Nr. 46 Juli 2015 - SPS · Nr. 46 Juli 2015 SPG MITTEILUNGEN COMMUNICATIONS DE LA SSP General Information: p. 9 Preliminary program: p.11 Plenary Speakers François R. Bouchet, Institut

Nr. 46Juli 2015

SPG MITTEILUNGENCOMMUNICATIONS DE LA SSP

General Information: p. 9 Preliminary program: p.11Plenary Speakers

François R. Bouchet, Institut d'Astrophysique de Paris, „Cosmology with the Planck satellite“

Ambrogio Fasoli, EPFL Lausanne„Physics challenges for burning plasmas”

Stephan Hell, Nobel Prize Laureate 2014Max-Planck-Institut Göttingen„Nanoscopy with focused light”

Klaus Kirch, ETH Zürich & PSI Villigen„Precision particle physics at low energies”

Georg Kresse, Universität Wien„Beyond density functional theory: efficient many body techniques for condensed matter”

Bruno Leibundgut, ESO München„The ESO science capabilities“

Joël Mésot, PSI Villigen„SwissFEL: science opportunities at the newest facilityof the Paul Scherrer Institute”

Gerhard Meyer, IBM Rüschlikon„Scanning probe microscopy of single atoms/moleculeson insulating films”

Thomas Müller, TU Wien„Optoelectronics in two-dimensional atomic crystals”

Arno Rauschenbeutel, TU Wien"Chiral interaction of light and matter in confined geometries”

Gijs Wuite, University of Amsterdam„Acoustic Force Spectroscopy”

st thSeptember 1 -4 , 2015 - TU Wien

Public Lectures

Cornelia Denz, Wilhelms-University Münster„Nonlinear Photonics”

Jens Hesselbjerg Christensen,University of Copenhagen„The future of Earth‘s climate - is it really in our hands?“

Topical Sessions* Applied Physics, Acoustics & Polymer Physics* Astronomy and Astrophysics* Atomic Physics and Quantum Photonics* Biophysics and Medical Physics* Careers for Physicists* Condensed Matter Physics (incl. NESY)* Geophysics, Atmosphere and Environmental Physics* History of Physics* Nuclear, Particle- & Astroparticlephysics* Plasma Physics* Surfaces, Interfaces and Thin Films* Theoretical Physics* Physik-Lehrerbildung im deutschsprachigen Raum

+ Scientific Exhibition+ Award Ceremony, General Assemblies

Abstract Submission until:st May 31 , 2015

Registration until: stAugust 1 , 2015→ www.sps.ch

Joint Annual Meeting of the

Austrian Physical Society

and the Swiss Physical Society

with the Austrian and Swiss Societies for

Astronomy and Astrophysics

www.oepg2015.at

Special highlights of Swiss Physics were the four No-bel prizes, awarded to IBM researchers in 1986 and 1987. Please enjoy the au-tobiographic article of Karl Alex Müller at page 34.

The theoretical physicist Vladimir A. Fock contri-buted significantly to mo-dern physics. His person and his scientific work are extensively described in our 'History of Phy-sics' article at page 41.

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SPG Mitteilungen Nr. 46

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, [email protected], 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

Inhalt - Contenu - ContentsGemeinsame Jahrestagung in Wien, 01. - 04. September 2015 - Réunion annuelle commune à Vienne, 1 - 4 septembre 2015 3

Vorwort - Avant-propos 3Preisverleihungen, Generalversammlung - Cérémonies de remise des prix, Assemblée générale 3Informationen für die Mitglieder - Informations pour les membres 4Allgemeine Tagungsinformationen - Informations générales sur la réunion 9Vorläufige Programmübersicht - Résumé préliminaire du programme 11

News from the Committee Meetings 23In Memoriam Hans Schmid (1931 - 2015) 24Progress in Physics (48): Microstructured crystals of correlated electron systems 25Progress in Physics (49): Cantilever based Biophysics 28Une équipe d’étudiants suisses participait à l'International Physicists' Tournament (IPT), Varsovie, 6-11 avril 2015 3021th Swiss Physics Olympiad, Aarau 2015: five young Swiss gymnasians will fly to the country of Bose and Chandrasekhar 32Bücherecke - Le coin aux livres 33Meilensteine der Physik (8): Der Weg zur Hoch-Temperatur Supraleitung 34History of Physics (13): Vladimir Fock and the defense of modern theories in Soviet Union 41Kurzmitteilungen - Short Announcements 46Review for "Careers for Physicists" 47

Präsident - PrésidentProf. Minh Quang Tran, EPFL-CRPP, [email protected]äsident - Vice-PrésidentDr. Andreas Schopper, CERN, [email protected]är - SecrétaireDr. MER Antoine Pochelon, [email protected] - TrésorierDr. Pascal Ruffieux, EMPA, [email protected] Materie - Matière Condensée (KOND)Prof. Christian Rüegg, PSI & Uni Genève, [email protected], [email protected] Physik - Physique Appliquée (ANDO)Dr. Stephan Brunner, EPFL-CRPP, [email protected], Kern- und Teilchenphysik -Astrophysique, physique nucléaire et corp. (TASK)Dr. Hans Peter Beck, Uni Bern, [email protected] Physik - Physique Théorique (THEO)Prof. Gian Michele Graf, ETH Zürich, [email protected] in der Industrie - Physique dans l‘industrieDr. Kai Hencken, ABB Dättwil, [email protected] und Quantenoptik -Physique Atomique et Optique QuantiqueProf. Antoine Weis, Uni Fribourg, [email protected] und -förderung -Education et encouragement à la physiqueDr. Hans Peter Beck, Uni Bern, [email protected]. Tibor Gyalog, FHNW, [email protected]

Geschichte der Physik - Histoire de la PhysiqueProf. Jan Lacki, Uni Genève, [email protected] der Erde, Atmosphäre und Umwelt -Physique du globe et de l'environnementDr. Stéphane Goyette, Uni Genève, [email protected], Weiche Materie und Medizinische Physik -Biophysique, Matière molle et Physique médicaleProf. Giovanni Dietler, EPFL, [email protected]

SPG Administration - Administration de la SSP

Allgemeines Sekretariat - Secrétariat générale(Mitgliederverwaltung, Webseite, Druck, Versand, Redaktion Bulletin & SPG Mitteilungen) -(Service des membres, internet, impression, envoi, rédaction Bulletin & Communications de la SSP)S. Albietz, SPG Sekretariat, Departement Physik,Klingelbergstrasse 82, CH-4056 BaselTel. 061 / 267 36 86, Fax 061 / 267 37 84, [email protected]

Buchhaltung - Service de la comptabilitéF. Erkadoo, [email protected]

Protokollführerin - GreffièreEdith Grüter, [email protected]

Wissenschaftlicher Redakteur - Rédacteur scientifiqueDr. Bernhard Braunecker, Braunecker Engineering GmbH,[email protected]

Vorstandsmitglieder der SPG - Membres du Comité de la SSP

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Communications de la SSP No. 46

Gemeinsame Jahrestagung in Wien, 01. - 04. September 2015Réunion annuelle commune à Vienne, 1 - 4 septembre 2015

Preisverleihungen - Cérémonies de remise des prixElektrotechnisches Institut, Technische Universität Wien, Gusshausstraße 27-29, 1040 Wien, Hörsaal EI 7

SPG Preise, ÖPG Preise

Dienstag 01. September 2015, 11:30h -Mardi 1 septembre 2015, 11:30h

Preise für die besten Poster -Prix pour les meilleurs postersFreitag 04. September 2015, 11:30h -Vendredi 4 septembre 2015, 11:30h

Generalversammlung 2015 - Assemblée générale 2015Mittwoch 02. September 2015, 11:50h - Mercredi 2 septembre 2015, 11:50h

Elektrotechnisches Institut, Technische Universität Wien, Gusshausstraße 27-29, 1040 Wien, Hörsaal EI 8

Traktanden Ordre du jour

1. Protokoll der Generalversammlung vom2. Juli 2014

Procès-verbal de l'assemblée générale du 2 juillet 2014

2. Kurzer Bericht des Präsidenten Bref rapport du président3. Projekte Projets4. Rechnung 2014, Revisorenbericht Bilan 2014, rapport des vérificateurs des

comptes5. Wahlen Elections6. Neues Ehrenmitglied Nouveau membre d'honneur7. Diverses Divers

Vorwort

Bereits zum vierten Mal organisieren wir eine Jahrestagung gemeinsam mit unseren österreichischen und schweize-rischen Kollegen von ÖPG, SGAA und ÖGAA. Gastgeber ist die Technische Universität Wien, welche dieses Jahr ihr 200-jähriges Bestehen feiert.

Neben der bewährten Mischung aus Plenarvorträgen, Fach-sitzungen und Händlerausstellung werden auch wieder zwei öffentliche Vorträge, sowohl für Tagungsteilnehmer als auch das allgemeine Publikum, auf dem Programm stehen.

Im Folgenden finden Sie die wichtigsten Tagungsinfor-mationen 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.

Avant-propos

C’est pour la quatrième fois que nous organisons une réu-nion annuelle avec la participation de nos collègues autri-chiens et suisses de l'ÖPG, de la SSAA et de l’ÖGAA. La conférence sera hébergée par l'Université Technique de Vienne, qui fête cette année son 200e anniversaire.

En plus de la combinaison de conférences plénières, ses-sions techniques et de la participation d’exposants qui a fait ses preuves, nous aurons à nouveau au programme deux conférences publiques, destinées aussi bien aux partici-pants à la conférence que pour le grand public.

Vous trouverez les principales informations sur la confé-rence ainsi qu’un aperçu du programme préliminaire ci-des-sous. Le programme définitif sera disponible prochainement sur le site de la SSP. Nous espérons avoir une participa-tion soutenue à la conférence de cette année avec ce pro-gramme stimulant et nous nous réjouissons de votre visite.

