] V. Mourik, K. Zuo, S. M. Frolov, S. R. Plissard, E. P. A. M. Bakkers, and L. P. Kouwenhoven, Science, 336, 1003 (2012).
[4] J. Klinovaja, P. Stano, and D. Loss, Phys. Rev. Lett. 109, 236801
(2012).
[5] B. Braunecker, G. I. Japaridze, J. Klinovaja, and D. Loss, Phys.
Rev. B 82, 045127 (2010).
[6] J. Klinovaja and D. Loss, Phys. Rev. X 3, 011008 (2013).
[7] J. Klinovaja and D. Loss, Phys. Rev. B 88, 075404 (2013).
[8] B. Braunecker, P. Simon, and D. Loss, Phys. Rev. B 80, 165119
(2009).
[9] J. Klinovaja, P. Stano, A. Yazdani, and D. Loss, Phys. Rev. Lett.
111, 186805 (2013).
[10] B. Braunecker and P. Simon, Phys. Rev. Lett. 111, 147202
(2013).
[11] A. Yazdani, Presentation at conference ”Majorana Physics in
Condensed Matter”, Erice, Italy (2013).
[12] M. Menzel, et al., Phys. Rev. Lett. 108, 197204 (2012).
[13] W. P. Su, J. R. Schrieffer, and A. J. Heeger, Phys. Rev. Lett.
42, 1698 (1979).
[14] R. Jackiw and C. Rebbi, Phys. Rev. D 13, 3398 (1976).
[15] D. Rainis, A. Saha, J. Klinovaja, L. Trifunovic, and D. Loss,
arXiv:1309.3738.
[16] J. Klinovaja and D. Loss, arXiv:1312.1998.
More recently, some of us proposed a nanowire-based
structure, which hosts fractionalized Majorana fermions
(parafermions) [16], which obey fractional exchange statistics enforced by strong interaction effects. These parafermions allow for a wider class of topologically protected
gate operations due to a more general braid statistics.
Whereas Majorana fermions, being Ising anyons, enjoy the
protection only for two out of the four universal qubit gates,
the parafermions enable one to go one step further, raising
the number of topologically protected gates to three. One
can even speculate further that in an array of coupled nanowires a Fibonacci anyon phase, which enables the complete set of universal gates, might be accessible, reaching the
holy grail of topological quantum computation.
With experiments under way, the 'super-semi' hybrid system [3] and atomic chains [11] remain currently one of the
most promising candidates for fundamentally novel particles in condensed matter systems.
Milestones in Physics (4)
PSI’s High Intensity Proton Accelerator A Versatile Facility Celebrates its 40th Anniversary
Kurt Clausen, Mike Seidel, PSI
meson factory with the purpose to generate intense pionbeams and to study their interactions with protons and
neutrons. The proton beam, delivered by the Ring cyclotron
at a kinetic energy of 590 MeV, hits solid targets and produces the pions. The plans for the facility assumed a proton
beam intensity around
100 µA, or a beam power
of 60 kW. The accelerator consisted of an injector cyclotron, built by
the company Philips and
the Ring cyclotron which
followed a revolutionary
new concept. H. Willax
(Fig. 1, Willax, 1963) was
leading this effort and
introduced new ideas.
While classical cyclotrons contain a single
magnet with large poles,
Fig. 1: Hans Willax was a driving
the Ring cyclotron is split force during design and construcinto separated sectors tion of the Ring cyclotron.
Typically large cyclotron based facilities have a broad range
of applications and over a long lifespan their utilization
can be adapted to new research directions. Living examples for this hypothesis are the Gustav Weber Cyclotron in
Uppsala (1951), the 88-Inch Cyclotron in Berkeley (1962)
or the large TRIUMF Cyclotron in Vancouver (1975). Also
the Ring cyclotron (1974) at Paul Scherrer Institut in Villigen, which is optimized for high beam power, belongs to
this line of successful cyclotron facilities. Today the facility
produces muons and neutrons as secondary particles. The
high beam power of HIPA, beyond a megawatt, results in
a high flux of these secondary particles. The flux is of essential importance for the efficiency and even the feasibility
of many experiments. As a result PSI is in a leading role in
certain areas of particle physics and science with muons
and neutrons.
The accelerator was built by the Schweizer Institut für Nuklearforschung (SIN), founded in 1968 with J. P. Blaser acting
as the first and only director. In 1988 SIN and the federal
institute for reactor research merged into the Paul Scherrer
Institut (PSI). The HIPA facility was originally designed as a
32
that contain eight individual dipole magnets with spiral pole
shapes. Four box-like aluminum resonators were placed inbetween the magnets to accelerate the beam at 50 MHz.
The new concept allowed building a large cyclotron with an
extraction radius of 4.5 m and with effective high voltage
RF acceleration. Both properties are the key for low beam
losses at extraction and thus the ability to accelerate very
high intensity beams. The disadvantage of the separated
sector concept is the need of an external injector at intermediate energy, in this case 72 MeV. The first beam was extracted from the cyclotron in January 1974. Shortly later on
February 24 the first pions were detected and it is this date
that was recently celebrated at PSI with a colloquium for
the 40’th anniversary of the facility. Over its history the facility was significantly upgraded in several steps. A first major
improvement was the introduction of a third harmonic resonator, operating at 150 MHz. This "Flattop" resonator reduces the variation of the effective accelerating voltage the
individual particles experience as a function of longitudinal
position within a beam packet. The reduction of the overall
energy spread of the beam allows reducing beam losses.
Fig. 3: Beam intensity over the history of HIPA and as a function
of turn number.
per resonators. Theoretical estimates on the beam losses
caused by space charge effects were performed by the accelerator physicist W. Joho and showed that beam losses
scale as a cubic function of the number of turns the beam
needs for acceleration to the final energy. In accordance
with this relation the main intensity upgrades were achieved
through higher voltages in the resonators, resulting in lower
relative losses (Fig. 3). With 1.4 MW peak power the accelerator of HIPA is still at the forefront of high intensity accelerators worldwide. Only the spallation neutron source
(SNS) in Oak Ridge/USA, equipped with a superconducting linear accelerator, delivers a beam power at similar level
(Fig. 4). For the future it is planned to exchange the Flattop
resonators in the injector cyclotron against new accelerating resonators, and to improve certain collimators to withstand higher heat loads. With these upgrades the reliability
of the facility will be improved and even higher beam intensities will be possible.
The development of HIPA in the late seventies and early
eighties is remarkable, considering that most other countries closed their small accelerator facilities for particle
physics. Instead the efforts were focused on large international facilities like CERN. Switzerland and PSI decided to
be heavily involved in CERN and to realize an aggressive
upgrade of HIPA. The neutron scattering program with a
focus on condensed matter physics was at the same time
Fig. 2: The PSI Ring cyclotron, a separated sector cyclotron for the
acceleration of very intense proton beams.
In the early eighties a new injector cyclotron was built to
overcome another limitation of the beam current. It was also
realized as a separated sector cyclotron with four magnets,
two accelerating and two third harmonic resonators. The
new injector II marks another milestone for cyclotron development since the high charge density in the beam packets
cause a new operating regime, which was not achieved in
any other cyclotron. The repelling space charge forces together with the bending forces of the magnets lead to a
spiral roll-up of the phase space and the formation of compact, circular particle packets that are stable during the
course of acceleration. No tails are produced and flattop
resonators are no longer needed for these short packets.
Further upgrade steps of the Ring cyclotron involved the
installation of more powerful accelerator chains and the replacement of the original aluminum resonators against cop-
Fig. 4: Operating and planned high power proton accelerators.
The black diagonal lines of constant beam power correspond to
0.1, 1 and 10 MW.
33
transferred from an old reactor (Saphir) on the east side of
PSI to the new high power "beam dump" for HIPA, which
was named SINQ.
proton’s weak induced pseudoscalar coupling gP (Webber
et al, 2011).
Lately a second spallation neutron source has been added
to HIPA (Fig. 5), the ultra-cold neutron source UCN. Every
few hundred seconds the full beam from HIPA is sent to the
UCN source for a few seconds (1% duty cycle), thereby
filling a container with ultra-cold neutrons with typical energies of 200 neV. These ultra-cold neutrons are used in
another key precision experiment of particle physics: the
search for a non-zero electric dipole moment of the neutron
(EDM). The experiment represents currently the most sensitive search for a neutron EDM and the goal is to detect a
signal down to 5×10-28 e·cm in a few years time.
With the increased beam power of HIPA the Muon facilities in the Muon experimental hall (Fig. 5) became world
leading, both for Particle Physics and condensed matter science. The neutron spallation source SINQ with one
megawatt of protons on a lead spallation target and a large
guide hall, delivers a neutron performance comparable to a
modern 10-15 MW research reactor and is an internationally competitive neutron scattering facility. The neutron and
muon facilities around HIPA are now well established user
facilities. Annually a total of 1000 scientists perform their
experiments at PSI (Fig. 6). Half of these users are from
Switzerland. The annual number of peer reviewed publications is around 280.
Muons are not only useful for particle physics, but also for
condensed matter and materials science. Muons provide a
sensitive local probe to measure very small magnetic fields
or moments (0.001 µB), magnetic homogeneity, superconductivity etc. The possibility to stop Muons in a cold moderator and to re-accelerate polarised muons and implant
them locally at a controllable depth in a material (Low Energy MuSr) is a unique capability at PSI, only possible due
to the very high Muon beam intensity.
The very intense Muon beams enable particle physics experiments at the high intensity (precision) frontier that is
complementary to the experiments at international high
energy facilities like LHC at CERN. The current flagship experiment at PSI is the MEG experiment: The search for an
upper limit for existence of the μ+ " e+g decay. The analysis
of a combined data set, totalling 3.6×1014 stopped muons
on target, yield a new upper limit on the branching ratio of
this decay of 5.7×10-13 (90% confidence level, Adam et al
2013). These findings have dramatically reduced the available parameter space for SUSY type models as explanation for physics beyond the standard model.
This Low Energy MuSr technique is the only method which
can directly measure the magnetic field penetration into a
superconductor with nm depth resolution, and thereby also
the depth dependent superconducting properties or quality
of a material. The latter has recently been used to examine
s.c. cavities for use in linear accelerators. The cost of a high
power s.c. linear accelerator scales almost linearly with its
length, i.e. inversely with the achievable accelerating gradient. It has been somewhat dark magic to surface treat the
Nb metal for the cavities in order to achieve low losses and
high accelerating gradients. With low energy muons one
has been able to establish that surface treated Nb has a
dead top layer which dominates the loss. Baking and f.i.
N doping the surface leads to a poorer superconductor in
general, but a lower loss dead layer. With this knowledge,
more predictable performance of s.c. niobium cavities with
Another experiment currently only possible at PSI is the
measurement of the positive Muon lifetime with a precision of one ppm. The experiment utilizes a time-structured,
low-energy muon beam and a segmented plastic scintillator array to record more than 2×1012 Muon decays. The
result tμ+ = 2 196 980.3(2.2) ps represents the most precise
particle lifetime ever measured. From the muon lifetime the
most precise value for the Fermi constant can be found
GF = 1.166378(7)×10-5 GeV-2 (0.6 ppm). It is also used to
extract the μ-p singlet capture rate, which determines the
Fig. 5: The HIPA accelerator complex, with accelerators and the two main experimental areas for neutrons (top) and muons middle right.
The Ultra Cold Neutron source (UCN) and the proton irradiation cancer treatment facility is shown lower right.
34
higher quality factor, and the possibility to operate them
with a higher accelerating gradient, has been achieved (Romanenko 2014).
gases from entering the environment. However, within the
automotive industry little knowledge existed on the exact
mechanism how the soot particles are deposited inside
these filters. With neutron tomography the movement of
soot inside filters can be observed in situ and non-destructively, creating a foundation from which these filters can be
optimised and developed further (Grünzweig et al 2012).
The final example we present here is a small angle neutron
scattering study (SANS) of a drug delivery system. The ideal
nanoscale drug delivery vehicle allows control over the released dose in space and time. With SANS it is possible to
follow how stealth liposomes – like small spheres filled with
the active ingredient and surrounded by a lipid membrane
containing super paramagnetic iron oxide nanoparticles can be made to release their cargo by the application of an
alternating magnetic field. The coupling of the field to the
magnetic nanoparticles results in local heating and opens
or closes the membrane (Amstad 2011).
The neutrons from the SINQ source have the broadest
range of application. Neutrons are the tool of choice for investigating magnetic ordering and excitations, and almost
all we know about magnetic structures has been learned
from neutrons. In this paper we will however mention a
couple of other areas where the use of neutrons is less well
known.
Electrodes are extremely important for battery materials.
Sustainable use of batteries requires that the electrode materials are built from abundant and environmentally friendly
materials. At present most electrode materials are based on
Li as the conducting ion. At PSI a substitute electrode material (Na0.7CoO2), where rare Li ions are replaced by abundant Na ions, has been studied. In this material neutron
diffraction experiments have shown that the melting and
diffusion of the Na+ ions appear in a stepwise manner. At
low-temperatures the Na+ sub lattice has a large number of
static vacancies, above T1 ≈ 290 K quasi one dimensional
diffusion of Na+ is observed, and above T2 ≈ 400 K the Na+
ions in the electrode layer can move in two dimensions.
These results shed new light on previous, seemingly incompatible experimental interpretations regarding the relationship between Na vacancy order and Na dynamics in this
material (Medarde 2013).
The 40th anniversary celebration started with reminences
from the last 40 years. This session was concluded by a
guest speaker Prof. Michael Craddock of the University
British British Columbia and TRIUMF. In his "External View
of the PSI Proton Accelerator" he summarized his presentation in two words: "admiration mixed with envy", and this
statement was of course well received by PSI colleagues in
the audience.
In the afternoon focus shifted towards the future – with forward looking presentations from the current heads of the
HIPA accelerator, particle physics, MuSr and neutron scattering. With planned upgrades to instrumentation, beam
optics and sample environment the fields of science and
technology where PSI’s research with neutrons and muons
can be internationally competitive is still expanding. To
maintain the lead also in 15 years time, larger investments
must be anticipated on a 10 year time scale. We are currently looking into different options that could lead to significant, i.e. order of magnitude improvement of the HIPA
based facilities, upgrade projects that will further extend
the life of HIPA.
The authors would like to acknowledge past and present
staff and the management of PSI for making HIPA and the
facilities around HIPA a success, and we look forward to
join forces to secure an equally bright future.
Fig. 6: Key numbers for the user facilities at HIPA: SINQ (neutrons
for condensed matter research), SµS (Muons for condensed matter research and LTP (particle physics). The number of experiments
is inversely proportional to their average duration and differs dramatically between the different probes. However, the number of
individual users per beam line is almost the same ≈ 40. The publication rate is also roughly proportional to the number of beam
lines, 10-12 publications per beam line per year.
References:
H. Willax, Proposal for a 500 MeV Isochronous Cyclotron with
Ring Magnet, Proc. intl. Conf. on Sector-Focused Cyclotrons, 386
(1963).
J. Adam et al (MEG collaboration), Physical Review Letters 110,
201801 (2013).
D. M. Webber et al, Physical Review Letters 106, 041803 (2011)
A. Romanenko et al., Applied Physics Letters 104, 072601 (2014).
M. Medarde et al, Physical Review Letters 110, 266401 (2013)
Grünzweig et al, MTZ Motortechnische Zeitschrift 73, 326 (2012)
E. Amstad et al, Nano Letters 11, 1664 (2011)
Neutron imaging and tomography have developed strongly
over the last few years. Most metals are almost transparent
to neutrons but hydrogen strongly scatters neutrons. Thus
neutrons can be effectively used to study the performance
of fuel cells in situ. Specifically it is possible to observe how
water/steam is generated and transported out of an operating fuel cell. Another area where the penetrating power of
neutrons can be used are studies of particle filters, which all
diesel engines utilize to fulfil the emission standards. These
filters prevent the harmful soot and ash particles in exhaust
35
Meilensteine der Physik (5)
Die ersten Jahre nach der Entdeckung des Quanten-Hall-Effekts
Rudolf H. Morf, Festkörpertheorie, Paul Scherrer Institut, CH-5232 Villigen
Im folgenden Bericht schildere ich Einsichten und ein paar persönliche Erlebnisse im Zusammenhang mit den ersten Entdeckungen im Rahmen des Quanten-Halleffektes. Die Sprache für diesen Bericht durfte ich frei wählen. Ohne Kenntnis
von dem Artikel zum Thema Sprache in der Wissenschaft (S. 40), der sich für den Gebrauch der kontinentaleuropäischen
Sprachen stark macht, hatte ich bereits entschieden, deutsch zu schreiben.
Im Jahre 1980 hatte Klaus von Klitzing den ganzzahligen
QH-Effekt entdeckt [1], wofür ihm bekanntlich 1985 der Nobelpreis für Physik verliehen wurde. Er hatte Plateaus im
Hall-Widerstand RH bei Werten
R H = 1 h2
n e
(n = 1, 2, 3,...)
