Die quantenmechanische Eigenschaft von Teilchen, sich auch wie Wellen zu verhalten, ermöglicht ihnen das Durchtunneln von Barrieren, ohne über die dazu klassisch notwendige Energie zu verfügen. Dass dies auch ein Pfad für chemische Reaktionen sein kann, war zwar bekannt. Vermutlich spielen solche Tunnelreaktionen eine wichtige Rolle bei der Entstehung komplexerer Moleküle in der kalten Umgebung des Weltalls. Allerdings fehlte es an präzisen Vergleichen zwischen Theorie und Experiment. Diese Lücke konnten wir mit einem Ionenexperiment schließen.

Die quantenmechanische Eigenschaft von Teilchen, sich auch wie Wellen zu verhalten, ermöglicht ihnen das Durchtunneln von Barrieren, ohne über die dazu klassisch notwendige Energie zu verfügen. Dass dies auch ein Pfad für chemische Reaktionen sein kann, war zwar bekannt. Vermutlich spielen solche Tunnelreaktionen eine wichtige Rolle bei der Entstehung komplexerer Moleküle in der kalten Umgebung des Weltalls. Allerdings fehlte es an präzisen Vergleichen zwischen Theorie und Experiment. Diese Lücke konnten wir mit einem Ionenexperiment schließen.

Die Dichtefunktionaltheorie ist spätestens seit den 1990er-Jahren ein gängiges Werkzeug der Quantenchemie und der Materialforschung. Wie besteht sie im Zeitalter des Maschinellen Lernens?

Ansichten von Einschlagstrukturen auf der Erdoberfläche aus dem Weltraum sind nicht nur ein interessantes Motiv, sondern können auch helfen, potenzielle Impakte zu identifizieren. Heutzutage liefert eine Armada von Erdbeobachtungssatelliten beständig Unmengen an Daten, aus denen sich entsprechende Darstellungen generieren lassen.

Das System Land-Atmosphäre umfasst die unterste Atmosphärenschicht inklusive des Bodens. Dort lebt fast die gesamte Menschheit, dort sichert die Landwirtschaft die Welternährung. Mit dem Klimawandel wächst besonders hier die Bedrohung durch Wetter-Extrema, von Dürren bis zu Starkniederschlägen. Um diese Extrema besser in Modellen simulieren zu können, ist ein genaueres physikalisches Verständnis der komplexen Prozesse in diesem Teil des Erdsystem essenziell. Daher ist diese Forschung auch wichtig für Klimaanpassungsstrategien.

Die Energiewende in Deutschland steht vor einer großen Herausforderung: Der geplante Zuwachs von Windenergie und Photovoltaik verstärkt die Schwankungen im Stromnetz. Das erfordert einen massiven Ausbau an Kurzzeit-Stromspeichern. Stillgelegte Tagebaugruben bieten eine einmalige Gelegenheit, mit Unterwasser-Pumpspeicherkraftwerken zügig große Speicherkapazitäten aufzubauen. Mit anderen Speichertechnologien sind diese realistisch kaum erreichbar. Teil 1 des Zweiteilers stellt das Projekt im „Hambacher Loch“ als ein Beispiel für solche smarten Lösungen vor. Teil 2 widmet sich dem Zweispeichermodell und zwei Bauformen von Pumpspeicher-Kraftwerken in Tagebaulöchern.