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Statistik - Statistique

Neue Mitglieder 2014 -Nouveaux membres en 2014

Alipour Tehrani Niloufar, Amstutz Florian, Arner Benjamin, Arnold Steffen, Baudis Laura, Benhar Noccioli Eleonora, Berg Felix Anton, Bergamin Giancarlo, Bilbao de Mendiza-bal Javier, Boehm Benedikt, Bonjour Romain, Braccini Sa-verio, Brem Lars, Bruno Salvatore, Bütikofer Lukas, Burov Artemiy, Caminada Lea, Can Emine, Claessen Ulrich, Co-langelo Gilberto, Colombo Simone, de Morsier Doré, Deniz Okan, Di Stasio Luca, Didiot Clément, Dolfi Michele, Fitzpa-trick Conor, Flores Yuri Victorovich, Furrer Elias, Gäumann Gregory, Galloni Camilla, Gebrewold Simon Arega, Gervais Claire, Gliga Sebastian, Gorzny-Suszka Anna, Grujić Zo-ran, Gutiérrez Lezama Ignacio, Hizam Mahmood, Hodge Zachary, Husmann Dominik, Ipekçiler Serap, Japaridze Aleksandre, Kaderli André, Kish Alexander, Knüppel Pa-trick, Koss Peter, Kuszli Charles-Antoine, Lang Bernhard, Lebedev Victor, Liu Liwei, Longo Giovanni, Malchow Kon-stantin, Marín Esteban, Marini Andrea Carlo, Marot Laurent, Martinelli Maurizio, Mayani Daniel, Miotti Phillipp, Mittenber-ger Klaus-Ulrich, Monney Gaël, Moser Lucas, Müller Aaron Merlin, Nesteruk Konrad, Osorio Iregui Juan, Oswald Pas-cal, Papacella Irena, Razzoli Elia, Ruder Jean-Pierre, Rug-geri Francesco Simone, Rutishauser Beda, Salamin Yan-nick, Salerno Daniel, Scheidegger Patrick, Schmid Nehir, Schmid Marc, Schulthess Ivo, Solar Marc, Spirig Yoko, Stri-cker Damien, Strittmatter Benjamin, Tavolaro Vittorio Raoul, Venturini Francesca, Vogler Viola, Wall Elisa, Wang Xiaojie, Wang Zhiming, Wang Zhiwei, White Jonathan, Wichmann Gunther, Witt James, Zesko Matija, Zhang Chi

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)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)Prof. Francis Troyon (2014)

Assoziierte Mitglieder - Membres associés

A) Firmen

B) Universitäten, Institute• Albert-Einstein-Center for Fundamental Physics, Uni-

versität Bern, 3012 Bern• CERN, 1211 Genève 23• Centre de Recherches en Physique des Plasmas

(CRPP), EPFL, 1015 Lausanne• 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• Lab. de Physique de la Matière vivante (LPMV),

EPFL, 1015 Lausanne• Paul Scherrer Institut, 5332 Villigen PSI• Physik-Institut, Universität Zürich, 8057 Zürich• Section de Physique, Université de Genève, 1211 Ge-

nève 4• Section de Physique, EPFL, 1015 Lausanne

C) Studentenfachvereine• AEP - Association des Etudiant(e)s en Physique, Uni-

versité 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

Verteilung der Mitgliedskategorien -Répartition des catégories de membres

(31.12.2014)

Ordentliche Mitglieder 691 Doktoranden 74 Studenten 56 Doppelmitglieder DPG, ÖPG oder APS 161 Doppelmitglieder PGZ 58 Mitglieder auf Lebenszeit 137 Assoziierte Mitglieder 19 Bibliotheksmitglieder 2 Ehrenmitglieder 16 Beitragsfreie (Korrespondenz) 6

Total 1220

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A note from the PresidentThe Annual Meeting 2014 of our Society was held in Fri-bourg and it was a success both on a scientific and organi-sational point of view. On behalf of the SPS Board and on my own name, I would like to express our thanks and con-gratulations to all who have contributed to its success. An excellent summary of our annual meeting in Fribourg can be found in the SPS Communications no. 44.

During the General Assembly (GA) of our Society in Fri-bourg, the President Andreas Schopper presented a com-prehensive report of all our activities during 2013 before moving to the various points in the agenda (see SPS Com-munications no 43). The GA, after listening to the proposals and the corresponding arguments, unanimously approved them. In particular, I am glad to recall that we have now a new Section on Biophysics led by Prof. G. Dietler (EPFL), who was also elected by the GA as Section Head. Other im-portant points are the acceptance of the Accounts 2013 and the nomination of Professor Emeritus F. Troyon as Honorary Member of the Swiss Physical Society. As his former co-worker and his successor as Director General of the Centre de Recherches en Physique des Plasmas, I was particular moved to receive on his behalf the certificate. The GA also thanked Andreas Schopper for all what he did for our Soci-ety during his years of tenure as President. It was also for me another moving moment when the GA elected me as the new president, which is a true manifestation of trust and confidence. I can only pledge myself to do the utmost for the benefit of the Swiss Physics on the international and na-tional scenes and the growth of our Society. Succeeding to

the past presidents like Andreas Schopper and Christophe Rossel (at that time President Elect of the European Society and, presently, President of the EPS) will not be an easy task, since they have put the standards for our Society ex-tremely high. Fortunately I have the privilege to have around me an extremely competent and committed Board.

The societal challenges such as energies are calling for the involvement of all of us, physicists. International collabora-tion with EPS and with international Sister Societies should also be one of the axis of our future attention. In this aspect, let us note that our Society is a Gold Sponsor of the Interna-tional Year of Light. We are also strengthening our collabo-ration with the Austrian Physical Society ÖPG (organisation of the joint annual meeting SPS-ÖPG 2015 at TU Vienna) and with the French Physical Society SFP (through partici-pation in organisation of events sponsored by the SFP). In the past, our Executive committee and our past president have always put a high priority to the educational aspects for the young generation. This action has continued in 2014 through various initiatives aimed either to physics teachers or directly to young pupils.

In a nutshell there are some highlights of 2014. I shall have the honour to present to the GA a more detailed report at our General Assembly in Vienna on Wednesday 2nd September 2015. I hope to see many of you there. In the meantime, I wish you a relaxing summer.

Minh Quang Tran, SPS President

Protokoll der Generalversammlung vom 02. Juli 2014 in FribourgProtocole de l'assemblée générale du 2 juillet 2014 à Fribourg

Agenda

1. Protocol of the General Assembly of 5 September 20132.Brief Report of the President3. Projects in 2014/20154. 2013 Finances and Auditors Report5. Modifications of the Statutes6. New Section7. Elections8. New Honorary Member9. Miscellaneous

The President opens the meeting at 11:45

1. Protocol of the General Assembly held in Linz, Aus-tria on 5 September 2013The protocol of the last General Assembly, published in the SPG Mitteilungen Nr. 43 on pages 6 and 7 is unanimously accepted.

2. Brief Report of the PresidentThe president starts his report with a few remarks about SPS, its structure, its goals and activities as well as its rela-tions to other organisations.The main event in 2013 was the Annual Meeting held in September in Linz jointly with the Austrian Physical Society

(ÖPG). The conference was again a great success.Several events supported by the SPS are mentioned, i.e. the "Swiss Young Physics Tournament" (SYPT), the joint symposium with the PGZ, and others. Also the initiative "Lehrerfortbildung" has been launched with success, to bring teachers closer to modern physics.In 2013 SPS has been able to acquire METAS as a new sponsor for an SPS award, so it became possible to donate a 4th award in the course of the current annual meeting.Various other topics are mentioned by the president, whose full report can be found in the SPG Mitteilungen Nr. 43, p. 5.

3. Projects in 2014/2015The next annual meeting will be held again in cooperation with the Austrian Physical Society (ÖPG) in Vienna on 1-4 September 2015.Among the projects for next year are again a joint SPS-PGZ Symposium on 11 October 2014, the Swiss Physics Olympi-ads (SPhO), the SYPT, as well as Teachers seminars.Members are welcome to suggest ideas for other projects. SPS will, as usual, make its yearly request for funding sup-port to SCNAT and SATW.SPS will also contribute to the "200 Years SCNAT 2015" event and to the "International Year of Light 2015" event or-ganized by UNESCO.

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Jahresrechnung 2014 - Bilan annuel 2014

Aktiven PassivenUmlaufsvermögenPostscheckkonto 99544,50Bank - UBS 230-627945.M1U 17505,30Debitoren - Mitglieder 2190,00Debitoren - SCNAT 35458,49Transitorische Aktiven 853,10

AnlagevermögenBeteiligung EP Letters 15840,00Mobilien 1,00

FremdkapitalMobiliar 1,00Mitglieder Lebenszeit 60424,50Transitorische Passiven 16257,40

EigenkapitalVerfügbares Vermögen 62147,71

Total Aktiven/Passiven 138830,61Gewinn 32561,78Total 171392,39 171392,39

Verfügbares Vermögen per 31.12.14 nach Gewinnzuweisung 94709,49

Bilanz per 31.12.2014

4. 2013 Finances and Auditors ReportThe 2013 Annual Financial Report is presented by the trea-surer, Dr. Pascal Ruffieux (see SPG Mitteilungen Nr. 43, p. 8). Prof. Dr. Ph. Aebi and Dr. P. Gröning, the auditors of this report, have approved the numbers and their statement can be found on p. 9.The slight negative balance of CHF 1735.- is mostly due to the expenses related to the Joint Annual Meeting in Austria but is compensated by the exceeding balance of 2012. The financial report is approved unanimously by the General As-sembly.

5. Modifications of the StatutesThe statutes of the SPS shall undergo two minor modifica-tion, namely introducing 1) a headquarter for the SPS and 2) removing the duration for the term of the SCNAT delegate (see SPG Mitteilungen Nr. 43, p.10).The two changes of the statutes are accepted unanimously by the General Assembly.

6. New SectionThe General Assembly approves the creation of a new sec-tion, named "Biophysics, Soft Matter and Medical Physics".

7. ElectionsThe president thanks the resigning member of the commit-tee, Prof. Dr. Martin Pohl (TASK Section).

The following new committee members are elected unani-mously by the General Assembly:

- President: Prof. Minh Quang Tran (EPFL)- Vice-President (acting as "Past President"): Dr. Andreas

Schopper (CERN)- TASK Section Chair: Dr. Hans Peter Beck (Univ. Bern)

- Biophysics, Soft Matter & Medical Physics Section Chair: Prof. Giovanni Dietler (EPFL)

Prof. Minh Quang Tran takes over also the responsibility as IUPAP delegate from Dr. Tibor Gyalog.

The president wishes to take this opportunity to thank all the Executive Committee Members for their dedicated work, their commitment to our society and their continuous sup-port during the last 2 years.

8. New Honorary MemberProf. Francis Troyon of EPFL receives the title of Honorary Member of the SPS in recognition of his contribution to the development of Plasma Physics and fusion in Switzerland and worldwide.

9. MiscellaneousThe president wishes to encourage all the members to come forward with ideas and activities for the Society. He also hopes that members will encourage their colleagues to join the SPS as there is still a great potential for increasing the membership.

In the name of the SPS, the President wishes to thank the members of the local Organising Committee in Fribourg for their hard work. A special thanks goes to Prof. Antoine Weis for the excellent organisation of this conference.

The President closes the meeting at 12:15

Protocol: Edith Grüter

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Neues Ehrenmitglied - Nouveau membre d'honneur

Herwig Schopper

The board of the SPS would like to propose with great plea-sure the nomination of Prof. Herwig Schopper as honorary member of our society. Professor Schopper is an exceptio-nal scientist and personality with remarkable achievements in the field of particle physics, in the realization of unique scientific instruments and in the building of international col-laborations, where scientists from around the globe are wor-king together for their common scientific goals.

Professor Schopper's outstanding scientific carrier started with his PhD at Hamburg University in 1951, followed by positions at very prestigious institutions: at Stockholm Tech-nical University (with Lise Meitner), at the Cavendish Labo-ratory UK (with 0. R. Frisch), and at Cornell University (with R. R. Wilson). From 1973 until his retirement in 1989 he was Professor at Hamburg University. His scientific achie-vements include his important contribution to the experi-mental evidence of parity violation in ß-decays (see Miles-tones in Physics (2) in the SPS-Communications No. 41, November 2013) and leading one of the first experiments aimed at testing time-reversal symmetry.