(1)
entdeckt. Robert Laughlin, damals Postdoc an den Bell Laboratorien in Murray Hill, New Jersey, konnte deren Auftreten und ganz besonders ihre Unempfindlichkeit gegenüber
Störstellen und ihre Unabhängigkeit von der Probengeometrie bei dieser Entdeckung erklären. Mit einem allgemeinen Symmetrieprinzip, nämlich der Invarianz der Elektrodynamik gegenüber Eichtransformationen, hatte er 1981
gezeigt, dass der Hall-Widerstand RH eines zweidimen
sionalen Elektronensystems (2DES) in einem senkrechten
Magnetfeld in exakten ganzzahligen Bruchteilen 1/n (n = 1,
2, 3, ....) der fundamentalen Konstanten h/e2 quantisiert ist
[2]. Bedingung dafür ist, dass Energielücken im Spektrum
der delokalisierten elektronischen Zustände existieren. Der
Ursprung dieser Energielücken war seit langem bekannt.
Die kinetische Energie eines 2DES in einem senkrechten
Magnetfeld ist nämlich quantisiert in sogenannten Landauniveaus. Deren Abstand, eben die Energielücke ∆E, ist proportional zum angelegten senkrechten Magnetfeld B.
Dass diese Arbeit von Robert Laughlin eine Schlüsselerkenntnis beinhaltete, war Laughlins Kollegen an den Bell
Laboratorien entgangen. Sie hatten seine Bewerbung für
eine feste Anstellung an ihrer Institution abgelehnt. Als dann
ihr ehemaliger Theoretikerkollege Bert Halperin bei ihnen
einen Seminarvortrag über Laughlins Erkenntnis hielt, waren sie nach Aussage von Maurice Rice darüber beschämt,
dass sie die Bedeutung dieser Arbeit nicht erkannt hatten.
Anschliessend publizierte Halperin eine Arbeit [3], die
wichtige Fragen rund um das Eichinvarianz Argument von
Laughlin klärten, so z.B. die Frage, wie sich das Elektronensystem an den Rändern der Probe verhält, wie es auf
Unordnung reagiert und wie und wo der Strom fliesst. Es
sollte eine der meistzitierten Publikationen des Quantenhalleffektes werden und grosse Ausstrahlung behalten bis
zur heutigen Zeit.
Abbildung 1. Messkurven von Tsui, Störmer und Gossard [4].
spontan an 'Quarks' gedacht haben. Diese tragen ja ein
Drittel der Elementarladung. Das neue Plateau war nämlich
im Widerspruch zu Laughlins Eichinvarianzargument, das
generell für die Hall-Widerstandsplateaus ganze Bruchteile
von h/e2 voraussagte. Der Widerspruch konnte nur dadurch aufgelöst werden, dass die Teilchen, die den Strom
in diesem Zustand transportieren, eine gebrochenzahlige
Ladung, nämlich e/3 , tragen. Dass der Ursprung für diese Drittelladungen im Elektronensystem zu suchen ist, war
aber Tsui sicher klar. Woher die für das Plateau notwendige
Energielücke kommt, war aber ein Rätsel.
Das neue Plateau bildet sich erst bei Temperaturen unterhalb etwa 1 K aus. Das untere Bild zeigt, dass der longitudinale Widerstand RL = rxx in der Mitte jedes Plateaus ein
ausgeprägtes Minimum hat. Bei höheren Temperaturen
(vgl. T = 4.15 K) verhält sich dagegen der Hallwiderstand
klassisch linear wie RH ≈ B/(deec). Diese Relation erlaubt die
präzise Bestimmung der Elektronendichte de.
Kaum ein Jahr später sorgte das Experiment von Tsui, Störmer und Gossard [4] für eine weitere grosse Überraschung:
Das Neue und Unerwartete (Abbildung 1) war das Auftreten eines Plateaus in RH , das nicht bei einem ganzzahligen
Bruchteil von h/e2, sondern bei dem Dreifachen desselben lag, wie wenn n in Gl. (1) statt einer ganzen Zahl den
Wert 1/3 hätte. Dan Tsui soll beim Betrachten des neuen
Plateaus (siehe Abbildung 1 bei Magnetfeld B = 150 kG)
Hinweise auf eine Diskontinuität des chemischen Potentials
bei einer partiellen Füllung n des niedrigsten Landauniveaus
von n = 1/3 zeigten die Resultate von exakten Diagonalisationen des Hamiltonoperators von Yoshioka, Halperin und
36
Lee [5]. Doch die theoretische Erklärung für diesen n = 1/3
Zustand liess nicht lange auf sich warten: In einem wegbereitenden konzisen Letter [6] präsentierte wiederum Robert
Laughlin eine Versuchswellenfunktion mit der speziellen Eigenschaft, dass alle ihre Nullstellen mit den Positionen der
Elektronen zusammenfallen, bei n = 1/3 jeweils dreifache
Nullstellen auf jeder Elektronenposition. Überdies konnte Laughlin die Voraussage machen, dass die geladenen
Anregungen mit der niedrigsten Energie eine gebrochene
Ladung ±e/3 aufweisen würden.
Zuvor hatte Laughlin eine Arbeit zur Publikation [7] einge
reicht, in der er die Schrödingergleichung für drei Elektronen im Magnetfeld in 2 Dimensionen (2D) exakt löste. Er
fand dabei überzeugende Hinweise auf Inkompressibilität
in diesem sehr kleinen System. Doch wurde diese Arbeit
von Gutachtern und Physical Review nicht speditiv behandelt und so vom Letter [6] zeitlich überholt. Sicher hat sie
ihn aber zu den Erkenntnissen des Letters inspiriert.
Für ihr Experiment benutzten Tsui, Störmer und Gossard
[4] eine Aluminum-Galliumarsenid (GaAs − AlGaAs) Heterostruktur, die mittels Molekularstrahlepitaxie hergestellt worden war (Abbildung 2). Das Besondere des mit Aluminium
legierten Materials ist seine Bandlücke, die mit der Aluminiumkonzentration zunimmt und damit einstellbar ist. Eine
Dotierung mit Silizium erzeugt ein 2DES in der GaAs-Schicht
unmittelbar unter der Grenzfläche zur AlGaAs-Deckschicht.
Entscheidend ist dabei, dass die Grenzfläche zwischen
dem GaAs-Substrat und der AlGaAs-Deckschicht hohe
kristalline Qualität aufweist. Dies wird dadurch ermöglicht,
dass durch Legierung mit Al die Gitterstruktur des GaAs gar
nicht und seine Gitterkonstante nur minimal verändert wird.
Dass von Klitzing kein Plateau im Hall-Widerstand bei
RH = 3h/e2 gefunden hatte, lag daran, dass er für sein Experiment eine Silizium-Metall-Oxid (MOS) Halbleiterstruktur verwendete. Das 2DES liegt in diesen Proben im Silizium unmittelbar unterhalb einer Isolationsschicht aus SiO2.
Die Grenzschicht zwischen dem Silizium Kristall und dem
amorphen SiO2, an der sich das 2DES ausbildet, ist nicht so
perfekt und glatt wie jene im GaAs. Die SiO2 Isolatorschicht
enthält auch Ladungen, die sehr nahe beim 2DES liegen
können. Die Streuung der Elektronen an diesen geladenen
Störstellen maskiert die Wechselwirkungseffekte.
Laughlins Theorie
Robert Laughlin erkannte zunächst, dass es für das Verständnis des beobachteten Widerstands-Plateaus beim
Füllfaktor n = 1/3 genügt, lediglich die Zustände des spinpolarisierten niedrigsten Landauniveaus zu berücksichtigen
und alle höheren Landauniveaus zu vernachlässigen. Die
Wellenfunktionen von Elektronen im niedrigsten Landauniveau lassen sich als Polynome in komplexen Koordinaten
zk = xk + i yk multipliziert mit einem Produkt von Gaussfunktionen schreiben. Dabei bedeuten xk und yk die Koordinaten
des k−ten Elektrons in der Ebene.
Laughlins Theorie basiert auf der grundlegenden Bedeutung der Nullstellen dieser Polynome. Die Anzahl dieser
Nullstellen ist durch die Zahl der Flussquanten NF im System gegeben. Diese wächst proportional zum Magnetfeld.
Laughlin entdeckte, dass durch geeignete Wahl der Nullstellen die Coulomb-Wechselwirkung der Elektronen minimalisiert werden kann. Dies genügt für die Konstruktion des
Grundzustandes, da im niedrigsten Landauniveau die kinetische Energie vorgegeben ist. Weil die Coulombenergie bei
kleinen Abständen r wie 1/r divergiert, ist es energetisch
vorteilhaft, wenn Elektronen einander möglichst nicht zu
nahe kommen. Man kann das erreichen, indem man möglichst viele Nullstellen des Polynoms in zk gleichmässig auf
die Positionen zi der übrigen Elektronen (i ≠ k) legt. Laughlin
gelang dies perfekt, als er seine berühmte Wellenfunktion
erfand [6]. In ihr ist das Polynom Pm das Produkt der Faktoren (zi − zk )m über alle Paare i < k der N Elektronen. Neben
der Anzahl N der Elektronen hat dieses Polynom nur einen
einzigen freien Parameter, den Exponenten m und damit in
jeder Koordinate NF = m(N − 1) Nullstellen (Abbildung 3).
Da in jedem Landauniveau NF Zustände existieren, die von
N Elektronen besetzt werden, ist der Füllfaktor n = N/NF im
Laughlin Zustand im thermodynamischen Limes n = 1/m.
Er sah, dass das Absolutquadrat dieser Wellenfunktion die
Dichte des 2D-Einkomponentenplasma bei einer Kopp-
Donatoren
B
AlGaAs
2DES
Strom I
GaAs
UL
UH
Hallspannung
Abbildung 2. Heterostruktur von Tsui, Störmer und Gossard [4]
Horst Störmer hatte überdies die brillante Idee, die Silizium Donatoren 50 nm von der Grenzschicht entfernt zu
deponieren. Durch diese "Modulationsdotierung" wird die
Streuung der Elektronen im 2DES an den ionisierten, positiv geladenen Donatoratomen reduziert. So konnte die
Coulomb-Wechselwirkung der Elektronen ihre Wirkung ungestörter entfalten. Dass Wechselwirkungseffekte für das
neue Plateau bei 3h/e2 verantwortlich sein mussten, war
klar: Ohne Wechselwirkung oder Störstellen existieren im
2DES nur zwei Energieskalen, die in den Landauniveaus
quantisierte kinetische Energie und wegen des Spins der
Elektronen die Zeeman-Energie. Beide sind proportional
zum Magnetfeld. Das Plateau bei RH = 3h/e2 entspricht
einem zu nur 1/3 gefüllten Landauniveau. Man spricht von
einem Füllfaktor n = 1/3 . Es muss durch einen Energieterm
stabilisiert werden, der die Entartung innerhalb des niedrigsten Landauniveaus aufhebt. Nur die Coulomb-Wechselwirkung der Elektronen kommt dafür in Frage.
Abbildung 3. Elektronen (Dreiecke) und Flussquanten (Kreise). Bei
hohen Temperaturen (links) sind je 2 von 3 Flussquanten frei beweglich, bei tiefen (rechts) sind sie an die Elektronen gefesselt.
37
toren beobachtet, z.B. bei n = 2/3, 4/3, 5/3, 3/5 [12, 13].
Mit zunehmender Qualität zeigten die Proben später
auch eine Folge von Plateaus bei n = n/(2n+1) und ebenfalls für die Teilchen-Loch symmetrischen Füllfaktoren
n = 1-(n/(2n+1)) = (n+1)/(2n+1) mit immer grösseren ganzen
Zahlen n.
Anderseits verallgemeinerte Bert Halperin die Laughlin
Funktion ganz direkt, wie sich die Teilnehmer an der EPS
Condensed Matter Konferenz 1983 in Lausanne erinnern
können. Er diskutierte damals, wie das Elektronensystem
auf eine geringfügige Änderung des Magnetfeldes in der
Plateaumitte durch Nukleation von Quasiteilchen reagiert,
und wie diese Quasiteilchen bei geringer Dichte WignerKristalle oder inkompressible Flüssigkeiten bilden können,
wenn ihre Dichte mit der Dichte der Flussquanten geeignet kommensurat ist. Am Beispiel des n = 2/3 Zustandes
[12] illustrierte er diese Idee direkt, indem hier die Löcher
im voll gefüllten Landauniveau (n = 1) zu einem n = 1/3
Laughlin-Zustand kondensieren. Dies ist ein Beispiel der
Teilchen-Lochsymmetrie im niedrigsten Landauniveau, die
gilt, wenn der Spinfreiheitsgrad und höhere Landauniveaus
vernachlässigt werden können. Darüberhinaus präsentierte
Halperin Ideen, wie sich der Spinfreiheitsgrad oder Pseudospin-Freiheitsgrade in verallgemeinerten Laughlin-Wellenfunktionen realisieren lassen. Diese Überlegungen spielen eine wichtige Rolle bis heute, wo der Quanten-Halleffekt
in Graphen ein heisses Thema ist.
In den Konferenzberichten der Lausanner Konferenz publizierte Halperin seine Arbeit [11], die mit bisher 752 Zitaten
zur am zweitmeisten zitierten Publikation der Helvetica
Physica Acta werden sollte, nur gerade übertroffen von der
Nobelpreis-Arbeit zur Tunnelmikroskopie von Binnig und
Rohrer [14] mit heute 1186 Zitaten. Für Sprachinteressierte sei hier erwähnt, dass die meistzitierte auf deutsch geschriebene Publikation in den HPA von K. Bleuler stammt
[15], während die berühmte Arbeit von Stückelberg und
Petermann [16] den ersten Rang für französisch einnimmt.
lungsstärke G = 2m = 2/n ist. Dies erlaubte ihm die Berechnung der Coulombenergie, da die Paarkorrelationsfunktion
des Einkomponentenplasmas gut untersucht war [8, 9].
Was geschieht nun, wenn das Magnetfeld nicht genau die
ausgezeichnete, für den Zustand Pm geforderte Anzahl von
Flussquanten erzeugt? In anderen Worten, wie ändert sich
das Polynom Pm, wenn das Magnetfeld ein wenig grösser wird? Diese Frage beantwortete Laughlin mittels eines
Gedankenexperimentes. Er legte eine unendlich dünne
stromdurchflossene Spule in den Punkt z0 innerhalb des
Elektronensystems und erzeugte in dieser n zusätzliche
Flussquanten. Diese bewirken n zusätzliche Nullstellen
für jedes Elektron in der elektronischen Wellenfunktion am
Punkt z0. Die Wellenfunktion wird dann mit dem Produkt
aller Faktoren (zi - z0)n multipliziert. Wählen wir für den Grad
der zusätzlichen Nullstelle n = m, dann erhält das resultierende Polynom genau die Form einer Laughlinschen
Wellenfunktion von N+1 Teilchen. Die zusätzliche m-fache
Nullstelle bei z0 verhält sich wie ein weiteres Elektron, allerdings ohne dessen Ladung. Der Zusatzterm mit n = m
zusätzlichen Nullstellen führt also zu einem 'Loch' in der
Dichte der Elektronen, das insgesamt die Ladung e enthält
(Figur 4 links). Laughlin entdeckte, dass die elementare
geladene Anregung, also die mit niedrigster Anregungs
energie, durch ein einziges zusätzliches Flussquant erzeugt
wird, das heisst für n = 1. Dies bewirkt ein m-mal kleineres
Loch in der Elektronendichte (Figur 4 rechts), so dass die
Ladung dieser Anregung e/m beträgt. Auch für den Fall einer Magnetfeldreduktion, bei der die Anzahl Flussquanten
um eins reduziert wird, konstruierte Laughlin ein entsprechendes Polynom durch Differentiation. Dadurch entsteht
eine lokale Ladungsanhäufung mit der Gesamtladung -e/m.
2
2
0
0
-2
-2
1
1
0.75
0.75
0.5
0.5
0.25
0.25
0
Ich hatte das Glück, dass mich Bert Halperin damals in
Lausanne in seine Ideen einweihte und dafür begeisterte.
Dies prägte meine Forschungsarbeit für die kommenden 30
Jahre und führte immer wieder zu gemeinsamen Arbeiten.
Dafür bin ich ihm bis heute dankbar. Damals zeigte er mir
seine Version der Wellenfunktion des Quasiteilchens mit
Ladung -e/m, in der zwei Elektronen gepaart werden und
ein Flussquant weniger - also nicht 2×3 bzw. 2×m, sondern 5 bzw. 2m-1 Flussquanten binden. Diese Wellenfunktion liess sich auch verallgemeinern zur Beschreibung des
n = 2/5 Zustandes. Er legte mir nahe, die Anregungsenergie
des Quasiteilchens mittels einer Monte Carlo Rechnung zu
bestimmen. Ich begann dieses Projekt mit der Berechnung
der Quasilochenergie und konnte Laughlins approximatives
Resultat [6] für die Anregung mit positiver gebrochener Ladung +e/3 nach kurzer Zeit bestätigen. Dagegen war mein
vorläufiges Resultat für die Energie des negativ geladenen
Quasiteilchens viel grösser als der Wert, den er angegeben
hatte [6].
