Aktuelle Forschung an unseren Departments

Wie ihr vielleicht auch bereits einmal festgestellt habt, erfährt man im normalen Studienalltag leider nicht alles von dem, was in unseren Departments an Forschung passiert. Und auch wenn man regelmäßig zu „Unsere Fakultät, unsere Forschung“ geht (oder sich die aufgezeichneten Vorträge ansieht) — vielleicht reicht das ja nicht um euren Wissensdurst zu befriedigen. Deshalb stellen wir hier für euch regelmäßig interessante neue Erlanger Mathematik- und Physikforschungsergbnisse zusammen. So habt ihr stets den Überblick und — wer weiß — findet ja vielleicht sogar ein Forschungsgebiet, in dem ihr euch eine Abschlussarbeit vorstellen könnt.

Den in der April/Mai 2017-Ausgabe unseres „Klopapiers“ erwähnten Artikel zur Einatomigen Wärmekraftmaschine findet ihr zeitlich eingeordnet unter April 2016, den Artikel aus Mai/Juni zu halbbeschränkten Operatoren bei Oktober 2015.

Manchmal lässt sich eine Veröffentlichung daheim nicht herunterladen — prüft dann bitte, ob ihr mit dem Uni-Netz verbunden seid!

Dezember 2016

  • 9. Dezember 2016: Challenges in optimal control problems for gas and fluid flow in networks of pipes and canals: From modeling to industrial applications (Falk Hante, Günter Leugering, Alexander Martin, Lars Schewe, Martin Schmidt; Lehrstühle: Angewandte Mathematik 2, Wirtschaftsmathematik (EDOM)) — Auch gesehen auf dem „Klopapier“Wie modelliert man den Fluss von Gasen oder Frischwasser in Rohrleitungen am besten? Oder besser noch den Ablauf bzw. Abfluss in Kanalsystemen? Wie bringe ich dabei ein paar wichtige Bewegungsgleichungen in meinem Modell unter, wie die nichtlinearen, isothermischen Euler Gasgleichungen, die Gleichungen für die dynamische Druckänderung oder die St. Venant Gleichungen für flachere Gewässer? Dieses Paper nutzt die abstrakten Modelle, um einen Überblick über die bekannten Ergebnissezu liefern und testet dabei die Wohldefiniertheit, Kontrollierbarkeit und Gleichgewichte an vielen interessanten Stellen aus, um anschließend die entsprechenden gemischt ganzzahligen nichtlinearen Optimierungsprobleme zu formulieren und schließlich ein Zerlegungsverfahren als Lösungsansatz vorzustellen.
    Mit Erlanger Beteiligung wurde im Jahr 2015 zu ähnlichen Fragen übrigens auch ein Buch herausgegeben: Evaluating Gas Network Capacities

    Wie kann man mit mathematischer Optimierung die Planung und den Betrieb von Gastransportnetzen verbessern? Bis zur Deregulierung der Gasnetze war sowohl der Transport als auch der Gashandel in einer Hand. Durch die Trennung dieser Rollen hat sich die Aufgabe der Netzbetreiber massiv erschwert. Im Buch wird gezeigt, wie man mit Methoden der mathematischen Optimierung die dabei auftretenden Probleme angehen kann. Das Buch ist Ergebnis eines Projektes von mehreren Universitäten und Forschungsinstituten zusammen mit Open Grid Europe GmbH, dem größten Gasfernleitungsnetzbetreiber in Deutschland.

November 2016

Oktober 2016

April 2016

  • 15. April 2016: A single-atom heat engine (Prof. Dr. Eric Lutz, Theorie II)
    Wissenschaftler aus der Arbeitsgruppe um Prof. Dr. Eric Lutz waren an der Konstruktion eines Motors beteiligt, der aus nur einem einzigen Atom besteht. Sie konnten das Prinzip der Wärmekraftmaschine auf ein einziges elektrisch geladenes Kalzium-Atom anwenden. Mithilfe eines elektrischen Rauschsignals kann das Atom in heftige Schwingungen versetzt und somit aufgeheizt werden. Durch Beschießen des Atoms mit einem Laserstrahl wird dessen Bewegung abgebremst, wodurch es abkühlt. Die Schwingungen des Atoms sind vergleichbar mit der Kolbenbewegung eines klassischen Motors. Mit jedem Aufwärm- und Abkühlzyklus vergrößert das Atom seinen Schwingungsradius und speichert so Energie.

Oktober 2015

  • 6. Oktober 2015: The kinematic advantage of electric cars (Prof. Dr. Jan-Peter Meyn, Didaktik der Physik)
    Es wurde gezeigt, dass die übliche Beschleunigungsangabe „von 0 auf 100km/h in x Sekunden“ eine ungeeignete Größe ist, um Fahrzeuge mit Elektro- und Dieselantrieb zu vergleichen. Die ungleichförmige Beschleunigung wird durch ein Modell mit drei Parametern sehr gut beschrieben. Im Einklang mit dem experimentellen Befund wird begründet, warum ein eGolf mit 85kW Motorleistung die Wettfahrt mit einem Golf GTD mit 135kW Motorleistung auf kurzen Distanzen immer gewinnt.
  • 29. Oktober 2015: Bounded and Semi-bounded Representations of Infinite Dimensional Lie Groups (Prof. Dr. Karl-Hermann Neeb, Algebra und Geometrie)
    Die Arbeit von Prof. Karl-Hermann Neeb gibt einen Überblick über neue Klassifikationsresultate, die man durch eine systematische Ausnutzung der Halbbeschränktheit von Operatoren erhalten kann. Eine zentrale Rolle spielen  hierbei Operatoralgebren und neuartige Glättungsoperatoren sowie die Geometrie  komplexerMannigfaltigkeiten.

August 2015

  • 19. August 2015: A variable-density absorption event in NGC 3227 mapped with Suzaku and Swift (Prof. Jörn Wilms, Sternwarte)
    Supermassive schwarze Loecher befinden sich im Zentrum von Galaxien. Durch Akkretion von Materie aus ihrer direkten Umgebung strahlen sie hochenergetische Röntgenstrahlung aus. Diese sog. aktiven Galaxiekerne überstrahlen die gesamte Galaxie, obwohl sie nur einen sehr kleinen Bruchteil ihrer Größe darstellen und können deshalb generell nicht direkt abgebildet werden. Um dennoch die Strukturen der direkten Umgebung solcher schwarzen Loecher ergruenden zu koennen, bedienen wir uns indirekter Methoden.
    Mit Roentgenteleskopen an Bord von Satelliten der ESA und NASA beobachten wir die spektrale Variabilitaet der Umgebung der schwarzen Löcher und koennen darüber Rueckschlüsse auf die strukturelle Dynamik der Materie ziehen, die direkt vom schwarzen Loch beeinflusst wird.
    Dazu messen wir die Stärke der Absorption durch diese Materie auf unserer Sichtlinie ueber die Zeit. In einer Veroeffentlichung untersuchten wir dazu ein aussergewöhnliches Absorptionsevent, welches auf ein ausgedehntes Gasband schliessen lässt. Wir vermuten, dass es sehr wahrscheinlich durch den enormen Strahlungsdruck der direkten Umgebung des schwarzen Lochs ionisiert und nach aussen beschleunigt wurde.
    Solche Studien sind unabdingbar, um theoretische Modelle fuer die dynamischen Prozesse um solche schwarzen Loechern zu bestaetigen oder zu falsifizieren.