Since the early days of his carrier, Professor Schopper had a strong interest in shaping the future of particle physics. He realized that its success would rely on building strong links between scientists of various countries in an atmosphere of freedom and tying together human and financial resources for a common scientific goal, a vision that he very success-fully implemented as Director-General of CERN, the Euro-pean Organization for Nuclear Research. During his man-date at CERN from 1981-1988, he has contributed to shape European particle physics in a major way, where he played a pivotal role in the realisation of the Large Electron Posi-tron Collider (LEP) at CERN. His ability in bringing together scientific groups and enabling these to discuss and decide on equal grounds shaped the way CERN is operating today. His vision of "science without borders" consequently caused him to take the lead of the SESAME project in Jordan. SE-SAME (Synchrotron-Light for Experimental Science and Ap-

plications in the Middle East) was formally created under the auspices of UNESCO in 2002, with Bahrain, Cyprus, Egypt, Iran, Israel, Jordan, Pakistan, the Palestinian Authority and Turkey as founding members. Professor Schopper was the first president of the SESAME Council and stayed Council member till today.

Professor Schopper has served and still serves as a mem-ber, often as the chairman, on many highlevel international scientific boards. Among other functions he chairs the Sci-entific Council of the UNESCO International Basic Science Program (since 2003), is a member of the Board of Trustees of the Cyprus Institute and chairs its Scientific Council (sin-ce 2002). He was Member of Scientific Council of the Joint Institute for Nuclear Research in Dubna, Russia (1993-2002), President of the German Physical Society (1992-94) and President of the European Physical Society (1994-96).Professor Schopper has received numerous very prestigi-ous distinctions and awards. To mention only a few, for his pivotal role in building up international scientific cooperation he received the UNESCO Albert Einstein Gold Medal and the UNESCO Niels Bohr Gold Medal.

Besides all the important achievements mentioned above, Professor Schopper has also played a major role for particle physics in Switzerland. He laid the foundation for CERN as the world leading laboratory at the high-energy frontier.

The SPS board will ask the General Assembly 2015 at the meeting in Vienna for endorsement of Professor Schopper as honorary member. The proposed laudatio is:"The Swiss Physical Society awards Prof. Herwig Schop-per Honorary Membership for his exceptional contributions and achievements in the field of particle physics, notably the realization of the Large Electron Positron (LEP) Collider at CERN, for his efforts to promote international scientific collaborations at CERN, also in the context of the SESAME project in Jordan, for his vision for science without borders which is also a guiding principle for Switzerland in its role as host state of CERN, and as a supporting nation of SE-SAME."

Der Vorstand hat dieses Jahr einen Vorschlag für ein neues Ehrenmitglied erhalten. Die Ernennung findet im Rahmen der Generalversammlung am 02. September 2015 statt.Le comité a reçu une proposition pour un nouveau membre d'honneur cette année. La nomination aura lieu le 2 septembre 2015 lors de l'Assemblée générale.

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Allgemeine Tagungsinformationen - Informations générales sur la réunionKonferenzwebseite und Anmeldung

Alle Teilnehmeranmeldungen werden über die Konfe-renzwebseite vorgenommen.

www.sps.ch oder www.oepg2015.at

Anmeldeschluß: 1. August 2015

TagungsortElektrotechnisches Institut, Technische Universität Wien, Gusshausstr. 27-29, AT-1040 Wien

TagungssekretariatDas Tagungssekretariat befindet sich in der Halle beim Haupteingang.Öffnungszeiten: Mo 31.08. 15:00 - 19:00 Di - Do 01.09 - 03.09. 08:00 - 18:00 Fr 02.07. 08:00 - 12:00

Alle Tagungsteilnehmer melden sich bitte vor dem Be-such 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.

Wir empfehlen Ihnen, wenn möglich den Montag Nach-mittag für die Anmeldung zu nutzen. So können Sie am Dienstag direkt ohne Wartezeiten die Vorträge besuchen.

HörsäleIn allen Hörsälen stehen Beamer und Hellraumprojek-toren zur Verfügung. Bitte bringen Sie Ihre eigenen Mo-bilrechner und evtl. Adapter und USB Stick/CD mit.

PostersessionDie Postersession findet am Dienstag Abend sowie am Donnerstag während der Mittagspause in der Hal-le statt. Bitte bringen Sie Befestigungsmaterial (Reiss-nägel, Klebestreifen) selbst mit. Die Posterwände sind entsprechend diesem Programm numeriert, sodaß jeder Teilnehmer "seine" Wand leicht finden sollte. Alle Poster sollen an allen 3 Tagen ausgestellt bleiben.Maximale Postergröße: A0 Hochformat.

ZahlungWir bitten Sie, die Tagungsgebühren im Voraus zu be-zahlen. Sie verkürzen damit die Wartezeiten am Ta-gungssekretariat, erleichtern uns die Arbeit und sparen darüber hinaus noch Geld !Die Angaben zur Zahlung werden während der Anmel-dung direkt auf der Webseite angezeigt.

Am Tagungssekretariat kann nur bar bezahlt werden (in EUR und CHF). Kreditkarten können leider nicht akzep-tiert werden.

ACHTUNG: Tagungsgebühren können nicht zurücker-stattet werden.

Site web de la conférence et inscriptionL'inscription des participants se fait sur le site web de la conférence. www.sps.ch ou www.oepg2015.at

Délai d'inscription: 1er août 2015

Lieu de la conférenceElektrotechnisches Institut, Technische Universität Wien, Gusshausstr. 27-29, AT-1040 Vienne

Secrétariat de la conférenceLe secrétariat de la réunion se trouve dans le hall, proche de l'entrée principal.Heures d'ouverture : Lundi 31.8. 15:00 - 19:00 Mardi - Jeudi 1.9. - 3.9. 08:00 - 18:00 Vendredi 2.7. 08:00 - 12:00

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 paie-ment des frais d'inscription.Attention: Sans badge, l'accès aux sessions de la mani-festation sera refusé.

Nous vous recommandons de vous inscrire déjà lundi après-midi afin d'éviter des temps d'attente inutiles mardi matin.

AuditoiresLes 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.

Séance postersLes posters seront présentés dans le hall le mardi soir et pendant la pause de midi de jeudi. Veuillez amener vous-même le matériel nécessaire pour fixer les posters (pu-naises, 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 trois jours.Dimension maximale: A0, format portrait.

PaiementNous vous prions de régler d'avance vos frais d'inscrip-tion. De cette manière vous évitez des files d'attente et facilitez notre travail. De plus, vous faites des économies !Les informations pour le paiement sont indiquées direc-tement sur la page web lors de l'enregistrement.

Les paiements lors de la conférence ne pourront être effectués qu'en espèces (EUR ou CHF). Les cartes de crédit ne pourront malheureusement pas être acceptées.

ATTENTION: Les frais d'inscription ne pourront pas être remboursés.

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Kaffeepausen, MittagessenDie Kaffeepausen, Apéro (Dienstag Abend) und Lunch-buffet (Donnerstag) finden in der Halle bei der Händler-ausstellung statt. Diese Leistungen sind in der Konfe-renzgebühr enthalten.Die Mensen auf dem Campus sowie umliegende Restau-rants stehen zum Mittagessen zur Verfügung.

Konferenz-AbendessenDas Abendessen findet am Mittwoch im Anschluß an die Parallelsessions statt. Der Preis beträgt CHF 80.- / EUR 70.- pro Person (beinhaltet Transfer, Menü und Ge-tränke). Bitte registrieren Sie sich unbedingt im Voraus, damit wir disponieren können. Eine Anmeldung vor Ort ist nicht möglich !

Spezialangebot für "Noch-Nicht" SPG-MitgliederPlanen Sie, an unserer Tagung teilzunehmen sowie Mit-glied der SPG zu werden ? Sie können nun beides zum äusserst günstigen Preis von nur CHF 150.- (CHF 170.- nach dem 1. August). Dieser Betrag deckt die Konfe-renzgebühr sowie die Mitgliedschaft für 2015. Verpassen Sie dieses Angebot nicht ! Wählen Sie einfach bei der Online Registrierung die Kategorie "Special Offer", laden Sie das Anmeldeformular ( http://www.sps.ch/fileadmin/doc/Formulare/anmeldeformular_d-f-e.pdf ) für neue Mit-glieder herunter, drucken es aus und schicken oder fa-xen es ausgefüllt an das SPG-Sekretariat.(Dieses Angebot gilt nicht für Studenten oder Doktoran-den. Diese profitieren sowieso von der Gratis-Mitglied-schaft im ersten Mitgliedsjahr, und zahlen nur die in der Tabelle angegebene Konferenzgebühr.)

Hotels und AnreiseAlle Informationen finden Sie auf der Konferenzwebseite: www.oepg2015.at

Pauses café, repas de midiLes pauses café, l'apéro (mardi soir) et le buffet de midi (jeudi) se dérouleront dans le hall près des exposants. Ces prestations sont inclues dans les frais d'inscription.Les restaurants du campus ainsi que des restaurants autour de l'université sont disponibles pour les repas de midi.

Dîner de la conférenceLe dîner se tiendra le mardi soir après les séances orales Le prix est de CHF 80.- / EUR 70.- par personne (trans-fert, repas et boissons inclus). Veuillez s.v.p. absolument vous enregistrer à l'avance pour des raisons d'organisa-tion. Il n'est plus possible de s'inscrire sur place !

Offre spéciale pour les non-membres de la SSPVoulez-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 août) nous vous offrons l’inscription ainsi que la cotisation de membre de la SSP jusqu’à fin 2015. Ne ratez pas cette occasion! Cochez simplement la case « Special Offer » lors de votre inscription en ligne, télé-chargez le formulaire d’admission à la SSP de http://www.sps.ch/fileadmin/doc/Formulare/anmeldeformular_d-f-e.pdf , imprimez-le, et renvoyez-le dûment rempli par cour-rier ou par fax au secrétariat de la SSP.(Cette offre n’est pas valable pour les étudiants et les doctorants. Ceux-ci profitent en effet d’une affiliation gra-tuite à la SSP pendant la première année et ne paient que les frais d’inscription indiqués dans le tableau ci-dessus.)