Als Laughlin im Herbst 1983 an der ETH zu Besuch weilte,
gab mir Maurice Rice Gelegenheit zu einem Treffen mit Robert Laughlin. Ich zeigte ihm meine Resultate. Er sah sie
sich interessiert an, sagte mir aber, meine vorläufigen Resultate für das negativ geladene Quasiteilchen mit Ladung
-e/3 seien viel zu gross. Er hätte dafür eine 'rigorous upper
0
-2
0
-2
2
0
2
Abbildung 4. Laughlins Quasiteilchen: Elektronendichte eines
Loches der Ladung e (links) bzw. mit Ladung e/3 (rechts)
Weitere gebrochenzahlige Quanten-Hallzustände
Die Bedeutung der Nullstellen in der Laughlin Theorie wurde sogleich erkannt von Duncan Haldane [10] und von Bert
Halperin [11]. Haldane zeigte, dass die Laughlin Wellenfunktion für n = 1/m mit Exponent m der exakte Grundzustand
bei einer speziellen kurzreichweitigen Form der ElektronenWechselwirkung ist, die nur für Paare von Elektronen mit
Relativdrehimpuls L < m von Null verschieden ist. Mittels
einer raffinierten algebraischen hierarchischen Methode,
für die er die Elektronen auf die Oberfläche einer Kugel mit
einem Dirac Monopol im Mittelpunkt legte, konstruierte er
Wellenfunktionen für die Kugelgeometrie und sagte damit
weitere Quanten-Hallzustände bei n = p/q voraus, wobei p
eine beliebige und der Nenner q eine ungerade natürliche
Zahl ist und p ≤ q gilt.
Tatsächlich wurden wenige Monate nach Erscheinen von
Haldanes Letter Hinweise für weitere Minima im Längswiderstand RL bei anderen gebrochenzahligen Füllfak-
38
Halperin zuverlässige Resultate für die Energie des Quasiteilchens gebraucht. Meine Werte kamen dazu nicht in Frage, da sie Laughlins ’rigorous upper bound’ widersprachen.
Was er da machte, ist meiner Meinung nach äusserst bemerkenswert. Er schreibt im Letter [17] (Text in eckigen Klammern von mir eingefügt): "Therefore, for purposes of iIlustration,
I have made the arbitrary approximation e+(ms)=le-(ms) for
the energies of quasiparticle e+(ms) and quasihole e-(ms),
where l is a constant independent of [the integer] ms [characterizing the parent state at hierachy level s], with the choice l  3."
Den Grund, warum er diesen Wert annahm, gab Halperin
damals nicht an, und nur Wenige kennen ihn. Als ich Halperin später danach fragte, erklärte er mir, was mit dieser
Energiekurve passiert, wenn man Laughlins Quasiteilchenenergie, d.h. l ≈ 1 einsetzt: Statt einer stetigen Kurve gibt
es dann Diskontinuitäten bei allen nach oben gerichteten Spitzen, die bei den Füllfaktoren n mit geradzahligem
Nenner zu sehen sind. Die Diskontinuität z.B. bei n = 1/4
ist abhängig von der Kurvensteigung bei n = 1/5+ und bei
n = 1/3−, die direkt von der Quasiteilchenenergie e+(5) bzw.
e−(3) bestimmt ist. Wird ein Wert l ≈ 3 benutzt, dann werden
die Diskontinuitäten gleichzeitig bei allen diesen Spitzen
sehr klein. Hinter dieser Wahl steckt also die Überlegung,
dass man z.B. den Zustand bei n = 1/4 ebensogut als iterativ konstruierten Zustand von Quasi-Löchern von n = 1/3
her kommend, wie als Quasi-Teilchen Zustand von n = 1/5
kommend betrachten kann, und dass die Energie aus Konsistenzgründen dieselbe sein sollte.
bound', die einen Faktor 3-4 kleiner sei als mein Wert. In
der Zwischenzeit hatte sich Bert Halperin wiederholt bei mir
nach Resultaten für die Quasiteilchenenergie erkundigt. Ich
hatte ja welche, doch musste ich ihm immer wieder mitteilen, dass diese vermutlich falsch seien, da sie ja Laughlins
'rigorous upper bound' widersprächen.
Halperin arbeitete damals ebenfalls an einer hierachischen
Konstruktion von Quanten-Hallzuständen: Stellen wir uns
vor, unser Elektronsystem sei bei einem Magnetfeld B3 im n
= 1/3 Zustand. Bei einer Änderung des Magnetfeldes werden Quasielektronen (B < B3) bzw. Quasilöcher (B > B3) nukleiert im n = 1/3 Zustand. Deren Dichte wächst proprtional
mit |∆B| = |B − B3| und bei einem B* werden diese Quasiteilchen oder -löcher ebenfalls einen quantisierten Zustand bilden. Halperin überlegte sich dazu, wie die entsprechende
verallgemeinerte Laughlin-Wellenfunktion für diese Quasiteilchen bzw. -löcher aussehen musste, und fand heraus,
dass diese als Funktion der Positionen der Quasiteilchen
durch verallgemeinerte Laughlinfunktionen mit gebrochenzahligen Exponenten beschrieben werden. Beispielsweise
nimmt dabei der Relativdrehimpuls Lrel zweier Quasiteilchen
im n = 1/3 Zustand gebrochenzahlige Werte Lrel = 2n − 1/3
für Quasiteilchen bzw. Lrel = 2n + 1/3 für Quasilöcher an,
wobei n eine natürliche Zahl ist. Dies hat eine gebrochenzahlige (Anyon-) Statistik der Quasiteilchen zur Folge.
Bald nach Erscheinen seines Letters erfuhr Bert Halperin
von Duncan Haldane, dass exakte Diagonalisationen eine
Energie des Quasiteilchens ergeben, die mit l ≈ 3 − 4 kompatibel sind. Ob dies bloss ein glücklicher Zufall ist oder
eine tiefere Bedeutung hat, ist bis heute ein Mysterium.
[1] K. v. Klitzing, G. Dorda, and M. Pepper, Physical Review Letters
45, 494 (1980).
[2] R. B. Laughlin, Physical Review B 23, 5632 (1981).
[3] B. I. Halperin, Physical Review B 25, 2185 (1982).
[4] D. C. Tsui, H. L. Stormer, and A. C. Gossard, Physical Review
Letters 48, 1559 (1982).
[5] D. Yoshioka, B. I. Halperin, and P. A. Lee, Physical Review Letters 50, 1219 (1983).
[6] R. B. Laughlin, Physical Review Letters 50, 1395 (1983).
[7] R. B. Laughlin, Physical Review B 27, 3383 (1983).
[8] B. Jancovici, Physical Review Letters 46, 386 (1981).
[9] J. Caillol, D. Levesque, J. Weis, and J. Hansen, Journal of Statistical Physics 28, 325 (1982).
[10] F. D. M. Haldane, Physical Review Letters 51, 605 (1983).
[11] B. Halperin, Helvetica Physica Acta 56, 75 (1983).
[12] A. M. Chang, M. A. Paalanen, D. C. Tsui, H. L. Störmer, and J.
C. M. Hwang, Physical Review B 28, 6133 (1983).
[13] A. M. Chang, P. Berglund, D. C. Tsui, H. L. Stormer, and J. C.
M. Hwang, Physical Review Letters 53, 997 (1984).
[14] G. Binnig and H. Rohrer, Helvetica Physica Acta 55, 726
(1982).
[15] K. Bleuler, Helvetica Physica Acta 23, 567 (1950).
[16] E. C. G. Stueckelberg and A. Petermann, Helvetica Physica
Acta 26, 499 (1953).
[17] B. I. Halperin, Physical Review Letters 52, 1583 (1984).
[18] B. I. Halperin, Physical Review Letters 52, 2390 (1984).
[19] D. Arovas, J. R. Schrieffer, and F. Wilczek, Physical Review
Letters 53, 722 (1984).
Abbildung 5: Potenzielle Energie pro Flussquant [17]
Etwa zwei Monate nach Erscheinen von Haldanes Letter
[10] sandte Halperin seine Arbeit an Physical Review Letters [17, 18]. Ausser der Diskussion der verallgemeinerten
Laughlinfunktionen für die Quasiteilchen mit deren gebrochenzahligen Statistik (vgl. [19]) präsentierte er die vom
Füllfaktor abhängige Grundzustandsenergie der spinpolarisierten Quanten-Hallzustände im niedrigsten Landauniveau, die in seinerer Hierarchie auftreten können. Dazu approximierte er die Quasiteilchen-Wechselwirkungsenergie
wie Laughlin durch die Energie des klassischen 2D-Einkomponenten Plasmas und nutzte die Teilchen-Lochsymmetrie.
Das Resultat (Abbildung 5) präsentierte er in Figur 1 seines
Letters [17]. Als Energienullpunkt hatte er dabei die Energie
Epl des klassischen Einkomponentenplasmas gewählt, die
eine glatte Funktion des Kopplungsparameters G = 2/n und
damit des Füllfaktors n ist.
Die so berechnete Energie E - Epl als Funktion des Füllfaktors ist stetig im n-Intervall [0,1], hat aber unstetige 1. Ableitungen an allen gebrochenzahligen n mit geradem Nenner,
ähnlich der Weierstrassfunktion. Für diese Rechnung hätte
39
Physik und Gesellschaft
Deutsch muss Wissenschaftssprache bleiben!
Charles Linsmayer, Zürich
Mit Englisch als Lehr- und Forschungssprache droht
der traditionsreichen Technik und Wissenschaft im
deutschsprachigen Raum der Abstieg zur Zweitrangigkeit
Schweiz am Entstehen ist. Womit wir dann, um technologische Codewörter und modischen Slang vermehrt, endgültig bei einer rudimentären Verkehrssprache wie dem
Suaheli in Ostafrika oder der Bahasa Melayu in Indonesien
angelangt wären. "In den höheren Semestern hätten die
Studierenden offensichtlich nichts dagegen, einen Großteil
ihrer Ausbildung in englischer Sprache zu absolvieren", erklärte der Präsident des VSETH, des Vereins der Studierenden an der Eidgenössischen Technischen Hochschule
Zürich, am 19. April 2005 der NZZ. "Dazu gehöre es auch,
Referate zu halten oder mündliche Prüfungen abzulegen,
was zwar mühsam, aber auch eine wertvolle Erfahrung sei.
Man komme mit einem relativ kleinen Wortschatz recht weit
und werde generell auch nicht belächelt, da andere es nicht
besser könnten".
Wer sich mit den Varietäten des Deutschen – dem Hochdeutschen als allgemeingültiges Mittel der Kommunikation,
seinen regionalen Varianten und den Dialekten – befasst,
kommt nicht umhin, ein Phänomen ins Auge zu fassen, das
nicht nur das Deutsche insgesamt, sondern eine ganze
Reihe von Sprachen Europas und der ganzen Welt betrifft:
Ich meine das Ungleichgewicht, das in den letzten Jahren
zwischen der immer weitere Bereiche erfassenden neuen
Lingua franca, dem Englischen, und den Muttersprachen
von Millionen nicht von Geburt auf Englisch sprechenden
Menschen entstanden ist.
Der Primat des Englischen in der Wissenschaft
Mindestens seit 1945, als die Vereinigten Staaten von Amerika ihre Weltmachtposition endgültig festigen konnten und
im Kalten Krieg die unbestrittene westliche Führungsmacht
wurden, prägt der American way of life fast überall auf
der Welt das Leben der Menschen und ist mit der amerikanischen Technik, der amerikanischen Kultur und Unterhaltung und vor allem mit der amerikanisch dominierten
globalen Kommunikation das Englische weltweit zur vorherrschenden Sprache geworden. Eine Position, die sich
in der jüngsten Vergangenheit dank dem Globalismus in
Wirtschaft, Politik und Wissenschaft noch weiter hat festigen und zementieren können. Zu den 300 Millionen Menschen mit Englisch als Muttersprache kommen noch 400
Millionen sich Englisch verständigende Menschen hinzu,
die eine andere Muttersprache haben wie Hindi, Kiswahili
usw. (Stand 2007). Nicht nur in Europa, auch in Kolumbien,
in Chile und in der Mongolei, ja sogar in der Volksrepublik
China sind Bestrebungen im Gange, Englisch zur zweiten
Landessprache zu machen, und man braucht kein Prophet
zu sein, um vorauszusehen, dass Englisch innert kurzem
weltweit die Muttersprachen vollständig aus Tourismus,
Wirtschaft, Politik und Wissenschaft verdrängt haben wird.
So gelassen wir der Fremdwörterflut als einem vergänglichen modischen Trend gegenüberstehen können, so betroffen sollten wir auf die scheinbar irreversible Entwicklung
reagieren, die zur Konsequenz hat, dass im Zeichen von
Bologna in wenigen Jahren auch in Deutschland und der
Schweiz die gesamte wissenschaftliche Lehre und Forschung in englischer Sprache abgewickelt werden wird und
in absehbarer Zeit keine Dissertation, kein Forschungsbericht, keine universitäre Abhandlung mehr in einer anderen
als in englischer Sprache erscheint. Ein Szenarium, das
notgedrungen zur Folge hat, dass auch der zur Hochschule
hinführende gymnasiale Unterricht über kurz oder lang zu
einer englischsprachigen Domäne wird. Noch zeigen sich,
was die schweizerische Situation betrifft, die Geisteswissenschaften, von Fächern wie Psychologie oder Ethnologie abgesehen, relativ resistent, während Medizin und
Naturwissenschaften, vor allem aber die Ingenieurwissenschaften, sich im Eiltempo anglifizieren. Ein Indiz dafür, wie
früh die Entwicklung bereits begonnen hat, ist dabei der
Schweizerische Nationalfonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung, wo schon 1998 95 % der Projekte
aus den Bereichen Biomedizin und 73 % der Vorhaben aus
den übrigen Naturwissenschaften in englischer Sprache
durchgeführt worden sind.
Modernes Küchenlatein
Aber was ist denn das für ein Englisch, das wie das spätmittelalterliche Latein zur Lingua franca, zum geläufigen
Idiom für alle und jeden geworden ist? Es hat sich im Vergleich zum klassischen Englisch ebenso verändert wie jenes mittelalterliche Küchenlatein im Vergleich zur Sprache
Ciceros und Vergils. Es ist als BSE, als "basic or bad simple
English" oder als "broken English" zum reinen funktionalen
Werkzeug geworden. Verständlichkeit ist alles, grammatische oder stilistische Feinheiten, subtile Zwischentöne,
kulturelle Bezüge fallen weg, die sprachlichen Formen sind
reduziert und vereinfacht, regionale Akzente und Übernahmen laufen auf Spielarten von Pidgin English wie das "Pan
Swiss English" hinaus, das nach einer Studie des Schweizerischen Nationalfonds in der wegen ihrer Viersprachigkeit
für das Vordringen des Englischen besonders anfälligen
Die 1999 verabschiedete Bologna-Deklaration für einen
europäischen Bildungsraum hat die Entwicklung jedenfalls
enorm beschleunigt und zwingt, während Länder wie Frankreich dem Trend eher noch zu widerstehen vermögen, vor
allem auch kleinere Länder mit nur regional verbreiteten
Sprachen ohne denkbare Alternative zur Übernahme der
Forschungs- und Unterrichtssprache Englisch.
Wie aber verhält es sich mit der deutschen Sprache, die in
Europa 100 Millionen Menschen sprechen, der Sprache, in
der Goethe und Schiller, Hölderlin und Kleist, Fontane und
Hofmannsthal, Kafka und Thomas Mann, aber auch Hegel,
Kant, Pestalozzi, Karl Marx, Max Planck, Albert Einstein
und Sigmund Freud geschrieben haben? Soll auch mit ihr
40
geschehen, was kürzlich der Vorsitzende des dänischen
Sprachrats angesichts der zunehmenden Anglifizierung der
Forschung und Lehre Dänemarks als Zukunftsperspektive
für seine Muttersprache prophezeite: dass das Dänische
über kurz oder lang den Status einer kompletten und alle
Lebensbereiche erfassenden Sprache einbüssen werde?
in Namen wie Sigmund Freud, Otto Hahn oder Werner Heisenberg verkörpert sind, noch weiter wird halten können,
wenn seine Forscher und Wissenschaftler nicht mehr auf
Deutsch, sondern in einem farblosen rudimentären "broken
English" argumentieren, lehren und publizieren.
Deutsch muss Wissenschaftssprache bleiben!
Was für das Deutsche und das Dänische gilt, gilt natürlich
selbstredend auch für das Französische, das Italienische
und die anderen europäischen Sprachen, die jede für sich
eine reiche eigene kulturelle Tradition aufzuweisen haben.
Man kann immer wieder hören, der Zug, mit dem das Englische seine endgültige, durch nichts mehr in Frage zu
stellende Dominanz und Weltgeltung erreiche, sei längst
abgefahren. Ich glaube das nicht. Es ist vielleicht spät, vielleicht fünf Minuten vor zwölf, aber es gibt meiner Ansicht
nach noch durchaus reelle Chancen zu verhindern, dass
sämtliche Kultursprachen ausser dem Englischen ins zweite Glied zurückgestuft werden und keine andere als eine
private, regionale und historische Bedeutung mehr haben.
Dazu aber müssten gemeinsame Strategien zum Erhalt der
Muttersprachen als Vollsprachen entwickelt werden, dafür
Wird Deutsch zu einer zweitrangigen Sprache?
Eines ist jedenfalls sicher: Wenn in einer Sprache nicht mehr
geforscht und wissenschaftlich publiziert wird, wenn sie
nicht mehr beteiligt oder gar federführend ist bei der Entdeckung und Erarbeitung neuer Begriffe und Erkenntnisse,
wenn die gegenwärtig so rasante Veränderung des Weltund Menschenbilds, wenn die fast täglich erwirkten technologischen Fortschritte, der Diskurs des philosophischen
Denkens, die Erweiterung des Natur- und Menschenbilds,
die neuen medizinischen Erkenntnisse und Möglichkeiten,
wenn all das nicht mehr in deutscher Sprache mit vollzogen und auch mit deutschen Namen und Begriffen versehen wird, so verliert die Sprache ihre Innovationskraft, ihre
Erneuerungsfähigkeit und ihre Weltadäquatheit. So bleibt
sie zurück in nach und nach überlebten Werten und Kategorien, veraltet und verkrustet und eignet sich bald nicht
mehr dazu, die Arbeitswelt, die Wissenschaft, den Fortschritt zu spiegeln, sondern zieht sie sich notgedrungen auf
das Private, das Lokale, das Irrelevante und Marginale zurück. Wird zu einer klassischen alten Literatursprache wie
das alte Griechisch oder zu einer reinen Volkssprache wie
diejenigen der nordamerikanischen Indianer, denen man
das Phänomen Eisenbahn mit "eine Kette von dampfenden
Schlafzelten auf einer eisernen Straße" fassbar machen
musste.
Sprachempfehlungen für Beiträge in den SPG-Mitteilungen
In der Physik ist die Denkweise mathematisch. Das
favorisiert Englisch als Publikationssprache, da hier
Aussagen kürzer und pointierter formuliert werden
können. Wer je in Deutsch noch Rechenprogramme
schreiben musste, weiss die Prägnanz der englischen
Sprache zu schätzen. Selbst wenn ein wissenschaftlicher Text mangels besseren Könnens in leicht holperigem Englisch verfasst ist, wird das zwar nicht gerade goutiert, aber auch nicht dramatisiert.
Da im 20. Jahrhundert die internationale Verbreitung
der physikalischen Erkenntnisse an Wichtigkeit gewann, setzte sich Englisch weltweit als Standard
durch, ohne dass in irgendeiner Weise die Ideenfindung gelitten hätte. Somit werden auch die Autoren
unserer beiden Reihen Progress in Physics und Milestones in Physics gebeten, ihre Artikel in Englisch zu
schreiben.
Das ist die eine Seite der Medaille, die Kehrseite aber ist,
dass Forschende und Lehrende, die sich einer anderen als
ihrer Muttersprache bedienen, gegenüber demjenigen, der
in seiner Muttersprache forscht, denkt und formuliert, immer im Nachteil sein werden. Man mag eine Sprache noch
so gut studiert und eingeübt haben: Wirklich hieb- und
stichfestes Differenzieren, das letzte Ausloten von Sinn
und Bedeutung, die Spiegelung von Wirklichkeit mit all ihren Nuancen und Hintergründen gelingt einem nur in der
Muttersprache. Im Idiom, in dem der Mensch als Kind die
grundlegenden Denkstrukturen erworben hat, im Idiom,
in dem ich nicht nur die Bedeutung eines Wortes kenne,
sondern sich mir auch jener Raum voller Assoziationen erschliesst, die ihm laut der Philosophin Hannah Arendt erst
sein spezifisches Gewicht geben.
Wenn nun auch Berichte über SPG-Interna, Tagungsplanungen und -rückblicke in Englisch verfasst sind,
geschieht das aus pragmatischen Gründen, um unsere deutsch, französisch und italienisch sprechenden
Mitglieder in gleicher Weise zu informieren.
Auf der anderen Seite sind Bedenken, wie Sie Herr
Linsmayer äussert, durchaus ernst zu nehmen, da die
Muttersprache weiterhin intellektuell gefordert sein
muss, um ihr Niveau zu halten. Für die SPG-Mitteilungen hiesse das, dass Beiträge aus dem philosophischen, kulturellen, historischen, ethischen und soziologischen Umfeld der Physik wünschenswert in der
jeweiligen Muttersprache geschrieben werden sollten.
Denn hier werden zusätzlich zu den rein objektiven
Aussagen auch subjektive Empfindungen der Autoren
vermittelt, die dann oft auch nur zwischen den Zeilen
stehen. Diese Kunst der Nuancierung gelingt am besten in der Muttersprache.
Man verkennt jedenfalls den engen Zusammenhang zwischen Denken und Sprache, Spracherwerb und Welterfassen, Einfühlen und Formulieren, wenn man der Frage, ob
ein Forscher, ein Philosoph, ein Analytiker in seiner eigenen
oder einer fremden Sprache spricht und schreibt, nicht ein
grosses, entscheidendes Gewicht beimisst. Und es muss
mit grossem Ernst auch jene andere Frage gestellt werden,
die da lautet, ob der ganze deutsche Sprachbereich wohl
jenes wissenschaftliche Niveau und jene Weltgeltung, die
BB
41
müsste zum Französischen, das mit seiner FrankophonieBewegung verzweifelte Schritte in eben diese Richtung unternimmt, zumindest noch eine zweite grosse europäische
Sprache hinzukommen und ihren Wert und ihren Rang
als vollgültige Wissenschafts- und Forschungssprache
behaupten und verteidigen. Deutsch mit seiner grossen
Wissenschaftstradition, mit seinen hundert Millionen Sprechenden würde sich dazu hervorragend eignen, und wenn
beschlossen würde, dass an Hochschulen im deutschsprachigem Raum wieder primär auf Deutsch geforscht und
unterrichtet werden müsse und wissenschaftliche Publikationen immer erst auf Deutsch zu erscheinen hätten, würde sich schon bald auch in den Naturwissenschaften und
im technologischen Bereich wieder ein deutschsprachiger
Diskurs entfalten und deutschen Forschern ermöglichen,
auch mit Arbeiten in ihrer Muttersprache mit an der Spitze
des wissenschaftlichen Fortschritts zu stehen.
Charles Linsmayer ist Bürger von Mühlethurnen BE,
lebt in Zürich, ist promovierter
Germanist, war viele Jahre
lang "Bund"-Redaktor und
schreibt heute u.a. für die NZZ
am Sonntag. In den Editionen
"Frühling der Gegenwart"
(Ex Libris 1980–83), Suhrkamps "Weisses Programm
Schweiz" (1989/90) und "Reprinted by Huber" (seit 1978)
hat er 115 Schweizer Bücher kommentiert neu herausgebracht. 2013 erschienen die Steckborner Romane von Otto Frei erstmals gesammelt unter dem
Titel "Bis sich Nacht in die Augen senkt", 2014 wird
mit "Gerufen und nicht gerufen" die 8-bändige KurtGuggenheim-Werkausgabe fertig erschienen sein.
Ebenfalls dieses Jahr wird unter dem Titel "Schreib
oder stirb" eine Auswahl seiner weltliterarischen Porträts erscheinen. Linsmayer ist auch Herausgeber der
Pestalozzi-Schüleragenda und veranstaltet unter dem
Titel "Hottinger Literaturgespräche" in Zürich Begegnungen mit Schweizer Autoren. 2005 erhielt er die Ehrendoktorwürde der Universität Basel, 2007 für seine
Verdienste um die deutsche Sprache den "Deutschen
Sprachpreis" und 2008 für seine Vermittlungsarbeit
zwischen Deutsch und Welsch den "Oertli-Preis".
Eine Aufwertung des Deutschen käme auch der Schweiz
zugut
Wir sind von der deutschen Sprache in der Schweiz ausgegangen und haben das schwierige Verhältnis der deutschsprachigen Schweizer zu jener gemeinsamen Sprache zu
erhellen versucht, von denen jeder von ihnen zwei Varietäten spricht. Würde man die deutsche Sprache insgesamt
wieder mit mehr Freude und Stolz und Selbstbewusstsein
sprechen können, so käme das auch den Schweizern zugut.
Auch dem schweizerischen Hochdeutsch wüchsen neue
Perspektiven zu, möglichst grosse Fertigkeit im Gebrauch
des Hochdeutschen zu erwerben, wäre gleichbedeutend
mit einer Erweiterung des Horizonts und der Berufs- und
Karrierechancen, und weil das Erlernen einer mit neuem,
attraktivem Image versehenen deutschen Sprache auch
den Welschschweizern und Tessinern mehr Freude machen
würde, könnte sogar der innerschweizerische Zusammen-
halt von einer solchen Aufwertung profitieren. Nicht zuletzt
aber würde die Schweiz mit zu den Nutzniessern gehören,
wenn die deutsche Sprache ihren Rang und ihre Potenz
als Vollsprache und als mit dem Englischen gleichrangige
Sprache von Wissenschaft und Forschung bewahren, verstärken und ausbauen könnte. Denn auch die Forscher der
deutschen Schweiz werden auf Dauer sehr viel eher Spitzenresultate hervorbringen, wenn sie beim Recherchieren,
Diskutieren, Analysieren und Formulieren nicht auf ein rudimentäres Englisch angewiesen sind, sondern auf jene
ganze Bandbreite von Variations- und Differenziermöglichkeiten zurückgreifen können, die einem in der Muttersprache geschenkt wird. Aber es könnte beileibe nicht nur die
Schweiz profitieren, wenn das Deutsche seinen Anspruch
als Voll- und Wissenschaftssprache weltweit geltend machen würde. Der deutsche Präzedenzfall würde bestimmt
auch anderen Sprachen und Nationen Mut machen, sich
auf ihre eigenen muttersprachlichen Rechte, Pflichten und
Möglichkeiten zu besinnen und auch ihrerseits dazu beizutragen, dass die Sprachenvielfalt der Welt als unerschöpfliches Reservoir und weithin leuchtendes Assoziationsfeld
für die wissenschaftliche Forschung und Auseinandersetzung fruchtbar gemacht werden könnte.
Vorteile einer Einheitssprache zum Schutz geistigen Eigentums.
In der modernen Industriegesellschaft spielt die Absicherung technischer Innovationen durch Patente eine
immer wichtigere Rolle, je komplexer die Technologien werden und je mehr Länder sich an geltende Gesetze halten. Patentschutz ist sinnvollerweise dort zu
beantragen, wo Hauptkonkurrenten produzieren und
wo man für sich selber wichtige Märkte sieht. Da nun
Schwellenländer in beiden Fällen immer mehr mit ins
Spiel kommen, und Patentschriften in der jeweiligen
Landessprache einzureichen sind, bedingt dies einen
enormen Aufwand, die meist komplexen Textinhalte
nicht nur in chinesisch, japanisch, sondern auch eines
Tages in aserbeidjanisch, etc. zu übersetzen. Das lässt
viele kleinere Firmen verständlicherweise resignieren
und sie damit um die Früchte ihrer Erfindung bringen.
In der EU hat man das Problem mittlerweile erkannt
und durchgesetzt, dass eine englische Version von
allen EU-Mitgliedsstaaten anerkannt wird. Weltweit
wäre dies ebenfalls anzustreben.
Der Aufsatz ist ein vom Autor aktuell bearbeiteter Auszug
seiner Preisrede, die er im Jahre 2007 in Weimar bei der
Entgegennahme des Deutschen Sprachpreises gehalten
hat. Siehe auch "Jenaer Jahrbuch zur Technik- und Industriegeschichte", Band 16, Verlag Vopelius Jena 2014.
BB
42
Physics and Society
Challenges for the Global and Swiss Energy Sector
Irene Aegerter and Simon Aegerter
needs to be stabilized with backup production facilities
that can only be fossil or nuclear. If and when photochemical processes will be available that convert solar
energy directly into a fuel (photon-to-fuel processes,
PTLs), the sun will be able to contribute substantially in
the substitution of fossil fuels.
•Even with an efficient PTF process in place, there remains the fact that the energy density or more precisely:
the power density of solar energy is so low. No technology can increase the solar constant beyond about 1 kW/
m2. Whatever the process will be to collect the energy of
the sun, it will require large amounts of materials. This
makes solar energy – in any form – material intensive
and therefore potentially costly and environmentally
questionable. The same is true for wind energy.
Still, more than 80% oft the global energy supply is fossil
fuels (IEA, 2012). This is unsustainable for several reasons:
•Burning fossil fuels add CO2 to the environment, thereby
changing the heat balance of the atmosphere and the
chemical characteristics of the oceans by acidification.
•While the remaining resources of fossil fuels are large
and possibly growing due to new discoveries and new
technologies like hydraulic fracturing (fracking), their
extraction gets increasingly expensive both in terms of
money and in terms of energy.
•Besides carbon dioxide, other pollutants are unavoidably linked with fossil fuels: dust, nitrous oxides and in
the case of coal, heavy metals and other poisons.
A post-fossil energy economy is needed and it is pursued
on many tracks in many parts of the world. There are essentially three paths that are partly complementary and not
mutually exclusive:
2. Clean Coal
The era of fossil fuels could be extended for at least a century if it were possible to collect the CO2 at the source – for
instance at the stacks of fossil fuelled power plants and
the exhaust pipes of vehicles – and store it safely so that it
does not become part of the natural carbon cycle. Such a
process is called sequestration. It has been demonstrated
in one project: the Sleipner gas field off the coast of Norway
(http://en.wikipedia.org/wiki/Sleipner_gas_field). There, the
CO2 that is extracted together with natural gas, is separated and pumped back into the underground gas reservoir
thereby enhancing the productivity of the field.
1. Renewable Energy Sources
So far, only two kinds of renewable energy sources have
played a perceptible role: Hydropower and biomass.
Hydropower in its various forms is one of the oldest forms
of additional energy besides slaves and animals. Its potential is not fully exhausted, but very limited. Biomass has a
large potential, but it has two serious drawbacks: 1) If not
used in an industrial class process, its potential for pollution is unacceptable. The smoke of open wood- and dung
fires in kitchens kills millions, according to the WHO. 2) It
competes with food. The ethanol production from corn in
the USA has led to a price explosion for the staple food in
Mexico.
However, the sequestration of most of the exhaust from all
the stacks and tailpipes of the world is of quite another dimension. It has to be remembered that for every ton of coal
burnt, 3.7 tons of CO2 have to be sequestered. In the case
of oil it is 3.05 and in the case of gas 2.75 tons. So, the
whole infrastructure that provides the world economy with
fossil fuels would have to be quadrupled in order to be able
to handle the CO2 to be sequestered. This would raise the
cost of fossil fuels to unknown levels.
New renewable energy sources are required. Solar power
and electricity from wind turbines have taken up a lot of
attention lately. Their main drawback is that they deliver
energy in the form of electricity. While electricity certainly
is the most valuable form of energy, less valuable forms of
energy like heat, that are mostly provided by fossil fuels are
also required and it is economically questionable to transform electricity into lower valued heat. Furthermore, much
energy is required for road- ship- and air transportation that
cannot at this time be electrified completely.
This does not solve the problem of the capacity of possible
sequestration sites. Several have been proposed, but the
sheer amount of waste makes them all look tiny or unsafe.
As a source of electricity, the sun and the wind can substitute electricity that is now produced by fossil fuels. The
main obstacles that prevent these sources from taking over
the bulk of the supply from fossil fuels:
3. Nuclear Energy
Nuclear Energy has a bad name and is allegedly not wanted
by the people. Yet, even after Harrisburg, Tschernobyl and
Fukushima it remains the cleanest, safest and most environmentally safe source of energy and – if done right – will
become the cheapest.
•While electricity from fossil fuels and especially from
certain classes of hydro power plants can deliver electricity on demand, the production from wind and sun are
fluctuating and stochastic and therefore unfit for integration in a reliable grid, unless massive storage facilities like batteries can be developed that don’t increase
the already high cost. With current technology the grid
Nuclear Reactors make heat. That heat can be converted
partially into electric energy or used as process heat. Future
nuclear reactors will provide much higher temperatures,
thereby enabling technologies that can produce synthetic
fuels. Perhaps the best path for CO2 sequestration is, to
use it as a carbon source to make fuels from CO2 and water
43
Taking these insights into consideration Asian and Eastern European Nations (Russia, Korea, China, India etc) and
United Arab Emirates have embarked on a coming nuclear
age. The USA are hesitantly following suit. In Europe only
Germany and Switzerland plan to abandon their nuclear capacity.
using nuclear energy at high temperatures.
In the future, nuclear energy will be provided by a new generation of reactors that offer a number of choices: Large or
small and modular, gas- metal- or salt cooled, based on
uranium or on thorium, high or low temperature. They all are
inherently safe, no conceivable accident can possibly have
an impact outside the plant and a mix of the various types
of reactors produce a "waste" that can be put to good use
as a heat source or source of Gamma radiation in hospitals
– or, if deemed waste – is harmless in 5 centuries.
Two of the contenders shall be briefly introduced here:
5. Recommended actions for Switzerland
Switzerland is at a crossroad to determine the Energy future and that means the people have to decide, which way
to go. The proposed "Energiewende" relies on renewable
energy sources, mainly solar electricity and wind power. In
order to stabilize the grid, gas fired power plants are envisioned. Considering that solar electricity is available, averaged over the year, for only more than 10% of the time, this
puts the goal of getting rid of fossil fuels in peril.
3.1. The Liquid Fluoride Thorium Reactor (LFTR)
In the Liquid Fluoride Thorium Reactor, the fuel is dissolved
in a pool of molten salt and is itself in the form of Uranium
Tetrafluoride. The core is self-regulating, that means, the
reactivity and energy production drops with increasing temperature and vice versa. The salt serves as cooling agent:
it transfers the heat to a secondary salt loop that in turn
transfers it to a gas- or steam loop for production. The core
sits in a blanket with molten Thorium Tetrafluoride. The neutrons from the core convert Thorium-232 to Uranium-233,
which is fissile and can be fed into the core to replace the
fissioned fuel.
Swiss scientist and engineers could play an important role
building the energy systems of the future and thereby enable our industrial corporations to profit from worldwide demand for new energy technologies. Sectors, where Swiss
research and industry has promising expertise are among
others:
•Artificial photosynthesis (UZH, EPFL).