Hôtels et ArrivéeToutes les informations se trouvent sur la site web de la conférence: www.oepg2015.at

Preise gültig bei Zahlung bis 1. August - Prix valable pour des paiements avant le 1er aoûtKategorie - Catégorie CHF EURMitglieder von SPG, ÖPG, SGAA, ÖGAA - Membres de la SSP, ÖPG, SSAA, ÖGAA 100.- 90.-Doktoranden, die in einer der obigen Gesellschaften Mitglied sind -Doctorants qui sont membres d'une des sociétés mentionnées ci-dessus

80.- 70.-

Nicht-Mitglieder - Non-membres 140.- 120.-Doktoranden, die NICHT Mitglied sind - Doctorants qui ne sont PAS membres 100.- 90.-Studenten VOR Master/Diplom Abschluß - Etudiants AVANT le degré master/diplôme 55.- 50.-Plenarsprecher, Preisträger - Conférenciers pléniers, lauréats 0.- 0.-Spezialangebot für "Noch nicht Mitglieder" (s.u.) - Offre spéciale pour "Non-membres" (voir ci-dessous)

150.- –

Konferenz Abendessen - Dîner de la conférence 80.- 70.-Zuschlag für Zahlungen nach dem 1. August sowie Barzahler an der Tagung -Supplément pour paiements effectués après le 1er août et pour paiements en espèces à la conférence

20.- 20.-

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Vorläufige Programmübersicht - Résumé préliminaire du programmeDas vollständige Programm wird allen Teilnehmern am Ta-gungssekretariat abgegeben sowie auf der Konferenz- und der SPG-Webseite publiziert.Hinweise:

• Je Beitrag wird nur der präsentierende Autor aufgeführt.• Die Postersitzung ist am Dienstag von 18:00 - ca. 19:30

(mit Apéro) sowie am Donnerstag von 12:20 - 14:00 (mit Lunch Buffet).

• (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 conférence et de la SSP.Indication:

• seul le nom de l’auteur présentant la contribution a été indiqué.

• la session poster a lieu le mardi de 18.00 à env. 19.30 (avec apéro) ainsi que le jeudi de 12:20 à 14:00 (avec buffet de midi).

• (p) = orateur de la session plénière, (i) = orateur invité

Spezial: Energietag 2015

Montag, 31.08.2015, Hörsaal EI 7

Time ID EnErgiEtagChair: Brigitte Pagana-Hammer, Werner Spitzl

10:00 Eröffnung, Vorstellung der Festschrift10:30 51 Die physikalischen Grundlagen der thermoelek-

trischen EffekteKarl-Heinz Gresslehner

11:15 *

52 Materialdesign für thermoelektrische Anwen-dungenSilke Bühler-Paschen

12:00 *

53 Thermoelektrizität: von “wireless sensing” zu “en-ergy harvestingErnst Bauer

12:45 MittagspauseChair: Brigitte Pagana-Hammer

13:30 54 Aktuelle Trends in der EnergiewirtschaftSusanna Zapreva

14:15 *

55 Elektrothermische EnergiespeicherungskonzepteJaroslav Hemrle

15:15 Kaffeepause15:45 56 Gibt es einen Weg von Thomas Edisons und Nikola

Teslas Ideen eines "pyromagnetischen Motors" zu einem modernen thermomagnetischen Motor, an-getrieben durch Niedertemperaturenergie?Kurt Charles Heiniger

16:30 *

57 Effiziente Abwärmenutzung durch Hochtemperatur-wärmepumpen in der IndustrieThomas Fleckl

17:15 Apéritv18:00 58 Energiewende, Nachhaltige Entwicklung und die

Rolle der Kunststoffe - Eine zentrale technolo-gische Herausforderung im AnthropozänReinhold W. Lang

anschliessend Diskussion

19:15 ENDE

Anmerkungen:• Die mit * bezeichneten Zeiten können sich leicht nach vorne

oder hinten verschieben.• Der Energietag ist von der gemeinsamen Jahrestagung unab-

hängig und kann ohne Registrierung besucht werden. Alle Vor-träge werden auf Deutsch gehalten.

Plenary Session

Tuesday, 01.09.2015, Room EI 7

Time ID PlEnary SESSion iChair: Gottfried Strasser, TU Wien

09:20 official confErEncE oPEning

09:40 1 Optoelectronics in two-dimensional atomic crystalsThomas Müller, TU Wien (p)

10:20 Coffee Break10:50 2 Beyond density functional theory: efficient many

body techniques for condensed matterGeorg Kresse, Uni Wien (p)

11:30 Award Ceremony12:30 Lunch13:30 Topical Sessions18:00 Postersession and Apéro

Public lEcturEChair: Stéphane Goyette, Uni Genève

19:45 21 The future of Earth's climate - is it really in our hands?Jens Hesselbjerg Christensen, Danish Meteorological Institute Kopenhagen (p)

21:00 END

Wednesday, 02.09.2015, Room EI 7

Time ID PlEnary SESSion iiChair: Minh Quang Tran, EPFL

09:00 3 SwissFEL: science opportunities at the newest faci-lity of the Paul Scherrer InstituteJoël Mesot, PSI Villigen (p)

Chair: Georg Pabst, Uni Graz09:40 4 Acoustic Force Spectroscopy

Gijs Wuite, Uni Amsterdam (p)

10:20 Coffee BreakChair: Eberhard Widmann, SMI Wien

10:50 31 Winner of the ÖPG Boltzmann AwardNN (i)

Chair: Frank Kassubek, ABB Baden11:20 32 Experimental realisation of the topological Haldane

model with ultracold fermionsGregor Jotzu (i)

11:50 General Assemblies(ÖPG: Room EI 7, SPS: Room EI 8)

12:40 Lunch13:30 Topical Sessions

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19:00 END19:30 Transfer to Dinner20:00 Conference Dinner

Thursday, 03.09.2015, Room EI 7

Time ID PlEnary SESSion iiiChair: Hans Peter Beck, Uni Bern

09:00 5 Precision particle physics at low energiesKlaus Kirch, ETH Zürich & PSI Villigen (p)

09:40 SPS Honorary Member CeremonyChair: Christophe Rossel, IBM Rüschlikon

09:50 6 Scanning probe microscopy of single atoms/mole-cules on insulating films: Orbital imaging, molecu-lar geometry and intramolecular charge distributionGerhard Meyer, IBM Rüschlikon (p)

10:30 Coffee Break Chair: Karl Unterrainer, TU Wien

11:00 7 Nanoscopy with focused lightStefan Hell, MPI für biophysikal. Chemie Göttingen (p)

11:40 8 Chiral interaction of light and matter in confined geometriesArno Rauschenbeutel, TU Wien (p)

12:20 Postersession (continued) and Lunch Buffet14:00 Topical Sessions

liSE-MEitnEr lEcturE (Public lEcturE)Chair: Monika Ritsch-Marte, Uni Innsbruck

19:45 22 Licht hinter Gittern: Wie holographische Verfahren Materie strukturieren und anordnen könnenCornelia Denz, Uni Münster (p)

21:00 END

Friday, 04.09.2015, Room EI 7

Time ID PlEnary SESSion iVChair: Helmut Dannerbauer, Uni Wien

09:00 9 Cosmology with the Planck satelliteFrançois Bouchet, Inst. d'Astrophysique de Paris (p)

Chair: Minh Quang Tran, EPFL09:40 10 Physics challenges for burning plasmas

Ambrogio Fasoli, EPFL (p)

10:20 Coffee BreakChair: Helmut Dannerbauer, Uni Wien

10:50 11 The ESO science capabilitiesBruno Leibundgut, ESO München (p)

11:30 Best Poster Awards11:45 Topical Sessions14:00 END OF CONFERENCE

Careers for Physicists


Time ID carEErS for PhySiciStSChair: Kai Hencken, ABB Baden

13:30 61 Physikerinnen und Physiker in der IndustrieElisabeth Schwab (i)

14:00 62 Selbstständigkeit - eine echte Alternative?Doris Steinmüller-Nethl (i)

14:30 63 Startup fundingSoren Charareh (i)

15:00 64 Als Physikerin in einer Leitungsfunktion im Bank-sektorIlinka Kajgana (i)

15:30 65 The excellence of Physicists in businessJosef Siess (i)

16:00 Coffee Break , END

Physik und Schule


Time ID PhySik und SchulE:VErglEich dEr konzEPtE dEr PhySiklEhraMtSauS-

bildung iM dEutSchSPrachigEM bErEichChair: Martin Hopf, Uni Wien

13:30 818283

Veränderung ist die einzige Konstante: Physikleh-rer-Ausbildung in der Schweiz, in Deutschland und ÖsterreichTibor GyalogRonald BinderAlexander Strahl

15:00 PodiumsdiskussionGemeinsamkeiten, Unterschiede und Probleme der Physiklehrer-Ausbildung

15:30 Coffee BreakChair: NN

16:00 84 Smartphones im Physikunterricht: Die digitale Re-volution im Klassenzimmer ?Gerhard Rath

16:30 Vorstellung der prämierten vorwissenschaftlichen Arbeiten (VWA)

? END18:00 Postersession and Apéro19:45 Public Lecture

ID PhySik und SchulE PoStEr

91 A New Initiative in Education of Highly-Talented Children in Astronomy and AstrobiologyJohannes Leitner

92 Education of Physics Teachers in the Scientific Discipline of AstrobiologyJohannes Leitner

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KOND


Time ID kond iChair: Louis Schlapbach

13:30 101 Switching of magnetic domains reveals spatially in-homogeneous superconductivitySimon Gerber (i)

14:00 102 In-chain impurity doping dependence of coupled spin and orbital dynamics in 1D-cupratesMarcus Dantz

14:15 103 Ground state of underdoped cupratesPetar Popčević

14:30 104 On the stability of the vortex lattice of silver sheathed Sr0.6K0.4Fe2As2 tapesMichael Reissner

14:45 105 Connection between high energy spin excita-tions and degree of electron correlations in Ba(Fe1-xCox)2As2 superconductorsYaobo Huang

15:00 106 The effect of As-chain layers on the electronic structure in ‘112’ iron-pnictides – a high-resolution ARPES studyChristian Matt

15:15 107 High Precision MC/RG Study of Elastic Fluctuations in Solid MembranesAndreas Tröster

15:30 Coffee Breakkond ii

Chair: Alberta Bonanni, JKU Linz16:00 111 Electronic stopping and charge exchange of slow

light ions in metals and semiconductorsDominik Göbl (i)

16:30 112 Single-layer MoS2: Electronics in two dimensionsBranimir Radisavljevic (i)

17:00 113 High performances normally-off AlGaN/GaN True-MOS with sub-micrometric gate featuresMattia Capriotti

17:15 114 Vertical breakdown in AlGaN/GaN high electron mo-bility transistors.Clément Fleury

17:30 115 Topological band order and optical properties of InAs, InSb and their ternary alloys under biaxial lat-tice expansion.Shirin Namjoo

17:45 116 MBE Growth Optimization of GaAsSbTobias Zederbauer

18:00 Postersession and Apéro19:45 Public Lecture


Time ID kond iiiChair: Christophe Rossel, IBM Rüschlikon

13:30 121 Fractional excitations in the square lattice quantum ferromagnetBastien Dalla Piazza (i)

14:00 122 Doping dependence of the magnetic excitations in electron doped NaFeAsJonathan Pelliciari

14:15 123 Spatially resolved ferromagnetic resonance (FMR) detected by a microresonatorTaddäus Schaffers

14:30 124 High-field Mössbauer and structural investigation on FeSb2Michael Reissner

14:45 125 Towards broad-band x-ray detected ferromagnetic resonance in longitudinal geometryAndreas Ney

15:00 126 Using the far field of ring lasers to characterize their whispering gallery modesRolf Szedlak