•Chemical technology for processing of molten salts
(ETHZ and Industry).
•Electro-chemical storage (ETHZ, Industry).
•Grid integration of solar power plants (ETHZ, Industry).
•High temperature solar heat (PSI).
•Life cycle analyses of various energy supply chains
(PSI).
•Theoretical concepts for and simulation of molten salt
flows (ETHZ).
Unlike in light water- or gas-cooled-reactors there is no
high pressure, and the whole nuclear part of the installation
can be built without costly high-pressure standards. That
makes it safer and cheaper.
The Molten Salt Reactor concept was developed in the
Oak Ridge National Labs and a prototype was operated for
several years in the 1960s without incident. Presently, the
concept is being vigorously developed by the Shanghai Institute of Applied Physics under the direction of Jiang Mianheng. A 10 MW prototype should be ready by 2017.
Politics should enable these and other potential contributors for a post-fossil energy age to develop their strengths
so that they will be prepared to compete successfully on
the world market for a post-fossil fuel age.
3.2. The Integral Fast Reactor
The common Light Water Reactors in use today use only
U-235, which constitutes 0.7% of the bulk Uranium. The
rest is almost exclusively U-238 which is not fissile but can
be converted into fissile Pu-239. A reactor called the Experimental Fast Breeder was built and operated for many
years at the Argonne National Laboratory in Idaho. In order
to avoid transport of spent fuel to reprocessing plants, a reprocessing plant was added to the reactor. Such a reactor
can extend the availability of nuclear fuel by a factor of 140.
The project was scrapped in 1992 for political reasons, but
the concept is being developed in various versions in Russia, China and the USA. A consortium of General Electric
(GE) and Hitachi will demonstrate a prototype by 2020.
Literature:
•Robert Hargraves: "Thorium energy cheaper than coal“,
ISBN 9781478161295
•Deutsche Übersetzung von Simon Aegerter: Robert
Hargraves: "Thorium billiger als Kohle-Strom“, ISBN
9781497301856
•Charles E. Till, Yoon Il Chang: „Plentiful Energy“, ISBN
9781466384606
Irene Aegerter, Physikerin, hat ihre Dissertation am
Eidg. Institut für Reaktorforschung in Würenlingen
(heute PSI) ausgearbeitet, war Mitglied der KSA (Eidg.
Kommission für die Sicherheit der Atomanlagen) und
ist Vizepräsidentin der SATW.
4. Conclusions
With the new generations of nuclear reactors, all of the
perceived dangers and problems of nuclear power will be
eliminated: The Generation IV reactors are inherently safe in
normal and abnormal operations, they are proliferation resistant and they use the long lived "waste" isotopes as fuel.
They utilize Thorium and all of the Uranium, thereby making
the available resources essentially inexhaustible.
Simon Aegerter, Physiker, hat seine Dissertation bei
Prof. Oeschger, Klimaforscher der ersten Stunde erarbeitet, war Chefphysiker der Schweizer Armee, hat
in einem Energie- "Think-Tank" mitgearbeitet und an
der Weltenergiekonferenz referiert und ist Mitglied der
SPG.
44
Bericht von den Journées de Réflexion der SATW
Bernhard Braunecker, SATW Delegierter der SPG
völkerung ausgerichtete Medizinaltechnologie. Das Gebiet
ist volkswirtschaftlich von zunehmender Bedeutung, denn
das Segment der über 65 Jährigen, die 10 bis 15% der
Bevölkerung ausmachen, beansprucht heutzutage mehr
als 30% des nationalen Aufwands für Gesundheitspflege.
Dabei geht es nicht nur um Krankheits- und Pflegekosten,
sondern vermehrt, wie diese Gruppe ihr Leben weiterhin
unabhängig, aktiv und produktiv gestalten kann. Das wird
durch den Einsatz spezieller, für das Alter entwickelter
Technologien ermöglicht. Das beginnt mit der Bereitstellung neuartiger Sensoren, Prothesen und Ersatzorgane wie
künstliche Knorpel, geht über zu autonomen Systemen wie
selbststeuernde Fahrzeuge, erfasst aber auch die permanente Überwachung von Organfunktionen. Für die Schweiz
mit ihrer hoch spezialisierten Medizinindustrie ist das ein
zunehmend attraktives Marktsegment.
Eine der Haupttätigkeiten der SATW ist die Früherkennung
von Technologien und deren Einfluss auf die moderne Gesellschaft, speziell auf die Gegebenheiten der Schweiz.
Dieser Prozess soll in einem letztes Jahr begonnenen und
jährlich zu aktualisierenden "Technology Outlook" Bericht
beschrieben werden, der die wichtigsten technologischen
Trends für die Schweiz identifiziert und analysiert. Das sich
abzeichnende Chancenpotential wird dann einer Zielgruppe von Entscheidungsträgern aus Politik, Hochschule und
Industrie aufgezeigt.
Aus den gewonnenen Erkenntnissen und unter zusätzlicher
Berücksichtigung der Eingaben der SATW Themenplattformen identifiziert der Wissenschaftliche Beirat der SATW
jährlich typischerweise drei bis fünf Tätigkeitsfelder, in denen sich die SATW initiativ und nachhaltig engagieren will.
Diese sogenannten Schwerpunktsthemen werden an der
Kaderkonferenz der SATW, den Journées de Réflexion
(JdR), diskutiert und verabschiedet. Die ausgewählten Themen sollen dann über eine Laufzeit von drei bis fünf Jahren
bearbeitet werden.
Im Mittelpunkt der Diskussionen der diesjährigen Tagung
im Januar, die im schönen Rahmen der W. Oechslin Bibliothek in Einsiedeln stattfand, stand somit die Information
über den vorläufigen Stand des Technology Outlooks. Es
lässt sich bereits jetzt erkennen, dass es Sinn macht, sich
zunächst auf folgende Schwerpunkte zu konzentrieren:
d) Dezentrale Energiesysteme
Unabhängig vom primären Energieträger sind Netzwerksteuerung und Energiespeicherung Themen, die alle Energiebereiche betreffen und in denen Schweizer Kernkompetenzen existieren. Das intelligent gesteuerte Netz "Smart
Grids" (nicht nur im Energiebereich, sondern auch im
Verkehr, in der Medizin) ist daher ein Thema, in dem Fortschritte nötig sind.
Die erforderliche Entkarbonisierung des Energiesystems
zur Eindämmung des Klimawandels und der – nach Fukushima – in mehreren Ländern zurückhaltende Umgang mit
der Kernenergie werden in Zukunft die Bedeutung der Energieversorgung mit erneuerbaren Energien entscheidend
stärken. Ihrer Natur nach ist die Energiebereitstellung mit
Erneuerbaren vorwiegend dezentral und fällt zu einem grossen Teil fluktuierend an. Damit zeichnet sich – im Vergleich
zur heutigen Energie- und Stromversorgung überwiegend
mittels Grosskraftwerken – ein Paradigmenwechsel bei
Technologien, Geschäftsmodellen und sozialer Akzeptanz
ab, der zur Transformation von einem nationalen zu einem
globalen Energiesystem in den nächsten etwa 50 Jahren
führen wird.
a) Cyber Security
Unter dem Begriff Cyber werden total vernetzte Instanzen
und Systeme (internet of everything) adressiert, die quasi
überall als Smart Devices, Embedded Systems, Sensoren
in Automobilen, Gebäuden, industriellen Anlagen and Steuerungen (z.B. Energie und Verkehr) wirken und nicht mehr
einzeln wahrgenommen werden. Dies auch, weil sie zunehmend abstrahiert und virtualisiert vorliegen. Dieser Black
Box-Aspekt von Cyber führt dazu, die Omnipräsenz von
vernetzten ICT-Devices nicht mehr wahrzunehmen und die
damit verbundenen zunehmenden Risiken und Gefahren
(kritische Daten und Anwendungen) dramatisch zu unterschätzen. Hinzu kommt, dass Cyber auch zunehmend mit
Big Data gleichgesetzt wird – mit entsprechenden Gefahren
des Social Engineering, der Spionage und anderem.
e) MINT Nachwuchsförderung
Zusätzlich zu den technischen Themen wurde als 5.
Schwerpunktsthema die MINT Nachwuchsförderung gewählt.
Der Begriff entstand vor dem Hintergrund eines in den
letzten Jahren immer mehr ins Bewusstsein geratenen generellen Fachkräftemangels in diesen Bereichen (MINT =
Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften, Technik). Da
dieses Thema von zahlreichen Akteuren aus Wissenschaft,
Wirtschaft, Bildung und Politik bearbeitet wird (so sind z.B.
in der BFI-Botschaft 2013-16 explizit Mittel für die Förderung des Nachwuchses im Bereich MINT reserviert), ist
eine nationale Koordinierung nötig. Die SATW hat zum Ziel,
sich Schritt für Schritt zum nationalen Kompetenzzentrum
der MINT Nachwuchsförderung zu entwickeln, indem sie
in wichtigen Gremien Einfluss nimmt, eigene Programme
durchführt und sich mit anderen Institutionen vernetzt.
b) Advanced Manufacturing
Die enormen Fortschritte in den Naturwissenschaften, der
Technik, der Medizin ermöglichen, dass man mit neuen
Denkansätzen die Produktion von Gütern, Instrumenten,
wieder vermehrt ins Hochlohnland Schweiz zurückholen
kann. Die durchgängige Digitalisierung der gesamten Produktionsabläufe, neuartige Materialen und entsprechend
angepasste Bearbeitungsprozesse und das immer mehr
Möglichkeiten bietende Feld der Nanotechnologie sind
attraktive Ansatzpunkte. Die SATW will sich zunächst auf
photonische Methoden, sowie auf das Gebiet der "Synthetic and Biotechnology" fokussieren.
c) Gerontechnologie
Darunter versteht man eine speziell auf die alternde Be45
Ausblick
Eines der wichtigsten Anliegen des Technology Outlooks
wird sein, auch Querverbindungen zwischen den Schwerpunktsthemen zu erkennen und sie interdisziplinär zu bewerten.
Ein Beispiel mag dies illustrieren: So vermassen jüngst Mitglieder einer Forschungsgruppe des Materialwissenschaft-
lers John A. Rogers von der University of Illinois in UrbanaChampaign *) die 3D-Topographie eines Kaninchenherzens,
erzeugten mittels Methoden des "Additive Manufacturings"
eine passgenaue, gewebeverträgliche und elastische Haut,
in die Sensoren zur Messung der Durchblutung, des Sauerstoffgehaltes des Blutes etc integriert sind und die so
permanent die Herzfunktion zu überwachen vermögen. Danach wird in einem zweiten Schritt der Herzmuskel durch
ebenfalls eingelassene elektrische Aktuatoren an den Stellen dynamisch stimuliert, die implantierte Rechenchips mittels medizinischer Modellrechnungen aus den Sensordaten
ableiten.
Man sieht, dass die Schwerpunktsthemen "Smart grids",
neue Produktionsmethoden, Gerontologie und Computing
ein modernes Quadrivium unserer Zeit bilden können.
*) 3D multifunctional integumentary membranes for spatiotemporal cardiac measurements and stimulation across the entire epicardium, Lizhi Xu et al, Nature Communications 5, Article number:
4329, doi:10.1038/ncomms4329
Umhüllungsfolie mit integrierten Sensoren für ein Kaninchenherz
Die Bibliothek des Kunst- und Architekturhistorikers
Werner Oechslin in Einsiedeln ist ein Ort des Staunens.
In dem futuristisch-eleganten Gebäude des Architekten
Mario Botta lagern etwa 50'000 Bücher aus sechs Jahrhunderten, vornehmlich aus dem Gebiet der Architektur
und der sie tangierenden Bereiche der Kunst, Philosophie und Archäologie. Jedes Bild, jede Statue, jede Inschrift (in Latein) trägt zum Gesamteindruck eines in sich
geschlossenen Kunstwerks bei, die vielfältige Verankerung unserer Kultur in all den Nachepochen des Spätmittelalters aufzeigend. Ein zufälliger Blick in eine Bau
chronik des St. Peterdoms im Vatikan verrät erstaunliche
konstruktive Details, die man vor Ort nie sehen würde.
Geht man einige Schritte weiter, entdeckt man die ersten
Bände der "Encyclopédie française", herausgegeben
von Diderot und d’Alembert, und wiederum weitergehend findet man Pläne von Residenzen aus ganz Europa,
die alle Versailles als Vorbild nahmen und dann individuell variierten. Der Besuch ist ein Erlebnis der besonderen
Art.
http://www.bibliothek-oechslin.ch/
46
Die Internationale Hochalpine Forschungsstation
auf Jungfraujoch
Martin C. E. Huber
Ein merkwürdiger Ort: Jungfraujoch, Ziel von jährlich
800 000 Touristen aus aller Welt, beherbergt auch eine Forschungsstation von weltweiter Bedeutung - und das eine
gäbe es ohne das andere nicht!
Adolf Guyer-Zeller hatte im späten 19. Jahrhundert die Vision einer Jungfraubahn. Sein Projekt war umstritten, und
stand in Konkurrenz mit mehreren ähnlichen technischen
Vorhaben. Nach leidenschaftlich geführten Diskussionen
- damals empfand man solche Projekte als Entweihung
der Alpen - erteilte die Eidgenossenschaft Guyer-Zeller
schliesslich am 21. Dezember 1894 die Konzession zum
Bau der Bahn. Im Bundesbeschluss "Konzession einer Eisenbahn von der Kleinen Scheidegg über Eiger und Mönch
auf den Gipfel der Jungfrau" stipuliert allerdings Artikel 9a
eine Auflage für die Bahn:
Abb. 1: Touristen auf dem Jungfraujoch Plateau. Im Südhang der
Sphinx die Touristenrestaurants, dahinter die 1931 eröffnete Forschungsstation, darüber der Sphinxfelsen mit dem 1937 erstellten,
und 1996 erweiterten Observatorium. Hintergrund: Mönch (links)
und Eiger. (Bild: Jungfraubahnen)
"Die Gesellschaft ist verpflichtet, nach partieller oder
gänzlicher Vollendung der Linie an die Erstellung und Einrichtung eines ständigen Observatoriums, insbesondere
für meteorologische und anderweitige tellurisch-physikalische Beobachtungszwecke, auf der Station Mönch oder
Jungfrau, eventuell auf beiden, … [beträchtliche finanzielle Mittel], beizutragen."
Wie Guyer-Zeller, der 1899 im Alter von 60 Jahren vor der
Vollendung seines Projekts verstarb, sollte auch de Quervain die Eröffnung der Hochalpinen Forschungsstation
Jungfraujoch nicht erleben; er starb 1927 im Alter von 48
Jahren an den Folgen eines Schlaganfalls. Der Physiologe und spätere Nobelpreisträger Walter Rudolf Hess führte
die von de Quervain begonnene Arbeit als Präsident der
Jungfraujoch Kommission weiter, und gründete 1930
die "Internationale Stiftung Hochalpine Forschungsstation Jungfraujoch" (heute: Internationale Stiftung Hochalpine Forschungsstationen Jungfraujoch und Gornergrat,
HFSJG, www.hfsjg.ch). Bereits im Sommer des folgenden
Jahres konnte die im Sphinx-Südhang eingebettete Forschungsstation eingeweiht werden. Forschung in alpiner
Umgebung, wie sie schon seit einiger Zeit auf Jungfraujoch
betrieben worden war3, konnte nun in grösserem Stil, und
aus einer geeignet eingerichteten, festen Unterkunft heraus, betrieben werden. Sechs Jahre später kam das 120 m
höher gelegene Observatorium auf dem Sphinxfelsen dazu.
Dort befinden sich heute Messinstrumente von Weltklasse, die insbesondere den Zustand der Atmosphäre mit
höchster, dauernd überwachter Genauigkeit erfassen.
Der Bahnbetrieb bis zum Jungfraujoch wurde 1912 eröffnet. Man hatte schliesslich auf die letzte Etappe bis zum
Jungfraugipfel verzichtet. Dennoch war der Bau eines
7.5 km langen Tunnels, in dem eine elektrische Zahnradbahn eine Höhe von 3454 m über Meer erklimmt, zur Zeit
der Wende ins 20. Jahrhundert eine Pionierleistung ersten
Ranges. Trotz Verzicht auf den letzten Streckenabschnitt ist
die in der Konzession ausbedungene Beobachtungsstation auch heute noch die höchstgelegene, ganzjährig durch
öffentliche Verkehrsmittel erreichbare Forschungsstation in
Europa.
Wie kam es zum Bau der Forschungsstation? 1912, im
selben Jahr in dem die Jungfraubahn eingeweiht worden
ist, überquerte Alfred de Quervain, Glaziologe und breit interessierter Naturforscher1, in einer Aufsehen erregenden
Expedition Mittelgrönland.2 Derselbe Alfred de Quervain
hat dann die Schaffung der Forschungsstation auf Jungfraujoch vorangetrieben. Zu diesem Zweck gründete er
1922 die Jungfraujoch Kommission der Schweizerischen
Naturforschenden Gesellschaft (SNG, heute Akademie der
Naturwissenschaften Schweiz, SCNAT).
Gastforscher aus dem im In- und Ausland benutzen die
von der Stiftung zur Verfügung gestellte, und vom Schweiz.
Nationalfonds unterstützte Infrastruktur zu mannigfachen,
z.T. bahnbrechenden Forschungsarbeiten. An diesem einzigartigen Ort befindet sich auch die höchstgelegene Bodenstation des Messnetzes von MeteoSchweiz. Das Archiv
der Messungen, das weit in das letzte Jahrhundert zurück
reicht, ist heute eine unverzichtbare Grundlage für das Erfassen und das Verständnis des Klimawandels.
Seit einigen Jahren werden die meisten Messdaten auto-
1 Alfred de Quervain (1879–1927) war Glaziologe, Meteorologe und
Geophysiker. De Quervain war auch Ballonfahrer und war im Dezember
1909 mit Albert Gockel von der Universität Fribourg auf einer ersten
Ballonfahrt unterwegs, auf der Gockel Messungen durchführte, die auf die
Existenz kosmischer Strahlung hindeuteten. (Viktor Hess (1883-1964) fand
dann auf einer Ballonfahrt 1912 eindeutige Hinweise auf die Existenz der
kosmischen Strahlung - und erhielt schliesslich 1936 dafür den Nobelpreis
für Physik.) Zusammen mit Auguste Piccard konstruierte de Quervain einen
neuartigen, 1922 in Degenried fertiggestellten 'Universal'-Seismographen,
der sowohl horizontale wie vertikale Bewegungen des Erdbodens erfassen
konnte.
3 W. Kolhörster und G. von Salis z.B. führten schon 1923 und 1925/26
zwischen dem Eigergletscher und dem Mönchsgipfel weltweit anerkannte
Messungen der kosmischen Strahlung durch und im Jahre 1925 hatte de
Quervain eine 'Meteorologische Station' auf dem Firn des Jungfraujochs
errichtet.
2 Quer durchs Grönlandeis. Die Expeditionen 1909 und 1912/13 von
Alfred de Quervain, Verlag Neue Zürcher Zeitung (1998).
47
matisch erfasst, und via Internet in die beteiligten Laboratorien und Institutionen übermittelt. Längere Aufenthalte
einzelner Forscher auf Jungfraujoch sind daher eher selten
geworden. Dagegen finden immer wieder Messkampagnen
statt. So trifft sich z.B. eine international zusammengesetzte Forschergruppe regelmässig im Frühjahr für etwa zwei
bis sechs Wochen auf Jungfraujoch, um die Wolkenbildung
experimentell zu untersuchen.4
Zentrum des Interesses. Die alpinen Gletscher sind sozusagen Europas Wassertürme. Mit einer Abnahme des
Gletschervolumens wird sich schliesslich auch die von
Gletschern abgegebene Wassermenge ändern, und den
Pegelstand unserer Flüsse beeinflussen - mit ökologischen
und wirtschaftlichen Folgen.8
Die Kryosphäre umfasst auch Permafrost. Auf Jungfraujoch
ist die mittlere Lufttemperatur seit 1933 um ca. 1.4 °C angestiegen und die Zahl der Tage, an denen die Temperatur während 24 Stunden über dem Gefrierpunkt verbleibt,
hat seit 1961 um 60 % zugenommen. Dies beeinflusst den
Permafrost und erfordert z.B. Massnahmen zum Schutz der
Touristen vor fallenden Felsstücken. Seit 2006 wird das Verhalten von Permafrost im Fels untersucht. Das Institut für
Schnee- und Lawinenforschung führt zusammen mit Forschern der Universitäten Bonn, Fribourg, and Zürich entsprechende Messungen durch und als praktisches Resultat
ist bereits ein Handbuch über das Bauen in der Kryosphäre
verfügbar.
Forschung auf Jungfraujoch im Laufe der Zeit
Auf Jungfraujoch dominiert heute, angesichts des anthropogenen Klimawandels, die Atmosphäre als Forschungsobjekt.5 In der Anfangszeit und bis gegen Ende des 20.
Jahrhunderts standen aber Forschungsgebiete wie kosmische Strahlung, Astronomie6 und Untersuchungen über
Höhenphysiologie im Vordergrund. Die für Atmosphärenforschung grundlegende Meteorologie, wie auch Glaziologie
blieben auf Jungfraujoch jedoch stets aktuell. Im Laufe der
Zeit haben sich aber die Schwerpunkte der Forschung verschoben.
Ein weiteres Beispiel der Evolution von Forschungszielen
sind die Sonnenbeobachtungen, die belgische Wissenschafter seit über einem halben Jahrhundert auf Jungfraujoch betreiben. Vorerst konzentrierte sich die Lièger
Gruppe auf die Physik der Sonnenatmosphäre. Zu diesem
Zweck wurden auch stets leistungsfähigere Spektrometer
entwickelt. Die Atlanten des schliesslich mit Fourier-Spektroskopie registrierten, hochaufgelösten Sonnenspektrums
gehen auf Beobachtungen der 1970er und 1980er Jahre
auf dem Jungfraujoch zurück, und dienen immer noch als
Standard z.B. für die Bestimmung der Häufikeit der chemischen Elemente in der Sonnenatmosphäre und beim Erarbeiten von solaren und stellaren Atmosphärenmodellen.
Anfangs war die Messung der kosmischen Strahlung eine
der wichtigsten Disziplinen. So baute P. M. S. Blackett
1951 im Sphinx-Observatorium eine grosse Wilsonsche
Nebelkammer, mit der er die dort zugängliche kosmische
Strahlung untersuchte. Dies führte auch zu Nobelpreisen.
Jedenfalls hingen die Entdeckungen, die das Nobelkomitee
1948 und 1950 mit den Physikpreisen von P. S. M. Blackett
bzw. C. F. Powell anerkannte - zumindest teilweise - mit Beobachtungen auf der Hochalpinen Forschungsstation zusammen. Blackett’s Nebelkammer wurde später im CERN
installiert, wo sie der modernen, auf Beschleunigern basierenden Teilchenphysik als Detektor diente.
Die natürliche kosmische Strahlung ist aber auch heute noch
von Interesse. So verfolgen derzeit Neutronen-Monitore auf
Jungfraujoch im Rahmen eines weltweiten Beobachtungsnetzes die Schwankungen in der Energieverteilung der kosmischen Strahlung. Dieselben Neutronen-Monitore dienen
auch der Erforschung des Weltraumwetters. Unsere Zivilsation wird von weltraumgestützter elektronischer Infrastruktur (wie z.B. GPS, Kommunikations- und Wettersatelliten)
immer stärker abhängig; eine rechtzeitige Warnung vor
möglicherweise zerstörerischen Folgen einer Sonneneruption wird deshalb immer wichtiger und dringender.
Schon in den 1950er Jahren fragte man sich, ob die Stärke von Absorptionslinien im Sonnenspektrum, die von Molekülen in der Erdatmosphäre herrühren, sich mit der Zeit
verändert. Die Stärke dieser Absorptionen nimmt mit der
Zeit in der Regel zu, und deshalb ist die Messung solcher
Veränderungen heute das Ziel der Lièger Gruppe; damit
kann man die sich ändernde Konzentration von anthropogenen Molekülen in der Erdatmosphäre verfolgen. Diese
Messungen auf Jungfraujoch dienen damit auch dazu, die
Wirksamkeit der Protokolle von Montreal und Kyoto zu verfolgen.9 Auch dieses Datenarchiv, das 60 Jahre zurückgeht,
ist eine unabdingbare Ressource für Klimastudien.
Glaziologie im alpinen Kontext spielt, wie schon erwähnt,
nach wie vor eine wichtige Rolle. Während frühe glaziologische Arbeiten u.a. dem Gebiet der Kristallographie angehörten7, steht die Vermessung von Gletschern heute im
Zusätzlich zu der eben beschriebenen Sonnenspektrometrie, die als Kolonnenmessung die integrale Absorption in
der Erdatmosphäre misst, begannen in den 1970er Jahren
auf Jungfraujoch auch in-situ Messungen von Luft-Schadstoffen. Mit immer raffinierteren Methoden bestimmen seit-
4 Cloud and Aerosol Characterisation Experiment (CLACE)
5 Etwa drei Viertel der heute auf Jungfraujoch laufenden Untersuchungen
betreffen die Erdatmosphäre.
Cambridge: T. P. Hughes, M. Perutz and G. Seligman (1939) Glaciological
Results of the Jungfraujoch Research Party, Nature 143:159-159
6 Astronomische Beobachtungszeit auf Jungfraujoch war in den
1960er Jahren derart stark gefragt, dass man mit Unterstützung der
Burgergemeinde Zermatt und der Gornergratbahn auf dem Süd- und
dem Nordturm des Kulmhotels Gornergrat ob Zermatt Kuppeln errichtete,
in denen dann Gastinstitutionen Teleskope betrieben. (Daher auch
der vollständige heutige Stiftungsname.) Um die Jahrhundertwende
wurden aber noch höher liegende Standorte wie Tibet attraktiver und
Astronomen zogen es vor in Chile mit den Grossteleskopen von ESO und
mit den Weltraum-Teleskopen der ESA zu beobachten. Die Nutzung von
Gornergrat geht aber weiter: das 'Stellarium', ein via Internet, insbesondere
auch für Schulklassen aus ihrem Klassenzimmer heraus zugängliches
Observatorium, wird dort gegenwärtig aufgebaut und getestet.
8 Niedriger Pegelstand des Rheins schränkt z.B. die Frachtschiffahrt ein.
9 Das Montreal-Protokoll über Stoffe, die zu einem Abbau der
Ozonschicht beitragen, trat 1989 in Kraft; laut seiner Präambel
verpflichteten sich die Vertragsparteien damals "geeignete Massnahmen
zu treffen, um die menschliche Gesundheit und die Umwelt vor schädlichen
Auswirkungen zu schützen, die durch menschliche Tätigkeiten, welche die
Ozonschicht verändern, wahrscheinlich verändern, verursacht werden
oder wahrscheinlich verursacht werden." Das Kyoto-Abkommen, das am
16. Februar 2005 in Kraft trat, legte erstmals völkerrechtlich verbindliche
Zielwerte für den Ausstoss von Treibhausgasen in den Industrieländern
fest.
7 Als Beispiel, ein Bericht von Kristallographen und Chemikern aus
48
JFJ ist eine Schlüsselstation im internationalen Netzwerk 'Global Atmosphere Watch'
MeteoSchweiz hat im Jahr 1994 mit Beteiligung von Jungfraujoch eine schweizerische Atmosphärenüberwachung
(GAW-CH) eingeführt, um die Präsenz klimarelevanter
Stoffe in der Atmosphäre zu verfolgen. Nach kurzer Zeit
wurden diese Messungen in das seit 1988 existierende
weltumspannende Netz der 'Globalen Atmosphären Überwachung' (Global Atmosphere Watch, GAW) übernommen.
80 Nationen arbeiten hier in einer Partnerschaft zusammen. Mit 29 globalen und über 400 regionalen Beobachtungsstationen beschaffen sie zuverlässige Informationen
über die chemische Zusammensetzung der Atmosphäre.
Ihr Ziel ist es natürliche und anthropogene Veränderungen
zu erfassen, und dadurch beizutragen die Wechselwirkungen zwischen Atmosphäre, Meeren und der Biosphäre
besser zu verstehen. In Anerkennung der hohen Qualität
ihres umfassenden langfristigen Messprogramms wurde
die Forschungsstation 2005 als 'Global Station' des GAW
zertifiziert. Zahlreiche weitere nationale, internationale und
globale Netzwerke ermitteln auf Jungfraujoch zusätzliche
Messwerte.
Abb. 2: Säulenkonzentration von halogenierten Kohlenwasserstoffen in der Atmosphäre über Jungfraujoch. Spuren dieser Gase
führen zu Absorptionen im Sonnenspektrum. Seit 1989 regelt das
'Montreal-Protokoll' die Produktion dieser Stoffe, weil sie zu einem
Abbau der Ozonschicht beitragen und als Treibhausgase wirken.
Die Zunahme der CFC-12 Konzentration verlangsamte sich vorerst; nach mehreren Jahren erst setzte der Abbau ein. Die Produktion einzelner Verbindungen (z.B. HCFC-22) ist in Entwicklungsländern noch erlaubt; dies soll aber ab 2030 untersagt werden.
(Messungen der Université de Liège)
Die weitere Entwicklung von Jungfraujoch - ein
Weissbuch
Das Touristenziel Jungfraujoch und die Forschungsstation
sind in ihren Aktivitäten sehr erfolgreich. Die Jungfraubahn
strebt eine Million jährliche Besucher an. Und wegen der
Nachfrage für zusätzliche Klimadaten wird die Forschungsstation ihre Infrastruktur erweitern müssen.
her Mitarbeiter der Empa die chemische und isotopische
Konzentration von reaktiven und Treibhaus-Gasen im Rahmen des Nationalen Beobachtungsnetzes für Luftfremdstoffe (NABEL). Da sich das Jungfraujoch meist oberhalb
der turbulenten Troposphäre befindet, und dadurch selten
durch lokale Quellen beeinflusst wird, ist die dort entnommene Luft repräsentativ für die kontinentale 'Hintergrundatmosphäre'.
Wie jede Veränderung bringt dies auch Probleme: Bauarbeiten werden die naturgegebene Atmosphäre auf Jungfraujoch - eine conditia sine qua non für zuverlässige Messungen - vorübergehend beeinflussen. Und der Ausbau der
Forschungsstation wird zusätzliche Gelder beanspruchen,
die sich aus den normalen Betriebsausgaben nicht finanzieren lassen.
Auch diese Messungen tragen dazu bei, die Wirksamkeit
der Montreal- und Kyoto-Protokolle zu überwachen. Sie
gehen aber noch weiter: seit 2001 gelingt es mithilfe von
grossräumigen Meteodaten und geeigneten Algorithmen,
sowie dank der exquisiten Empfindlichkeit der Messapparaturen, je nach Wetterlage lokale Quellen von Verunreinigungen zu identifizieren. Damit lässt sich z.B feststellen,
an welchen Orten bzw. in welchen Ländern die offiziellen
Angaben über Emissionen schädlicher Gase mit den aus
Messdaten abgeleiteten Werten nicht vereinbar sind.
Die Jungfraujoch Kommission der SCNAT verfasst derzeit
ein Weissbuch, das einen weiteren Kreis - insbesondere die
Politik - auf zukünftigen Anforderungen aufmerksam machen soll.11 Die Jungfraujoch-Kommission erarbeitet das
Weissbuch gemeinsam mit der Stiftung (d.h. auch zusammen mit dem Stiftungsmitglied Jungfraubahn) und mit den
wissenschaftlichen Benutzern der Forschungsstation. Es
beschreibt die Strategie bis Mitte 21. Jahrhundert. Ein Horizont 2050 mag auf den ersten Blick sehr fern erscheinen.
2050 ist aber auch das Jahr, in dem die Industrie-Nationen ihre Klimaziele erreichen wollen. Um festzustellen, ob
die Ziele dann wirklich erreicht worden sind, wird es Messungen von Jungfraujoch bis zu diesem Zeitpunkt brauchen - möglicherweise auch darüber hinaus!
Den Einfluss von Aerosolen10 auf die Erdatmosphäre untersuchen Mitarbeiter des Paul Scherrer Instituts seit 1988.
In der Tat kommen Aerosole wegen effizienten vertikalen
Transports auch in alpiner Umgebung vor. Je nach Grösse
streuen bzw. absorbieren diese Partikel das Sonnenlicht;
dabei trägt Streuung zur Kühlung bei, während Absorption
die Lufttemperatur erhöht. Aerosole beeinflussen überdies
die Bildung von Wolken: eine erhöhte Partikelzahl erzeugt
Wolken mit vielen kleinen Tröpfchen, und solche Wolken
reflektieren mehr Licht in den Weltraum und führen damit
ebenfalls zu Abkühlung. Die Unsicherheiten dieser Prozesse sind immer noch gross, sodass weitere Studien nötig
sind, um Voraussagen für das Klima zu verbessern.
Wie es dannzumal auf Jungfraujoch weitergeht, wird die Zukunft weisen. Wenn wir auf die über 80-jährige Geschichte
der Forschung in alpiner Umgebung zurückblicken, sehen
wir dass die Nachfrage stets zugenommen hat. So glauben
wir der Zukunft vertrauensvoll entgegensehen zu dürfen.
10 Das Wort Aerosol, das eigentlich ein Gemisch (Dispersion) von Gas
und im Gas schwebenden festen oder flüssigen Partikeln beschreibt, wird
hier als Bezeichnung von kleinen in der Luft schwebenden Partikeln, wie
z.B. Russ oder Saharastaub, verwendet.
11 White Paper. Research at Jungfraujoch - mission statement 20152050 (2014) Bern: SCNAT (Das Weissbuch wird über die Webseiten
www.hfsjg.ch und www.scnat.ch elektronisch zugänglich sein.)