15:15 127 Thermal optimization of ring quantum cascade la-sersMartin Holzbauer

15:30 128 Quantum Cascade THz Random LasersSebastian Schönhuber

15:45 129 Quantitative statistics in super-continuum probed transient absorption spectroscopyBernhard Lang

16:00 Coffee Breakkond iVChair: NN

16:30 131 Electron-Optics in suspended GraphenePeter Rickhaus (i)

17:00 132 Generation of Massively Twisted Electron Vortex Beams in a TEMThomas Schachinger

17:15 133 Band inversion, topological phase transition and surface Dirac gap formation in the topological crys-talline insulator (Pb,Sn)SeBastian M. Wojek

17:30 134 Simulation of the dynamics of Dirac fermions on topological insulator surfacesWalter Poetz

17:45 135 Solving a quantum many-body problem by experi-mentThomas Schweigler

18:00 136 Photon pairs from microcavity polaritonsMathias Sassermann

18:15 137 Spin sensitive interactions in the spin polarized 2D electron gasDominik Kreil

18:30 138 Thermal conductivity of rattling triggered heavy phononsMatthias Ikeda

18:45 139 Calculating forces in the random phase approxima-tion (RPA)Benjamin Ramberger

19:0019:30 Transfer to Dinner20:00 Conference Dinner


Time ID kond VChair: Oskar Paris, Uni Leoben

17:00 141 Small Angle Scattering from free metal clusters in a supersonic molecular beamsHeinz Amenitsch

17:30 142 Early Stage Protein/Nanoparticles Interaction Stud-ied by SAXS and a Free Jet MicromixerBenedetta Marmiroli

17:45 143 Dynamics of the self-assembled supermolecular structure of perylene bisimide and oxygenic poly-oxometalatesMax Burian

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18:00 144 Core-Shell Nanoparticles – Insights in Their Growth and Dynamic Behaviour by Small-Angle X-Ray ScatteringTilman A. Grünewald

18:15 145 Chemical and crystalline Structure of spherical and non-spherical CdSe-CdS nanocrystallsLukas Ludescher

18:30 146 Role of spin-orbit coupling in osmates probed by oxygen K edge resonant x ray scattering and x ray absorptionXingye Lu

18:45 147 Does there exist a proton polaron ?Artur Braun

19:00 Vollversammlung Fachausschuß NESY19:30 END19:45 Public Lecture

ID kond PoStEr

161 Probing the resistivity and doping concentration of semi-conductors at the nanoscale using Scanning Microwave MicroscopyEnrico Brinciotti

162 Diffusion modelling of language shift in Carinthia, AustriaKatharina Prochazka

163 Formation of p-n junctions in GaAs/InGaAs nanowiresSuzanne Lancaster

164 Oxide diffusion barriers on GaAs(001)Anirban Sarkar

165 Confocal Brillouin Microscopy ImagingAugustinus Asenbaum

166 Calorimetry of a Bose-Einstein condensed photon gasQi Liang

167 Solvation structure around the Li ion in a mixed cyclic/lin-ear carbonate solution unveiled by the Raman noncoinci-dence effectMaurizio Musso

168 Superheating and Structural Changes of Lithium and So-dium in Nanoporous GlassesGerhard Krexner

Surfaces, Interfaces and Thin Films


Time ID SurfacES, intErfacES and thin filMS iChair: Martin Setvin, TU Wien

16:00 201 Differential Optical Spectroscopy for Surface Sci-encePeter Zeppenfeld (i)

16:30 202 Spin spectroscopy of molecular quantum dots with a radio frequency scanning tunneling microscopeStefan Müllegger

16:45 203 Charge exchange of He backscattered from metals and metal oxides in Low Energy Ion ScatteringBarbara Bruckner

17:00 204 In-situ atomic-scale control of the pulsed-laser growth of a polar perovskite oxideStefan Gerhold

17:15 205 ALD grown bilayer gate stacks for Schottky-barrier Si and Ge MOSFETsBernhard Lutzer

17:30 206 Electrical Characterization of Yttrium Oxide grown by Atomic Layer Deposition for Germanium based MOS DevicesChristina Zimmermann

17:45 207 Functional modulated structures based on transi-tion metal doped nitridesGiulia Capuzzo



Time ID SurfacES, intErfacES and thin filMS iiChair: Ulrike Diebold, TU Wien

13:30 211 Subsurface Cation Vacancy Stabilization of the Magnetite (001) SurfacePeter Blaha (i)

14:00 212 An Atomic Scale View of Metal-Assisted Redox Re-actions on Fe3O4-Supported Au and Pt CatalystsGareth Parkinson

14:15 213 The resonant VB photoemission signatures of iron oxide and tungsten oxide photoelectrodesArtur Braun

14:30 214 SMSI in inverse model catalysts: ZrO2 on Pt and RhJoong Il Jake Choi

14:45 215 Manipulation of diffusion paths of Pd atoms through silica thin films on Ru(0001) by hydroxylationSascha Pomp

15.00 216 A Surface Science Approach to Catalyst Prepara-tionMartin Sterrer (i)

15:30 217 Vortex Assisted Growth of Metallic Nanowires in Superfluid Helium DropletsAlexander Volk

15:45 218 Formation of Ag-Au core-shell clusters in superflu-id helium nanodroplets studied by atomic resolu-tion electron tomographyPhilipp Thaler

16:00 Vollversammlung Fachausschuß OGD16:05 Coffee Break

SurfacES, intErfacES and thin filMS iiiChair: Gareth Parkinson, TU Wien

16:30 221 Optimizing pentacene thin-film transistor perform-ance: Temperature and surface configuration in-duced growth modificationsRoman Lassnig

16:45 222 1,4-Phenylene Diisocyanide (PDI) Adsorption on Metals Investigated by SFG and STM: From Single Crystals to Supported NanoparticlesAhmed Ghalgaoui

17:00 223 Island shape anisotropy of organic thin films on ion-beam irradiated rippled substratesMarkus Kratzer

17:15 224 Single molecules of Sexiphenyl on In2O3(111)Margareta Wagner (i)

17:45 225 Interplay of weak interactions in the condensation of xenon: Atom by atom investigations in quantum boxesSeyedeh Fatemeh Mousavi

18:00 226 Polarization dependent photoelectron emission and optical reflectance of organic thin films on me-tallic surfacesAndrea Navarro Quezada

18:15 227 Switching individual azobenzene-based molecules on metallic and insulating surfacesSimon Jaekel

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18:30 228 Helium atom scattering measurements revealing the full phononic dispersion of Sb(111)Patrick Kraus

18:45 229 Surface Chemistry of Oxygen and Water on Anatase TiO2 (101)Martin Setvin

19:30 Transfer to Dinner20:00 Conference Dinner


Time ID SurfacES, intErfacES and thin filMS iVChair: Peter Zeppenfeld, JKU Linz

14:00 231 Tailoring the nature and strength of electron-pho-non interactions in the SrTiO3(001) two-dimension-al electron liquidZhiming Wang (i)

14:30 232 Electronic characteristics of adsorbate-adsorbent hybrid states in one-dimensional molecular struc-tures on Cu(111)Jun Zhang

14:45 233 Size quantization signatures in graphene quantum point contactsFlorian Libisch

15;00 234 Intercalation-based decoupling and characteriza-tion of bottom-up fabricated graphene nanoribbonsOkan Deniz

15:15 235 Controlling ligation and dimensionality in on-sur-face coordination polymers by ad-atom specific reactionsAisha Ahsan

15:30 236 Adsorption of fullerenes on metal surfaces: Vacan-cy patterning and patterning vacanciesAlexander Kaiser

15:45 237 Assembly of functional molecules - or how to over-come the repulsion between porphins on noble metal surfacesKnud Seufert

16:00 238 Atomistic Interface Modeling in III-V Semiconductor SuperlatticesJürgen Maier

16:15 239 On the mechanism of photoconductivity in atomi-cally thin MoS2Dmitry Polyushkin

16:30 Coffee Break, END19:45 Public Lecture

ID SurfacES, intErfacES and thin filMS PoStEr

251 Vector piezoresponse force microscopy for analysing the orientation distribution function of ferroelectric domainsMichael Lasnik

252 Growth morphologies of small polar molecules on silicon dioxide and grapheneBenjamin Kaufmann

253 Angle-resolved photoemission spectroscopy (ARPES) si-mulations of benzene on Pd(110)Bernd Kollmann

254 TiO2 nanotube arrays for photovoltaic applicationKrunoslav Juraić

255 AFM and KPFM investigation of high strength aluminum brazing sheetsMichael Huszar

256 Graphene-based integrated photonicsSimone Schuler

257 Electrochemistry of Iron Oxide Model SurfacesPeter Seidel

258 Charge dependent adsorption of carbon dioxide on fulle-renesThomas Kurzthaler

259 Creating Ordered Indium Adatoms on the In2O3(111) surfacePeter Lackner

TASK-FAKT


Time ID taSk-fakt i: high EnErgy frontiEr iChair: NN

13:30 301 Titel noch nicht bekanntMichael Weber (i)

14:00 302 Search for extra dimensions in the high mass di-photon spectrum at 13 TeVMilena Quittnat

14:15 303 CMS performance of Jets and Missing energy in 13 TeV dataRobert Schoefbeck

14:30 304 Optical receivers for the ATLAS Pixels Layers 1 and 2 upgradeGeoffrey Mullier

14:45 305 Results and prospects for the measurement of Higgs boson decays to pairs of tau leptons with the CMS experimentJohannes Brandstetter

15;00 306 ATLAS searches for new physics in final states with 2 leptons in 13 TeV pp collisionsMaria Elena Stramaglia

15:15 307 Exotic and non-exotic quarkonium properties with-in the Dyson-Schwinger--Bethe-Salpeter equation approachThomas Hilger

15:30 Coffee BreaktaSk-fakt ii: high EnErgy frontiEr ii

Chair: NN16:00 311 CMS Phase I Upgrade - A "Test Bench" for Pixel

Modules.Dehua Zhu

16:15 312 Simplifed Models interpretation of LHC results with SModelSFederico Ambrogi

16:30 313 An overview of meson phenomenology beyond spectroscopy from the DSBSE approachAndreas Krassnigg

16:45 314 Recent measurements of quarkonium production with the CMS experimentIlse Krätschmer

17:00 315 Novel methods and expected run 2 performance of ATLAS track reconstruction in dense environmentsRoland Jansky

17:15 316 Search for stop pair production in SUSY models with highly compressed mass spectra with the CMS experiment at the LHCNavid Rad

17:30 317 Measurement of charged particle densities with the ATLAS detector at the LHCWolfgang Lukas

16


17:45 318 Development of HV-CMOS Pixel Sensors for the Phase-2 ATLAS upgradesMarco Rimoldi



Time ID taSk-fakt iii: intEractionS and fundaMEntal SyMMEtriES at low EnErgiES i

Chair: NN13:30 321 Towards a novel high-brightness muon beamline

Andreas Eggenberger

13:45 322 The Compact Muon Beam Line for the Mu3e Experi-mentFelix Berg

14:00 323 Realization of a Quantum Bouncing Ball Gravity SpectrometerTobias Rechberger