49
Histoire de la Physique (11)
1946-1960: Une période difficile pour la physique genevoise (part 1)
Jan Lacki, Uni Genève
Dans le numéro 34 (Mai 2011) des Communications de la
SSP, je rendais compte de la trajectoire scientifique d’Arthur Schidlof, l’un des premiers théoriciens suisses et un
pionnier de ce domaine à Genève. Il occupa la première
chaire de physique théorique de l’Institut de Physique genevois mais sa mort prématurée l’empêcha d’y laisser une
empreinte profonde. Le successeur de Schidlof à Genève
fut E. C. G. Stueckelberg. Comme Gérard Wanders a déjà
évoqué les années de recherche initiales de Stueckelberg
dans les Communications 1 et que je reviendrai sur les détails de sa production scientifique remarquable dans une
autre contribution, je m’attacherai ici à examiner plutôt le
sort de la physique genevoise dans les années troublées
qui séparent sa démission pour raisons de santé en 1949
de sa réintégration dans la Faculté en 1961. Comme on le
verra, il fallut une dizaine d’années pour que la physique
genevoise, et non seulement théorique, recouvre, avec l’arrivée de Josef Maria Jauch, une totale stabilité.
sique genevoise 6. En 1946, Weiglé sollicite un congé d’une
année pour se rendre aux Etats-Unis afin de se mettre à
jour, - c’est la raison qu’il invoque - avec les recherches les
plus avancées menées dans des instituts donc l’Europe ne
peut se prévaloir. La question de son congé donne lieu à
un certain débat au sein de la Faculté. Pour certains de ses
collègues le moment est mal choisi. En effet, depuis 1942,
l’horizon de la physique genevoise et plus largement de la
Faculté des Sciences est rempli par le grand chantier de la
conception et réalisation du nouveau bâtiment universitaire
destiné à accueillir la physique, depuis longtemps à l’étroit
(comme beaucoup d’autres disciplines) dans le bâtiment
originel de l’université aux Bastions 7. Weiglé joue dans ces
développements un rôle de premier plan et on craint que
son absence ne vienne perturber le calendrier du nouveau
bâtiment. Weiglé obtiendra néanmoins son congé suite à la
prise de position de ceux, dont le Doyen, qui pensent que
brimer ainsi les velléités scientifiques de leur collègue, ne
sera en fin de compte pas profitable à Genève. Il est décidé
de nommer comme suppléant pour ses cours son assistant
Richard Extermann qui remplit à ce moment les fonctions
de chef des travaux. Dans le courant des mois qui suivent
Extermann sera nommé privat-dozent 8.
Rappelons pour commencer les conditions de l’arrivée de
Stueckelberg à Genève. Arthur Schidlof disparaissait brutalement en 1934 2. La proposition de nommer Stueckelberg
jusqu’à la fin du semestre d’hiver 1934-1935 pour le remplacer dans l’enseignement de la physique théorique était
approuvé par le Département de l'Instruction Publique (DIP)
le 20 décembre. Il était nommé professeur ordinaire de physique théorique l’année suivante.
Alors que l’excellence scientifique de Stueckelberg laisserait imaginer que son arrivée allait assurer à long terme
l’avenir de la physique théorique genevoise, l’examen de
l’histoire de son mandat à Genève fait aboutir à une appréciation plus mitigée 3. Sa maladie aux rechutes persistantes 4 en est sans doute responsable. Suite à des accès
récurrents d’instabilité psychique, Stueckelberg démissionnait de sa chaire en 1949, laissant un vide qui ne sera pas
comblé avant le début des années soixante. C’est toute la
physique genevoise, qui allait traverser alors une période
difficile. Pour en comprendre les circonstances il est nécessaire de remonter dans le temps et se pencher sur une
autre perte que le physique genevoise venait juste de subir
dans les mêmes années.
Un coup de théâtre survient début 1947 quand Weiglé annonce qu’il souhaite démissionner pour rester définitivement aux Etats-Unis 9. La question de son remplacement
prendra une grande place dans les débats de la Faculté: il
ne s’agit pas seulement de trouver un nouveau tenant pour
la chaire de physique expérimentale, mais de donner à la
physique genevoise un nouveau patron d’envergure capable d’incarner la place importante de la discipline dans
un paysage scientifique où le prestige et les promesses (en
particulier au niveau des financements) des recherches nucléaires sont présentes dans tous les esprits 10. Parmi les
différentes possibilités pour assurer la succession de Weiglé, la Faculté choisissait l’option de nommer un nouveau
directeur par appel en Suisse mais en dehors de Genève,
et considérait immédiatement, suivant une suggestion de
Weiglé, Helmut Bradt, ressortissant Allemand qui bénéficiait alors du fort soutient de Paul Scherrer 11.
La démission de Stueckelberg, la seconde d’une série
noire
6 Rappelons-nous la hiérarchie tacite établie lors de la nomination des
successeurs de Charles-Eugène Guye, voir mon article sur Schidlof cité
en note 2.
Quand Stueckelberg présente sa démission , la physique
genevoise est déjà orpheline de son principal animateur,
Jean Weiglé. Nommé en même temps que Schidlof suite
à la succession de Guye, Weiglé dirigeait l’institut de physique expérimentale et était à ce titre le chef de la phy5
7 Ce premier bâtiment spécifiquement universitaire remonte à 1872.
8 Séance plénière de la Faculté du 17 Mars 1947.
9 Sa démission est annoncée à la séance plénière de la Faculté le 23
Février 1947.
10 Séance des professeurs ordinaires (P. O.) du 10 Mai 1948.
1 No 32, p. 20.
11 Helmut L. Bradt quittait l’Allemagne en 1934 pour aller étudier à
l’ETH; les circonstances de son départ sont probablement liées à ses origines juives (voir à ce sujet: Tutti Jungmann-Bradt: Die Bradts - Jüdische
Familiengeschichte aus Berlin 1870-1999, Konstanz 1999). Voir aussi les
informations contenues dans les pages consacrées à sa femme, l’écrivaine et activiste Maria Drittenbass, http://findmittel.ch/archive/archNeu/
Ar167.html.
2 Voir les Communications de la SSP no 34, p. 48-51.
3 Les activités de Stueckelberg à Lausanne demandent un jugement
separé.
4 Voir l’article de Gérard Wanders cité en note 1.
5 Pour les circonstances de cette démission, voir plus loin.
50
Une commission facultaire 12 était mise en place pour évaluer l’intérêt d’une procédure d’appel en faveur de Bradt.
Elle était aussi chargée de faire des propositions sur la réorganisation de l’enseignement de la physique expérimentale. La succession de Weiglé soulevait en effet la question
d’une réforme de cet enseignement jugé insuffisant pour
certains étudiants, trop avancé pour d’autres. Les propositions de la commission furent exposées lors de la séance
des P. O. du 21 Juin 1948. Jugeant la personnalité de Bradt
« intéressante mais ne justifiant pas un appel », la commission préconisait de ne pas précipiter les choses et d’ouvrir
une concours: cela permettait de ne pas écarter d’autres
candidats d’autant plus que Bradt pouvait bien entendu y
prendre part (on le jugeait ainsi encore suffisamment jeune
– « il n’a que 31 ans » - pour se prêter à cet exercice). Le
Doyen livrait à ce propos une information lourde de sous
entendus: les autorités fédérales « regretteraient qu’un
étranger soit nommé à la direction de l’Institut » 13. Quant
à la nécessité de réorganiser l’enseignement de la physique expérimentale, la commission proposait d’associer à
la chaire de physique expérimentale deux professeurs, un
ordinaire (remplaçant Weiglé), assurant 4 heures de physique expérimentale générale et assumant la direction de
l’Institut, et un extraordinaire, chargé de 2 heures d’enseignement (que l’on supposait de niveau avancé).
celles de Bradt, Busch et Wescott et c’est finalement Bradt
qui s’impose. Ce dernier semble avoir autant impressionné
par son parcours universitaire riche en appels et postes
occupés que par l’appui marqué de Paul Scherrer dont il
fut l’assistant entre 1939 et 1946 15. Richard Extermann,
recueillant les fruits de sa suppléance réussie de Weiglé,
s’imposait pour sa part devant l’hollandais Bijl pour le poste
de professeur extraordinaire tout en conservant sa charge
de chef des travaux. Les deux sont officiellement nommés
par le Conseil d’Etat à la fin de 1948.
Mais l’histoire de la succession de Weiglé ne se terminait
pas là. Un (nouveau) coup de théâtre survenait quand
Bradt, ne se sentant manifestement nullement lié par les
conditions d’engagement initiales, posait des nouvelles
conditions à sa venue: il demandait une augmentation
substantielle des crédits accordés à l’Institut, l’engagement
de personnel supplémentaire et une rapide mise à niveau
du statut d’Extermann pour égaler le sien 16. La raison de
cette dernière exigeance, a priori surprenante, s’explique,
à la lumière d’autres documents. Bradt ne souhaitait nullement assurer l’enseignement général de la physique: en
essayant ainsi de déléguer cette responsabilité à un Extermann promu, Bradt dévoilait son peu d’intérêt pour assurer
au sein du nouvel Institut des fonctions autres que celles
liées à la pure recherche. Cette demande irrita quelque peu
les Genevois qui pensaient que les informations fournies
aux candidats du concours liaient de manière définitive les
vainqueurs. Le président du DIP Picot s’empressait pourtant, lors d’une entrevue avec le Doyen et Bradt, d’accéder
en grande partie aux exigences considérables du nouveau
professeur. Non content des concessions obtenues, celuici laissait entendre qu’il pouvait accepter mais à condition
d’entrer en fonction seulement après l’achèvement de la
construction du nouveau bâtiment de physique (la remise
de ce dernier était à ce moment prévue pour 1951). Bradt
confirmait ainsi son peu d’empressement à remplir des
fonctions administratives et surtout les tâches lourdes liées
à la construction et l’équipement du nouveau bâtiment.
Les concessions importantes que Picot s’apprêtait à faire
à leur nouveau collègue n’étaient pas du goût de tous les
ordinaires de la Faculté. Lors de la séance du 16 Mars, des
voix manifestèrent leur inquiétude face aux largesses faites
à Bradt. A l’image du Doyen Wenger qui déclara qu’il avait
lui-même cherché à « dissuader le président du Département [DIP] de dépasser certaines limites », on craignait que
les moyens importants accordés à la physique, ne rompent
l’équilibre fragile des forces entre les disciplines de la Faculté et ne compromettent d’autres demandes faites au DIP
qui ne manquait en cette période aucune occasion de souligner la nécessité de faire des économies.
En suivant les discussions autour de la succession de Weiglé un fait attire l’attention: pour autant que l’on se fie au
procès verbaux de la Faculté, il semblait à l’époque aller
encore de soi que le successeur de Weiglé devait reprendre
la charge de directeur de l’Institut, et cela malgré le fait que
le professeur ordinaire restant, déjà sur place (en l’occurrence le théoricien Stueckelberg) pouvait se prévaloir d’une
ancienneté manifeste sur le futur arrivant. Comme la réputation scientifique de Stueckelberg n’était, à ce moment,
plus à faire 14, il est difficile de ne pas interpréter cette
préférence hiérarchique comme reflétant encore à cette
époque le statut inférieur (du moins administrativement) de
la physique théorique par rapport à l’expérimentale. Il faut
cependant être prudent: cette préférence pouvait tout aussi
bien refléter les réalités de terrain liées à la personnalité
de Stueckelberg et aux ennuis de santé qui affectaient ce
dernier.
Le remplacement avorté de Weiglé
Les candidatures reçues suite à l’annonce du concours
pour les postes des professeurs de physique expérimentale
de Weiglé sont discutées lors de la séance du 25 Octobre
1948: pour le poste de professeur ordinaire concourent MM
Helmut-L. Bradt, Georg Busch, Raymond Daudel, Rudolf
Fichter, Richard Extermann, Serge Nikitine, Jean Pirenne,
John Talbert et Carl Wescott alors que les postulants pour
l'extraordinariat sont Dirk Bijl, Ferdinand Cap, Richard Extermann, Serge Nikitine Raphael Feinberg et Jean Saddy.
Trois candidatures sont retenues pour la chaire ordinaire,
La surprenante générosité du Département n’allait finalement pas être mise à contribution: Bradt finissait par démissionner avant même de prendre ses fonctions et cela
malgré les nouvelles concessions qui lui avaient été faites:
on avait accepté de le décharger des tâches administratives
12 Elle était composée des profs Stueckelberg, Wavre, Briner, Tiercy et
du Doyen Wenger.
15 Spécialisé dans la physique nucléaire et les rayons cosmiques, Bradt
pouvait se prévaloir à l’époque du concours à Genève d’avoir déjà reçu les
appels des Universités de Purdue (Lafayette) et de Lund, en ayant entre
temps également travaillé à Rochester (c’est de cette époque que date sa
collaboration avec Bernard Peters sur la présence des noyaux lourds dans
les rayons cosmiques qui lui apporta la notoriété).
13 Le procès verbal de la séance comporte à cet endroit, de manière significative, une correction qui modifie ce passage en « regretteraient, tout
en s’inclinant ». Il est plus que probable que la déclaration des autorités
fédérales rapportée par le Doyen était en rapport avec la question alors
lourde d’implications de l’usage de l’atome à des fins civils ou/et militaires.
14 Ses meilleurs travaux datent de ou précèdent cette période.
16 Annonce lors de la séance des P. O du 16 Mars 1949.
51
(elles devaient être confiées à Extermann) et on l’autorisait
à prendre ses fonctions qu’à l’achèvement du nouveau bâtiment en contrepartie de son engagement à demeurer à
l’Université pour au moins dix ans. Les ponts entre Bradt et
les Genevois furent définitivement rompus quand il fit savoir
qu’il ne pouvait pas prendre cet engagement. La Faculté
décidait alors de nommer Extermann professeur ordinaire
que l’on chargeait du coup aussi des enseignements de
physique expérimentale « supérieure » en attendant l’arrivée d’un second professeur, remise à plus tard 17.
changé d’avis. Lors de la réunion des P. O. du 19 Décembre
Wenger annonçait cette démission à ses collègues tout en
laissant entendre qu’« à un certain point de vue tout au
moins » elle le soulageait. De fait, nombre de ses collègues
semblaient partager son soulagement: lors de la discussion
qui suivit, peu de voix s’interrogèrent sur l’acceptabilité de
la demande eu égard aux circonstances particulières qui
l’entouraient. Une réunion eut lieu entre le Doyen, le Recteur et le président Picot au début de Janvier 1950 lors de
laquelle la décision était prise de mettre Stueckelberg en
retraite d’invalidité: cette décision allait, après « une étude
attentive », être acceptée par le Gouvernement.
L’épisode de l’engagement manqué de Bradt allait peser
lourdement sur la suite de l’histoire de la physique genevoise. La Faculté tira en effet rapidement les leçons de cet
échec: on ne pouvait espérer s’assurer les services d’un
physicien de renom avant que le nouvel Institut de Physique ne fût achevé. Le retard « inexplicable et non-motivé
» de la construction du nouvel édifice était ressenti comme
la source des problèmes rencontrés et on l’attribua, dans
les milieux universitaires du moins, à la lenteur du Département des Travaux Publics 18. Des nombreuses voix dénonçaient déjà depuis un certain temps la lenteur des procédures et des travaux et cela depuis la phase de planification
où il semble qu’il y eût déjà des « lenteurs et des tergiversations ». Certains y voyaient même l'une des raisons du
départ de Weiglé 19.
Si la démission de Stueckelberg n’avait soulevé que peu
d’objections au sein de la Faculté et qu’elle était ensuite
avalisée sans autre par le Département d’Instruction Publique, elle allait provoquer, dans des cercles plus larges,
une vague de réactions qui interrogeaient le bien fondé d’une
procédure de mise à pied déclenchée par une personne
souffrante manquant probablement de discernement. Dans
différentes interventions, la famille de Stueckelberg, mais
aussi, plus significativement, le ministre Burckhardt, les
physiciens éminents du pays tels Pauli, Weiglé etc., tous
demandaient aux autorités genevoises de revenir sur leur
décision, jugée quelque peu hâtive, d’accepter la démission d’un professeur éminent 22. Ces interventions, maladroites lorsqu’elles contournaient les voies habituelles de
service et dérogeaient aux bonne pratiques hiérarchiques,
n’eurent d’autre effet que d’agacer les autorités genevoises
qui tinrent bon 23: le souci de ne pas courir le risque d’un «
accident [pouvant survenir] à M. Stueckelberg au cours de
son enseignement » pour lequel « l’Université et le Département devraient accepter la responsabilité » primait officiellement sur tout le reste.
Tout au long des années qui suivirent le Département maintenait son intransigeance dans le dossier Stueckelberg: il
ne manquait pas de signifier sa désapprobation face à toute
initiative qui pouvait à terme déboucher sur une réintégration de Stueckelberg dans la vie de l’Institut. L’attitude de
la Faculté des sciences semblait en effet, elle, évoluer vers
plus de pragmatisme. Lors de la séance des P. O. du 25
Octobre 1950, Jean Piaget faisait état de ses interrogations
quant à la position à adopter « lorsqu’on vous parle du cas
Stueckelberg à l’étranger » et faisait judicieusement remarquer que Stueckelberg nommé honoraire pourrait donner
des cours libres qui, ne faisant pas partie du programme
régulier de la Faculté, « ne présenteraient pas les mêmes
inconvénients que des cours annoncés par un professeur
ordinaire » : cette solution « permettrait de répondre à des
questions qui sont souvent posées notamment par des savants étrangers ». Dans sa réponse le Doyen ne cachait pas
son embarras teinté de réticence, mais accordait, en ménageant manifestement une porte de sortie, que Stueckelberg
« pourra jouir des prérogatives d’un professeur honoraire
c'est-à-dire d’annoncer des cours libres soumis à l’approbation du Bureau du Sénat et du Département [de l’Instruction Publique]. Ce dernier n’apprécia manifestement pas
Tirant les leçons de la déconvenue rencontrée lors de la
nomination de Bradt, la Faculté adoptait une nouvelle stratégie: on laissait les personnes déjà en place assurer la
marche de l’Institut et superviser l’édification de son nouveau bâtiment; en parallèle, une nouvelle prospection était
lancée pour trouver et, en temps voulu, choisir un patron
pour la physique genevoise. C’est le début d’une curieuse
période où le temporaire perdura bien au-delà de ce qui
avait été initialement prévu, bien au-delà en tout cas de
l’inauguration du nouveau bâtiment. Au gré des aléas et
des difficultés imprévues dans le traitement de certains
dossiers de la physique genevoise dans lesquels il joua un
rôle central, Richard Extermann, resté de fait seul maître à
bord, présida bon gré mal gré à sa marche presque jusqu’à
la fin des années cinquante.