14:15 324 Vacuum energy and the cosmological constantSteven Bass

14:30 325 High sensitivity Cs magnetometers in experiment searching for a neutron electric dipole momentMalgorzata Kasprzak

14:45 326 Search for a violation of the Pauli Exclusion Princi-ple with electronsAndreas Pichler

15;00 327 PERKEO III- Systematic effects related to the elec-tromagnetic setupMichael Klopf

15:15 328 A neutron resonator for β-decay experiments with polarized neutronsWilfried Mach

15:30 329 Sound modes and instabilities in coupled superflu-idsAlexander Haber

15:4516:00 Coffee Break

taSk-fakt iV: b-PhySicSChair: NN

16:30 331 Status Report on PERCGertrud Konrad (i)

17:00 332 Measurement of the decay B D" , o ,- in fully re-constructed events and determination of the CKM matrix element |Vcb|Robin Glattauer

17:15 333 Full reconstruction of hadronic Bs decays at BelleAlexander Leopold

17:30 334 Beam test data analysis and resolution studies for the Belle II Silicon Vertex DetectorBenedikt Würkner

17:45 335 Measurements of CP violation in flavour oscilla-tions of neutral B mesonsMirco Dorigo

18:00 336 Determination of the pion-sigma scattering lengths from the c "m vrr decay using Belle dataManfred Berger

18:15 337 Measurement of the photon polarisation in Bs0" zc

at the LHCb experimentZhirui Xu

18:30 338 Study of the rare Bs0 and B0 decays into the

r r n n+ - + - final stateIlya Komarov

18:45 339 Characterisation of the Hamamatsu MPPC mul-tichannel array for LHCb SciFi TrackerAxel Kuonen

19:00 340 The Belle II Silicon Vertex Detector Readout Chain: Electronics, Power supplies and Cooling System.Richard Thalmeier



Time ID taSk-fakt V: dEtEctor r & dChair: NN

14:00 341 Calibration of POLAR with polarized X-ray beams at ESRFHualin Xiao

14:15 342 The Radiation Hard Electron Monitor (RADEM) for the ESA JUICE missionAlankrita Isha Mrigakshi

14:30 343 A radio frequency quadrupole cooler for intense negative ion beamsTobias Moreau

14:45 344 Performance Studies of a W-CeF3 Sampling Calo-rimeterMyriam Schönenberger

15:00 345 Development of a cryogenic x-ray detector and an application for kaon mass measurementKen Suzuki


taSk-fakt Vi: dark MattErChair: NN

17:00 351 Winner of the V.-F. Hess PreisNN (i)

17:30 352 Search for Dark Matter annihilations in the Sun us-ing the completed IceCube neutrino telescope.Mohamed Rameez

17:45 353 Exploring sneutrino dark matterSuchita Kulkarni

18:00 354 Direct Detection Constraints on Dark Photon Dark MatterJosef Pradler

18:15 355 Looking for dark matter with XENON1TLukas Bütikofer

18:30 356 The XENON1T Time Projection ChamberJulien Wulf

18:45 357 Current status of the CRESST-II experimentHolger Kluck

19:00 358 Simulation of electron and gamma backgrounds in CRESST-IICenk Türkoğlu

19:15 359 Gas Emanation System for the GERDA experimentMichael Miloradovic

19:30 360 PMT calibration system of the XENON1T experi-mentPayam Pakarha

19:45 Public Lecture

17


Friday, 04.09.2015, Room EI 7

Time ID taSk-fakt Vii: intEractionS and fundaMEntal SyMMEtriES at low EnErgiES ii

Chair: NN11:45 361 η-Photoproduction off Quasi-Free Protons and

Neutrons Bound in Light NucleiLilian Witthauer (i)

12:00 362 Neutron Imaging Investigations at Pakistan Atomic Research Reactor I (PARR I)Fareeha Hameed

12:30 363 Snapshots of a Quantum Bouncing Ball realized with the qBounce gravity spectrometerMartin Thalhammer

12:45 364 A High Intensity Muon Beamline Study at the Paul Scherrer InstitutZachary Hodge

13:00 365 Prototype Studies for the Mu3e Scintillating Fiber HodoscopeGiada Rutar

13:15 366 First Measurements of the MicroBooNE ExperimentChristoph Rudolf von Rohr

13:30 367 Progress towards measuring the ground state hy-perfine splitting of antihydrogenClemens Sauerzopf

13:45 368 Accelerator Mass Spectrometry of Cesium IsotopesMagdalena Kasberger

14:00 ENDEND OF CONFERENCE

ID taSk-fakt PoStEr

381 The Upgrade of CMS tracker experiment at HL-LHCJohannes Großmann

382 Vertex detector R&D for CLICNiloufar Alipour Tehrani

383 Developing Silicon Strip Detectors for HEP experiments with a large-scale commercial foundryThomas Bergauer

384 The Barrel Scintillator Tile Hodoscope for P̅ANDADominik Steinschaden

385 Development of a high-brightness low-energy muon beam-lineIvana Belosevic

386 X-ray tests of CMS barrel pixel detector modules for Phase I upgradePirmin Berger

387 Characterisation of scintillating fibre tracker in neutron ra-diation environmentOlivier Girard

388 Development of a cryogenic x-ray detector and an applica-tion for kaon mass measurement.Kevin Phelan

389 Mu3e: Experimental Search for the Lepton Flavour Violat-ing Decay e e e"n+ + - +

Simon Corrodi

390 Carrier free 10Be/9Be measurement with AMSMarco Ploner

391 Status of the ILIAS negative ion cooler projectTobias Moreau

392 Cryogenic developments and studies for a novel low-ener-gy muon beam line.Gunther Wichmann

393 Calorimetric Mode Photon Analysis Using the Alpha Mag-netic Spectrometer (AMS-02)Cenk Türkoğlu

394 Investigation of systematic effects of PERKEO IIIDaniel Moser

395 Active stabilization of a magnetic field for the nEDM experi-mentMichał Rawlik

396 Numerical Simulations for the measurement of the Ground-state Hyperfine Splitting of AntihydrogenBernadette Kolbinger

Theoretical Physics


Time ID thEorEtical PhySicS iChair: Robert Seiringer, IST Austria

13:30 401 Superfluid Behavior of a Bose Einstein Condensate in a Random PotentialJakob Yngvason (i)

14:00 402 Large scale structure probes of inflationVincent Desjacques (i)

14:30 403 Rotation of quantum impurities in the presence of a many-body environmentMikhail Lemeshko (i)

15:00 404 Molecular Dynamic simulation of a microscopic Laval nozzleHelmut Ortmayer

15:3016:00 Coffee Break16:30 405 Majorana fermions in atomic-molecular systems at

finite temperature and in the presence of a noise.Mikhail Baranov (i)

17:00 406 Chiral low-energy physics from squashed brane so-lutions in deformed N=4 Super-Yang-MillsHarold Steinacker

17:30 407 Conformal gravity holography, canonical charges and asymptotic symmetry algebraIva Lovrekovic

18:00 408 New results on glueball decay in the Witten-Sakai-Sugimoto modelFrederic Brünner

18:30 409 From holography towards real-world nuclear matterAndreas Schmitt



Time ID thEorEtical PhySicS iiChair: Gian Michele Graf, ETH Zürich

14:00 411 Projective symmetry group classification of chiral spin liquidsSamuel Bieri (i)

14:30 412 Holography with higher spins in flatlandJan Rosseel (i)

15:00 413 Exotic Bound States in Low Dimensions: Majorana Fermions.Jelena Klinovaja

18


15:30 414 Quantum enhanced measurement of an alternating signalAndrey Lebedev (i)

16:0016:30 Coffee Break17:00 415 Generalizations of coherent states and continuous

framesMichael Speckbacher

17:30 416 Holographic Entanglement Entropy from Numerical RelativityChristian Ecker

18:00 417 Phase transitions and criticality of the Hubbard model in two and three dimensionsThomas Schäfer

18:30 END19:45 Public Lecture

ID thEorEtical PhySicS PoStEr

431 Protected state Ramsey spectroscopyLaurin Ostermann

432 Time-dependent Hypernetted-Chain Euler-Lagrange Meth-od for Nonlinear ResponseRobert Zillich

433 Atomistic Fluid Dynamics: 2-dimensional turbulence and cavitation around an obstacleRobert Zillich

434 Data Presentation of the Michelson-type-II Apexmeter measurement of the Solar motion in space, and Restora-tion of the Michelson-type-I device (interferometer) on Eu-clidean Grounds.Karl Mocnik

Atomic Physics and Quantum Optics


Time ID i: MolEculES, atto-, fEMto-SEcond SPEctroScoPyChair: Antoine Weis, Uni Fribourg

13:30 501 Identification of excited states in alkali – alkaline earth molecules by combination of theory and ex-perimentJohann Pototschnig

13:45 502 The Influence of Resonances in Multiphoton Prob-ing of Molecular DynamicsMarkus Koch

14:00 503 Molecular Dissociation Induced by Stimulated Ra-man ScatteringSeyedreza Larimian

14:15 504 Strong-field control of molecular processesSonia Erattupuzha

14:30 505 Attosecond and femtosecond X-ray absorption spectroscopy in the 50-200 eV and in the 1-3.5 keV energy rangesEnikoe Seres

14:45 506 Attosecond Spatial Control of Electron Wavepack-etsMarkus Kitzler



Time ID ii: QuantuM inforMationChair: Peter Rabl, TU Wien

13:30 511 Photonic time-energy entangled qudits from vari-ous discretization schemesAndré Stefanov

13:45 512 Information-theoretic noise and disturbance uncer-tainty relations for qubits studied in neutron spin measurementsBülent Demirel

14:00 513 A single-photon Ramsey-interferometerSven Ramelow

14:15 514 Exotic entanglement with twisted photonsMehul Malik

14:30 515 Improvement of the polarized neutron interferom-eter setup demonstrating violation of a Bell-like inequalityHermann Geppert

14:45 516 Twisted photon entanglement through turbulent air across ViennaMario Krenn

15:00 517 Coherent controlization in superconducting qubitsNicolai Friis


iii: fundaMEntal PhySicS, ExPEriMEntal MEthodSChair: Markus Arndt, Uni Wien

16:30 521 An atomic hydrogen beam to test ASACUSA’s ap-paratus for antihydrogen spectroscopyMartin Diermaier

16:45 522 Quantum diffraction an ultra-thin gratings: the role of a permanent dipole momentChristian Knobloch

17:00 523 Coherent coupling of distant nitrogen-vacancy en-sembles via a superconducting quantum busThomas Astner

17:15 524 Cooling, lasing and PT-symmetry breaking phe-nomena with nitrogen-vacancy centers in diamond nanoresonatorsPeter Rabl

17:30 525 Anharmonic magnetic response of magnetic nano-particles detected by atomic rf magnetometrySimone Colombo

17:45 526 A hybrid sensor based on nitrogen-vacancy center in diamond and piezomagnetic film for nanoscale stress measurementPhani Peddibhotla

18:00 527 Silicon-Nitride Integrated Source of Narrowband Entangled Photon-PairsSven Ramelow