Le délicat dossier de la démission de Stueckelberg
L’affaire de la succession de Stueckelberg offre un parallèle
saisissant avec celle de Weiglé. Ce n’est pas étonnant tant
la situation irrésolue, encore à la fin de 1949, de la succession à la chaire expérimentale de Weiglé a conditionné
le devenir de la chaire théorique. Exposons plus en détail
les circonstances du départ de Stueckelberg 20. Souffrant
de nouveau depuis quelques mois 21, Stueckelberg exigea
en Décembre 1949 du Doyen Wenger «[qu’il] remette au
Conseil d’Etat sa lettre de démission motivée par son état
de santé et diverses raisons personnelles ». Le Doyen, non
sans avoir prié Stueckelberg de « revenir sur sa décision et
réfléchir au moins 24 heures » finît par se plier à ces exigences quand Stueckelberg revint le lendemain sans avoir
17 Séance des P. O. du 9 Mai 1949.
22 Déclaration du Doyen, ibid.
18 Le nouveau bâtiment de physique sera finalement inauguré en 1952.
23 Dans sa déclaration jointe au procès verbal (voir note 21), le Doyen
Wenger, tout en offrant une chronologie des événements, déplore et
dénonce énergiquement que des requêtes de réadmission de Stueckelberg
aient été faites, parfois même à l’insu de la Faculté, directement au
président du DIP Picot qui en fut « fort ennuyé et [qui] a réprouvé ces
démarches ».
19 P. O. du 20 Juin 1946
20 On en trouve un exposé détaillé dans une déclaration du Doyen jointe
au procès verbal de la séance plénière de la Faculté.
21 Sa suppléance est assurée à ce moment par Dominique Rivier.
52
cette possibilité: le procès verbal de la séance des P. O.
du 10 Décembre 1951 rapporte « que le Département s’est
ému de voir [annoncés] deux cours inscrits sous le nom
du Professeur Stueckelberg et a demandé si des modifications étaient survenues à la Faculté ». Face à cette critique
la Faculté faisait marche arrière. Elle revenait à la charge
une année plus tard avec de nouveau l’annonce d’un cours
de l’honoraire Stueckelberg pour le semestre d’hiver 1952:
cette fois encore le Département mettait son veto malgré
une intervention du Recteur 24.
alors que Green sera directeur des travaux pratiques.
Pour le semestre d’hiver 50-51 la suppléance est confiée
à André Houriet 32. Lors de la séance des P. O. du 25 Octobre, Richard Extermann explique que pour dispenser une
culture comparable à celles qu’offrent Bâle et Zurich, il faut
que les six heures de l’enseignement de la physique théorique soient assurées par MM Houriet et Kind. Prenant acte
des compétences de ce dernier, certains membres de la
Faculté s’interrogent s’il ne faudrait pas le nommer privatdozent, mais le Doyen préfère surseoir à cette décision: les
termes du procès verbal laissent penser qu’il estime que
toute initiative administrative autour de la question Stueckelberg est à éviter: « le moins possible on parlera de cette
affaire à l’extérieur de la Faculté, le mieux sera » 33.
Ces solutions « locales » se termineront (même si que temporairement) quand, suivant la proposition de la commission facultaire en charge du dossier de la physique théorique, on décidera début 1951 de confier la suppléance à
une « personnalité stable et de grande envergure ». Bien
qu’il soit encore question de « suppléance », cette décision
signale le début d’une démarche explicite pour chercher
un successeur à Stueckelberg. Sans doute fallait-il laisser
passer un peu de temps pour ouvrir la procédure de sa
succession: Stueckelberg, d’une manière ou d’une autre
encore « présent » et, pour beaucoup, en simple « congé
» et non définitivement parti, « sa chaire » ne pouvait faire
l’objet d’une franche procédure de renouvellement. Ainsi, le
début des années cinquante voit, après les départs de Weiglé et de Stueckelberg, l’Institut de physique dans une singulière situation d’attente où des décisions et nominations
cruciales pour son avenir sont suspendues et renvoyées à
plus tard.
A la décharge de l’Université et du DIP il faut souligner
qu’ils avaient dès le début cherché à arranger pour Stueckelberg une situation acceptable: il recevait du président
du Département de l’Instruction Publique une aide extraordinaire de 6000 Francs pour le « dégager de l’embarras
financier » 25, alors qu’une initiative des physiciens visait à
« le charger de travaux rémunérateurs (sic) en dehors de
fonctions officielles cantonales » 26. Le DIP se montrait en
outre disposé à « établir un statut particulier pour résoudre
l’important et délicat problème de la situation de M. Stueckelberg qui serait attaché comme chercheur et rétribué en
cette qualité à l’Institut de Physique » 27, avant qu’il ne soit
mis au bénéfice d’une rente d’invalidité dès Juillet 1950 à
laquelle viendrait s’ajouter le salaire, resté disponible, de
son assistant: Stueckelberg « jouira donc d’une rétribution
sinon grande, tout au moins décente » 28. De plus, on envisageait de lui décerner le titre de professeur honoraire qui
lui permettait de rester (du moins moralement) présent au
sein de l’Université. En somme, comme le déclara le doyen
genevois au professeur Rutishauser venu le voir pour plaider la réintégration de Stueckelberg dans « cadres universitaires », sa « situation était irréversible, mais pas intolérable
comme le bruit en a couru » 29. De fait, certaines décisions
prirent plus de temps pour être mises en œuvre: la nomination de Stueckelberg comme professeur honoraire n'allait
survenir qu’en Novembre 1950 30.
La première personnalité « stable et d’envergure » à la succession de Stueckelberg était donc approchée encore à titre de suppléant pour une année (été 1951-hiver 51-52) : il
s’agissait de Gregoire Wannier qui à ce moment travaillait
à la Bell Telephone Company et que Scherrer considérait
comme l’un des meilleurs théoriciens du moment . Wannier commençait sa suppléance le 23 Avril 1951. Une année après Richard Extermann faisait le point sur la situation
de la succession Stueckelberg en les termes suivants : la
nécessité de choisir une personnalité d’un « éclat particulier » posait un problème que ne pouvait être résolu qu’en
jouant sur l’attrait du Laboratoire de Physique Nucléaire de
l’Institut, le seul atout de Genève aux yeux d’Extermann,
à défaut d’un attrait financier. Trois possibles successeurs
étaient cités:, Wannier qui avait fait une excellente impression lors de la suppléance qu’il venait d’accomplir, Viktor
Weisskopf et Abraham Pais. Le Bâlois, malgré un salaire
américain que Genève ne pouvait égaler semblait volontiers
prêt à retourner en Suisse. Pais, recommandé par Scherrer, et qui avait participé à plusieurs congrès préparatoires
du Laboratoire de Physique Nucléaire, semblait également
intéressé. On jugeait par contre que Weisskopf serait « difficile à décider »
Durant l’année suivant la démission de Stueckelberg sa
suppléance fut assurée par ses élèves, sans que ne soit
explicitement posée la question de sa succession 31. Quand
il annonce sa démission, Stueckelberg était déjà remplacé
par Dominique Rivier. Ce dernier, en partance pour les EtatsUnis, était remplacé vers la fin Janvier par T. A. Green. Lors
de la séance des P. O. du 21 Mars 1950, Richard Extermann
signale qu’André Houriet donnera 2 heures de mécanique
ondulatoire, Adolphe Kind 2 heures d’électrodynamique
24 Séance plénière du 4 Février 1952.
25 P. O. du 19 Juin 1950.
26 C’est ce que rapporte Extermann lors de la séance des P. O. du 6
Février 1950.
27 P. O. du 15 Mai 1950.
28 P. O. du 19 Juin 1950.
29 Ibid.
30 L’arrêté de nomination date du 7 Novembre, voir P.O. du 29 Janvier
1951, aussi P. O. du 28.11. 1960.
31 Il est vrai que dans cette période le statut de Stueckelberg et son avenir au sein de l’Université donnent encore lieu à des interrogations et que
des démarches continuent en vue de sa réintégration malgré la fermeté
des autorités locales.
32 P. O. 19 Juin 1950.
33 Kind demandera et obtiendra sa nomination de privat-docent un peu
plus tard, voir séance plénière du 29 Janvier 1951.
Pour des raisons éditoriales, la suite de cet article apparaîtra dans les prochaines Communications de la SSP, no. 44.
53
Bücherecke - Le coin aux livres
Michael Eckert: Arnold Sommerfeld
Atomphysiker und Kulturbote 1868-1951. Eine Biographie.
Wallstein Verlag Göttingen 2013
Es ist anzunehmen, dass den meisten Lesern unserer
"SPG-Mitteilungen" die Person Sommerfelds und seine
Verdienste für die heutige Physik geläufig sind, denn noch
heute zählen seine "Vorlesungen über Theoretische Physik"
zu den Skripten, die an Einsichttiefe und Eleganz kaum zu
überbieten sind. Wenn wir Ihnen dennoch das Buch von
Michael Eckert als aussergewöhnlich informativ zu lesen
empfehlen, so liegt das am wenig bekannten Werdegang
dieses grossen Physikers, der stark von einem Umfeld geprägt wurde, welches einen enormen politischen und gesellschaftlichen Wandel durchlief.
Sommerfeld begann seine Karriere um 1890 herum als
enger Mitarbeiter des Mathematiknestors Felix Klein in
Göttingen. Bei ihm konnte er sich das nötige Rüstzeug an
Mathematik aneignen, das ihm zeit seines Lebens als Fundament seiner physikalischen Arbeiten diente. Diese Zeit
prägte sein Selbstvertrauen, was er damals durchaus auch
nötig hatte, denn in der ihn umgebenden, erstarrten Gesellschaft konnte ein Akademiker erst dann eine 'standesgemässe' Familie gründen, wenn er sich vom Privatdozenten
zum Professor gemausert hatte! Also kämpfte Sommerfeld
als nächstes um ein Ordinariat, egal wo auch immer, und
kam an einer Provinzhochschule für Bergbauwesen unter.
Nur sah er sich hier nach kurzer Zeit dermassen unterfordert, dass ein erneuter Wechsel zwingend war. Da bot
sich ihm 1899 die Chance, als Ordinarius für Mechanik an
die technische Hochschule in Aachen zu wechseln. Es ist
amüsant zu lesen, welcher Kulturkampf diese heutzutage
führende Hochschule erschütterte. So wollten Universitätsprofessoren wie Felix Klein den technischen Hochschulen
die höhere Ingenieurausbildung aus der Hand nehmen, um
sie modern, das heisst mathematisch auszurichten. Das
provozierte wiederum die andere Seite, der in ihrer Hilflosigkeit nichts Besseres einfiel, als die Mathematik zum reinen Rechenhilfsmittel für Ingenieure herab zu stufen! Erst
als Sommerfeld den Bauingenieuren zeigen konnte, dass
Bauwerke nicht nur statisch, sondern mittels partieller Differentialgleichungssysteme auch dynamisch charakterisiert
werden konnten, war das Eis gebrochen.
Heitler, Landé, Lenz, Pauli, Pauling, Rabi und viele andere mehr, die unter Sommerfeld die Grundlagen der neuen
Physik kennenlernten, die sie selber dann zu den mit ihren
Namen verbundenen Höchstleistungen führten. Der Nationalsozialismus bedeutete das Ende dieses fruchtbaren
Wirkens. Man berief als Nachfolger einen unfähigen Nationalsozialisten und beschimpfte Sommerfeld als "Hauptpropagandist jüdischer Theorien". Diese bittere Phase seines
Lebens durchlitt Sommerfeld vorbildlich, ohne sich je der
Pression zu beugen.
Dann 1906 der entscheidende Schritt, sein prestigeträchtiger Wechsel nach München als Ordinarius für theoretische
Physik und Nachfolger Boltzmanns. Ab dann prägte ein
Dreigestirn diese Blütezeit der theoretischen Physik: Einstein das Genie, Planck die Autorität und Sommerfeld der
grosse Lehrer. In einem Brief an Planck bezeichnet Sommerfeld diesen als den Kollegen, "… der sorgsam urbar
macht das neue Land, derweil ich hier und da ein Blumensträusschen fand.“ 1
Michael Eckert greift in seinem Werk hauptsächlich auf
Sommerfelds umfangreiche Wissenschafts-, aber auch
Privatkorrespondenz zurück. Die Biografie ist somit nicht
nur ein historischer Bericht, sondern eine fast authentische
Schilderung Sommerfelds und somit äusserst spannend zu
lesen.
Nun ganz so klein kann das Blumensträusschen nicht gewesen sein, denn die Schar seiner Schüler ist Legion: man
denke nur an Bethe, Debye, Epstein, Ewald, Heisenberg,
Bernhard Braunecker
1 Zitat aus: Armin Hermann 'Max Planck', Rowohlts Monographien,
1973, S. 55
54
François Rothen: La Face Cachée de la Lune : La Science et les Coïncidences
Presses polytechniques et universitaires romandes, Lausanne, 2014, ISBN 978-2-88915-041-0
Des coïncidences ou des analogies se présentent sur le
chemin de la recherche ou dans la vie de tous les jours et
peuvent nous offrir un point de vue particulier, ou même
nous signaler un raccourci vers une meilleure compréhension d’un phénomène observé. Mais cette coïncidence
est-elle fortuite, anecdotique, ou au contraire significative
et riche de développements potentiels. Faut-il l’écouter, en
tenir compte, la saisir et suivre la piste esquissée ? Ou la
laisser passer et la rejeter car tout au plus bonne à induire
en erreur ?
François Rothen nous emmène dans un parcours jalonné
de nombreux exemples tirés de l’histoire de la physique.
Grâce à ces exemples, il nous fait saisir la force d’un outil d’investigation bien souvent très fructueux. Et pas seulement dans le domaine de l’expérimentation. Certaines
coïncidences sont parfois tellement profondes qu’il faut
un esprit perspicace et indépendant pour oser les regarder à nouveau et débusquer les liens de causalité. Prenons
l’exemple très fort de l’équivalence de la masse gravifique et de la masse inertielle, une simple coïncidence ?
En l’érigeant en principe d’équivalence, cette coïncidence
a permis d’enfanter de la relativité générale, bouleversant
profondément la vison du monde, de l’espace et du temps,
de la relation masse-énergie, … utile aujourd’hui jusque
dans la précision de l’utilisation d’un GPS.
Examiner le développement de la physique sous l’angle
des coïncidences et des analogies donne à voir la science en train de se faire. Cette approche met en lumière
les idées charnières, les points névralgiques qui à un moment donné ont changé la représentation des choses. Ce
livre passionnant s’adresse à un très large public, allant de
l’amateur des sciences au chercheur désirant comprendre
dans un large contexte historique un mécanisme de création scientifique et de trouvaille éminemment utile. Avec
quelques mises en garde à la clé, car les analogies et les
coïncidences font aussi la fortune des charlatans de tout
poils! De nombreux encarts et un glossaire apportent des
compléments utiles. C’est à travers de nombreux chapitres
de la physique, avec des histoires admirablement contées
que François Rothen nous convie le long de ce chemin. Un
bonheur de lecture pour soi, et pour offrir.
Antoine Pochelon
Le théâtre pour vulgariser la physique !
«Galilée, le mécano» au théâtre, ou comment rendre incroyablement présent l’inventeur de la science moderne.
Marco Paolini en conteur merveilleux et pédagogue a su
captiver les étudiants venus l’écouter à l’EPFL pendant
l’heure de midi le 17 avril. L’écoute était prodigieuse. Il a su
placer devant eux cette figure centrale de la naissance de la
science moderne en la situant dans le système de pensée
de son époque. Car Galilée, pour interroger la nature, a fait
basculer de la question "Pourquoi?" à la question "Comment?". Cette pièce nous donne la démonstration que le
théâtre est un instrument de choix pour saisir la manière
de voir d’une époque. En particulier de ses cohérences et
de ses réalités: car Galilée, bien qu’esprit moderne, devait
pour survivre écrire des horoscopes, et pour tout bonnement assurer ses arrières, devait se livrer à des compromis.
Et retarder la publication du "Dialogue sur les deux grands
systèmes du monde (Dialogo sopra i due massimi sistemi
del mondo)" qui, bien que demandé par l’Eglise, mais plaidant trop fortement la thèse de l’héliocentrisme, lui a valu
un procès célèbre avec assignation à résidence, au prix du
reniement public de ses idées.
Après "Les Physiciens" de Friedrich Dürrenmatt, où Newton, Einstein et Möbius dialoguent sur leur responsabilité
de scientifiques, voilà les méthodes de la science et de la
recherche qui s’invitent au théâtre.
Au Théâtre Vidy-Lausanne du 7 au 31 mai
2014, avec le fameux
metteur en scène,
auteur et comédien
Marco Paolini.
Antoine Pochelon,
Jan Lacki
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© Photo: Alain Herzog, EPFL
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Ausgabe 43, Mai 2014 - Schweizerische Physikalische Gesellschaft

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