18:15 528 Thin-disk laser multi-pass amplifierKarsten R. F. Schuhmann



Time ID iV: cold atoMS / MattEr waVESChair: Wolfgang E. Ernst, TU Graz

14:00 531 Detection of non-locality in a Bose-Einstein con-densateBaptiste Allard

19


14:15 532 A cold source for matter-wave interferometry with polypeptidesPhilipp Geyer

14:30 533 Observation of a quantum Cheshire Cat in a matter-wave interferometer experimentTobias Denkmayr

14:45 534 Shaping arbitrary light potentials for matter-wave optics experimentsMario Rusev

15:00 535 Matter-wave diffraction at the physical limitChristian Brand

15:1516:30 Coffee BreakTime ID V: MESoScoPic and hybrid SyStEMS

Chair: Markus Koch, TU Graz17:00 541 Suppression of decoherence through spectral hole

burning in a hybrid quantum systemAndreas Angerer

17:15 542 Sympathetic cooling and self-oscillation in a hybrid atom-membrane systemAline Faber

17:30 543 Alkali Rydberg series on helium droplets: Screen-ing effects of a nanosized helium dielectricWolfgang E. Ernst

17:45 544 Cavity-assisted manipulation of freely rotating sili-con nanorods in high vacuumStefan Kuhn

18:00 545 Spectral Hole Burning for Long Coherence Times in Hybrid Quantum SystemsStefan Putz

18:15 546 Spectral engineering in hybrid quantum systems with collectively coupled spin ensemblesDmitry Krimer


ID atoMic PhySicS and QuantuM oPticS PoStEr

561 Characterization of relaxation times in a buffer-gas Rb va-por cell for high-performance Rb atomic clocksMohammadreza Gharavipour

562 Cavity cooling nanoparticlesJames Millen

563 Coulomb explosion of multiply charged helium-nano-drop-letsLorenz Kranabetter

564 Contribution of parametric amplification of x-rays in high harmonic generationJozsef Seres

565 Ultracold atoms on a superconducting atomchipFritz Diorico

566 On Violating Local Realism with Bell's InequalityMarissa Giustina

567 Adaptive multifrequency light collection by self-ordered mobile scatterers in optical resonatorsValentin Torggler

568 Photon Diagnostics at SwissFELPavle Juranic

569 Testing the foundations of quantum mechanics with multi-path interferometersThomas Kauten

570 Resonance tuning with asymmetric metamaterialsMoritz Wenclawiak

571 Coherent manipulation of non-classical motional statesSandrine van Frank

572 Quantum Experiments at Space ScaleThomas Scheidl

573 Quantum Imaging with undetected photonsGabriela Barreto Lemos

574 Rb-based Stabilized Laser at 1572 nm for CO2 monitoringWilliam Moreno

575 A VUV frequency comb for high-precision spectroscopy of an optical nuclear transition of Thorium-229Georg Winkler

576 Quantum Interference and the Degree of Polarization of a Light BeamMayukh Lahiri

577 Characterizing the output state of a synchronously-pumped optical parametric oscillator - application to cluster state quantum computingWilliam Plick

578 Atomic self-ordering in a ring cavity with counterpropagat-ing pump fieldsStefan Ostermann

579 Nanowire quantum dot moleculesTobias Huber

580 Towards multiple phase measurements of a single pair of Bose-Einstein condensatesMira Maiwöger

581 Swiss made Positrons and PositroniumPaolo Crivelli

582 Advances in semiconductor waveguide characterizationBenedikt Pressl

583 Quantum Interference Fringes Controlled with Non-interfer-ing PhotonsArmin Hochrainer

584 Coherence and degree of time-bin entanglement from quantum dotsMax Prilmüller

585 Experimental Creation and Verification of Multi-Partite High-Dimensional EntanglementManuel Erhard

586 InAs/AlSb terahertz quantum cascade laserMartin A. Kainz

587 Fast Production of Correlated He* Atom PairsMichael Keller

588 Probing Ultracold Quantum Gases with HBT and higher-order Correlation MeasurementsRugway Wu

589 Tailoring light transport at the nanoscaleFilippo Fratini

590 General description of quasi-adiabatic dynamical phenom-ena near exceptional pointsThomas Milburn

591 Stationary phases of parity-time-symmetric (phonon) laser arraysKosmas Kepesidis

592 Applications of the hybrid quantum system consisting of NV-center spin ensemblesZeliang Xiang

20


Applied PhysicsGeophysics, Atmosphere and Environmental Physics

(combined session)


Time ID coMbinEd SESSionChair: Stéphane Goyette, Uni Genève

13:30 601 Fully Consistent Finite-Strain Landau Theory for High-Pressure Phase TransitionsAndreas Tröster

13:45 602 Modeling the Absorption of Microwaves in Multi-component RockRonald Meisels

14:00 603 Reactions of Nitrogen Oxides With Hydrated IonsChristian van der Linde

14:15 604 A bi-functional surface emitting and detecting mid-infrared device for sensing applicationsAndreas Harrer

14:30 605 Conductance measurements of individual molecu-lar wiresChristophe Nacci

14:45 606 STED Lithography Below the Diffraction BarrierRichard Wollhofen

15:00 607 Evaluation of insertion loss of noise barriers with special shapesHolger Waubke

15:15 END15:30 Coffee Break

ID aPPliEd PhySicS, gEoPhySicS, atMoSPhErE and EnViron-MEntal PhySicS PoStEr

621 Direct measurement of axial optical forcesMartin Bawart

622 Covalent bond ruptures in single molecule force spectros-copyFlorian Berger

623 Electroluminescence and photovoltaics in two-dimensional semiconductorsLukas Dobusch

624 Dual-color electronically controlled terahertz time-domain spectroscopyVincent Paeder

625 Investigation of tannin-furanic rigid foams by multi-wave-length Raman spectroscopyAndreas Reyer

626 The Enigma Thermochromic Behavior in Tetraalkyle Disti-bines (R4Sb2)Andreas Reyer

627 Investigation of structural phase transition in the clinopy-roxene-type structure of CaCu1-xZnxGe2O6 with Raman spec-troscopyAndreas Reyer

628 Photodissociation of ionized Leucine EnkephalinAndreas Herburger

629 Interaction of sodium iodide clusters with small hydrocar-bonsNina Bersenkowitsch

630 Ultrafast dynamics in highly doped plasmonic oxidesWolfgang Eder

631 Modeling of contact erosion for high voltage circuit break-ersFrank Kassubek

632 Sensitivity of surface interactions in a Single-column At-mosphere-Lake model: a case studyStephane Goyette

633 Frequency noise and stabilization of quantum cascade la-sersKutan Gurel

634 The Photon Single Shot Spectrometer used at the Swiss-FELJens Rehanek

635 Using lensed fibers for stimulating ex-vivo retina: simula-tion and measurement resultsAmir Tavala

636 STED Lithography with Functional ClustersJaroslaw Jacak

637 Effective Perrin Theory for a Liquid of Infinitely Thin Brown-ian NeedlesSebastian Leitmann

Plasma Physics


Time ID PlaSMa PhySicSChair: Stephan Brunner, EPFL

16:00 651 Experimental and numerical study of Niobium coat-ing by DC-magnetron and bias diode sputteringThibaut Richard

16:15 652 Influence of high magnetic field on plasma sputter-ing of ITER First MirrorsLucas Moser

16:30 653 Morphological Changes of Tungsten Surfaces by Low-Flux Helium Plasma Treatment and Helium In-corporation via Magnetron SputteringLaurent Marot

16:45 654 Feasibility study for a density-profile reflectometer diagnostic for TCVPedro Molina

17:00 655 Scattering of radio frequency waves by turbulent structures in fusion plasmasOulfa Chellaï

17:15 656 Novel self-consistent linear theory for a gyrotron oscillator based on a spectral approach.Jérémy Genoud

17:30 657 Towards porting a gyrokinetic PIC code on coproc-essor-equipped supercomputersEmmanuel Lanti

17:45 658 Emissive probe of carbon fibres for laboratory plas-masCodrina Ionita

18:00 END; Postersession and Apéro19:45 Public Lecture

ID PlaSMa PhySicS PoStEr

671 A flexible numerical scheme for simulating plasma turbu-lence in the tokamak scrape-off layerPaola Paruta

672 Simulation of the plasma profiles evolution for a tokamak discharge including time varying geometryAnna Teplukhina

673 Al-ZrO2 optical coating for ITER First MirrorZakaria Azdad

21


674 Magnetron-Like Discharges with Permanent Magnet as CathodeRoman Schrittwieser

Biophysics and Medical Physics


Time ID MEdical PhySicSChair: Georg Pabst, Uni Graz

13:30 701 Non-clinical Research at MedAustronThomas Schreiner (i)

14:00 702 DEA to bare and hydrated biomolecular clustersJusuf Khreis

14:15 703 SAFIR: Towards a high-rate capable PET insert for multimodal dynamic imagingJannis Fischer

14:30 704 Ultramicroscopy in neuroscienceNina Jährling

14:45 705 Magnesium from bio-resorbable implants: distri-bution and impact on the bone nano- and mineral structureHelga Lichtenegger

15:00 706 The influence of the topology of reversible cross-links on the mechanics of polymeric chain bundlesSoran Nabavi

15:15 707 Structure - mechanics relationship of cellulose II aerogelsHarald Rennhofer

15:30 708 Photoelectrodes with bio-electronic interfacesArtur Braun


bioPhySicSChair: Giovanni Dietler, EPFL

16:30 711 Molecular chaperones: about pulling, folding, un-folding and energy consumptionPaolo De Los Rios (i)

17:00 712 Techniques for direct imaging of nanoplatforms in the live cell plasma membraneMario Brameshuber

17:15 713 GPI-anchored proteins do not reside in ordered do-mains in the live cell plasma membraneEva Sevcsik

17:30 714 Nano-Confined Polymer Structures for Protein BindingRichard Wollhofen

17:45 715 Asymmetric Lipid Vesicles at Subnanometer Reso-lutionBarbara Geier

18:00 716 Ion-mediated membrane interactions under con-strained and unconstrained conditionsSantosh Prasad Gupta

18:15 717 The separation of racemic mixtures via functional-ized, two-dimensional membranes: A new concept beyond molecular sievingAndreas Hauser

18:30 718 Intermediate-scattering function of a single self-propelled particleChristina Kurzthaler

18:45 719 Coherent deflectometry in a matter-wave interfer-ometer for biomoleculesLukas Mairhofer

19:00 END19:30 Transfer to Dinner20:00 Conference Dinner

ID bioPhySicS and MEdical PhySicS PoStEr

731 A biosensor device based on microwave split ring resona-torsMarkus Wellenzohn

732 Ultra-fast laser microprocessing of medical polymers for cell engineering applicationsJose L. Toca-Herrera

733 DNA origami platform for protein interaction analysisViktoria Motsch

734 Sound Speed Dispersion and Compressibility of Aqueous Lysozyme SolutionsAugustinus Asenbaum

History of Physics


Time ID hiStory of PhySicSChair: Peter M. Schuster, Echophysics

14:00 801 Getting the radiation dose correct: The politics of radiation dosimetry and the role of the IAEAMaria Rentetzi

14:30 802 Fritz Houtermanns and the Age of the EarthWalter Kutschera

15:00 803 Die Universität Innsbruck in baierischer Zeit 1805 – 1814: Physik und angewandte MathematikArmin Denoth

15:30 804 Philip Uffenbachs 'Zeitweiser' published 1598Reinhard Folk

16:00 Meeting of the HoP group members16:30 Coffee Break

Chair: Heinz Krenn, Uni Graz17:00 805 Stefan Meyer and his legacy

Johann Marton

17:30 806 300 Jahre Experimentalphysik an der Universität Wien – die Zeit von 1714 – 1850Franz Sachslehner

18:00 807 100 Years of Physics at the University of ViennaWolfgang L. Reiter

18:30 Concluding RemarksPeter M. Schuster


22


Bei Redaktionsschluß war die Anmeldefrist für Aussteller noch nicht abgelaufen. Wir verzichten daher dieses Jahr an dieser Stelle auf die gewohnte Auflistung der Firmen, die an der Jahrestagung präsent sein werden. Sie finden die Liste zu gegebener Zeit auf der Konferenz- und der SPG-Webseite.

A la fermeture de la rédaction, la date limite d'inscription pour les exposants n'était pas encore échue. Nous devons donc renoncer à publier pour le moment la liste habituelle des entreprises présentes à la réunion annuelle. Vous trou-verez la liste en temps voulu sur le site de la conférence et de la SSP.

Astrophysics


Time ID aStroPhySicSChair: Manuel Güdel, Uni Wien

12:30 -

14:30

ÖGAA General Assembly

15:00 901 BRITE-Constellation: Five nanosatellites for astro-physicsWerner Weiss

15:20 902 The Cherenkov Telescope Array single-mirror small size telescope project: status and prospectsAsen Christov

15:40 903 FACT - Status and ExperienceGareth Hughes

16:00 904 An Excess of Dusty Starbursts at z=2.2Helmut Dannerbauer


aStroPhySicSChair: Helmut Dannerbauer, Uni Wien

17:00 905 Correlation between the UHECRs measured by the Pierre Auger Observatory and Telescope Array and neutrino candidate events from IceCubeAsen Christov

17:20 906 The early evolution of (sub-)solar-mass protostarsEduard Vorobyov

17:40 907 Near-infrared molecular hydrogen emission in pro-toplanetary disks: a high resolution spectroscopy study.Carla Baldovin Saavedra

18:00 908 The impact of X-ray radiation and stellar cosmic rays on the chemical structure of protoplanetary disks around T Tauri stars.Christian Rab

18:20 909 The metamorphoses of Fe and the illusive FeOOdysseas Dionatos


ID aStroPhySicS PoStEr

921 The radiation of M-stars and their impact on phototrophic organismsNicole Zibrid

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the European Physical Journal Special Topics (EPJST), the European Physical Journal H: Historical Perspectives on

Contemporary Physics (EPJH) and the Springer Proceedings in Physics series on behalf of Springer.

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A19

239

Aussteller - Exposants

23


Annual Meetings: This year's Annual Meeting takes place in Wien, see previous pages for details.In 2016 the Annual Meeting will be held in Ticino (USI, Luga-no) in the week of 22 August 2016. It is planned to have a 2 - 3-day conference, starting on Tuesday, and again in col-laboration with CHIPP, MaNEP, and possibly some NCCRs.

Communication: The communication working group of the SPS board started with the modernization of our commu-nication system, like e.g. the creation of a Newsletter and upgrading of the website, defining the requirements and the functionalities needed. The Newsletter will come in addition to the "SPG Mitteilungen", using mailing lists for distribution.

Students: The EPS has developed a structure for the stu-dents, the EPS “Young Minds”. A contact has already been established between the SPS Young Physicists Forum (YPF) and the EPS “Young Minds”. Presently, the YPF is preparing a meeting in Bern for beginning of October 2015 for students from all over Switzerland.

Teachers: Teacher event at PSI: The SPS organized a training for physics teachers of secondary school for the first time at the Paul Scherrer Institute in November 2014 on "Moderne Aspekte der Physik kondensierter Materie". The 24 partici-pants from canton schools from Sargans to Brig completed an extensive, two-day program of presentations on current research topics, visited the large research facilities at PSI like the Spallation Neutron Source SINQ and the student laboratory iLab and discussed current topics in physics edu-cation.Commission Romande de Physique (CRP): after a very suc-cessful course for teachers on Energy in September 2014 organized by the CRP with about 70 participants, the CRP prepares a course on Atmospheric Physics (Champéry, 22-25 Sept.). With its network, the SPS is aiding in finding speakers for this course.Teachers also demand scientific and technical conferenc-es at Gymnasiums. This can be set up using the existing scheme of a full day event with many conferences, namely the TecDays infrastructure of SATW. Teachers are further-more searching for godfathers for the "Travaux de maturité". For this purpose, they can profit of the enrolment-list active on the SCNAT website.There is an ongoing proposal to have a permanent repre-sentative of the teacher association VSMP (Verein Sch-weizerischer Mathematik- und Physiklehrkräfte) at our board meetings.

Statement on Physics and Economy: With the financial support of SCNAT and its platform MAP, a report based on the EPS statement on Physics and Economy will be pre-pared and adapted on Physics and Economy in Switzerland. This report should contain the facts and figures (statistical data) important to politicians and policy makers, but also to students. In addition to the EPS statement mainly focusing on the physics and economy relation, the Swiss version will thus also focus on the enthusiasm for physics and on the role of physics as a science in Switzerland.

Actions in common with SATW: Both societies want to intensify their cooperation. SPS can inform SATW about newest results in Applied Physics which are mature enough for further industrialization, especially for Swiss High-Tech-industries. On the other side, SPS may profit from the wide spread SATW network to industry to better access physi-cists in industry, and from their very successful activities to motivate young people to study engineering sciences. A small group of board members from both societies met in June 2015 to discuss further actions.

Annales Henri Poincaré: "Helvetica Physica Acta" was the Journal of Mathematical Physics, merged in 2000 with the Annales of the Institute Henri Poincaré (Springer Publ.) and became Annales Henri Poincaré (AHP). The SPS and the Institute Henri Poincaré own this journal jointly. The pub-lisher proposed to change the contract with a fixed benefit of 20’000 €/year to the owners. This contract only contains the profit share but not the loss (no responsibility for SPS). This benefit can only be used as a reserve or for the develop-ment of the journal and for matters related to mathematical physics. Suggestions to that effect can be made to the AHP board. The Committee agreed to the new contract, which appears to be satisfactory, and was signed by the President.

SFP: Contacts developed by our president with the Société Française de Physique (SFP) led to a Swiss participation in the jury of the Olympiades de Physique de France with a board member and an organizational member of the Swiss Physics Olympiad. The physicists at the French Olympiades mentioned that teachers of the French part of Switzerland are welcome to participate in their activities for teachers. On another level, the creation of a Swiss-French prize is explored.

EPS news: Two members of the board participated in the EPS Energy Group in November 2014. As new EPS presi-dent, Christophe Rossel has started his 2 years term begin-ning 2015. EPS is developing “EPS Historic sites”: a joint EPS and APS ceremony will be held on 14 September to inaugurate a small plaque on the Einstein House, with par-ticipation of the SPS Board.

International year of Light, IYL2015: SPS and Swisspho-tonics are Gold sponsors of IYL2015. The SPS plays the role of a connecting point for the local organizers (Bernhard Braunecker, [email protected]). Three members of the board have participated to the opening ceremony 19-20 January at UNESCO in Paris.

IUPAP: The operation of making proposals from Switzerland for new members of IUPAP Commissions be the President was well received with a large number of them accepted.

Antoine Pochelon, SPS Secretary

News from SPS Committee meetings (Fall 2014 - Spring 2015)

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In Memoriam Hans Schmid (1931 - 2015)Hans Schmid, Professor Emeritus at the Faculty of Science of the University of Geneva passed away on Thursday, April 2. He was a member of the Swiss Physical Society since 1968.

Hans Schmid was born on January 11, 1931 in Reichenberg (Liberec) in the then German speaking part of the present Czech Republic. In 1945 he moved with his fam-ily to Innsbruck. He studied at the Techni-cal University Graz, where he received his doctoral degree in inorganic physical chemistry in 1955. After two years as re-search assistant in the Austrian aluminum in-dustry, he moved in 1957 to the Battelle

Research Laboratories in Geneva, where he worked on the synthesis and physical properties of ferroelectric and fer-roelastic materials, mainly with a view to application in the fields of heat detection, display and data storage. This re-search culminated in 1964 in the synthesis of single crystals of the boracite Ni3B7O13I, the first material that was found to be simultaneously ferroelectric, (weakly) ferromagnetic and ferroelastic. Together with Dr. E. Ascher, he showed that in this boracite the spontaneous electric polarization can be switched by a magnetic field and the spontaneous magnet-ization by an electric field. Hans Schmid presents a very lively account of this discovery in [1], mentioning the collab-orators that contributed to the success as well as the many obstacles he had to overcome for gaining financial support to continue his research. In 1973 he organized and chaired in Seattle (USA) the first international conference on "Mag-netoelectric Interaction Phenomena in Crystals". In 1974 he was appointed head of the "Crystal Physics Section" and in 1976 "Senior Scientist" at Battelle Geneva Research Cent-er. In 1975 he became "Privatdozent" in Crystallography at the Faculty of Science of the University of Geneva.

From 1977 to 1996 he lectured in the Department of Inor-ganic, Analytical and Applied Chemistry of the University of Geneva, first as associate professor and from 1978 as full professor of Inorganic Applied Chemistry, Solid State Chemistry and Materials Science. With Dr. J.-P. Rivera, he set up one of the best equipped laboratories for the study of the magnetoelectric effect and the optical properties of crystals. Together with Rivera, several talented postdocs and PhD students he continued his research on magneti-cally ordered ferroelectrics and ferroelastics and their mag-netoelectric interactions. He was director of the department 1989-1992 and organized in 1993 the second international conference on "Magnetoelectric Interaction Phenomena in Crystals" (MEIPIC-2), which took place in Ascona, Switzer-land. In his over 500 times cited contribution to this confer-ence he coined the term "multiferroic" to describe crystals that show at least two of the three properties ferroelectric, ferromagnetic and ferroelastic [2]. This conference stimu-lated interest in multiferroic materials, which have become a very active field of research.

Hans Schmid successfully continued research also after his emeritation in 1996, especially on multiferroic properties in the perovskite BiFeO3 and in LiMPO4 (M = Fe, Co. Ni). In his introduction to a special journal issue on "Multiferroic mate-rials and heterostructures" [3] he reviews the development and present state of research on multiferroics and looks at its promising future. A list of his publications, updated to May 6, 2013, can be found at:http://www.unige.ch/sciences/chiam/schmid/

The undersigned got to know Hans Schmid during their common time at Battelle. He is very grateful to him for many valuable research proposals and for being invited to help organizing MEIPIC-2. He likes to remember Hans Schmid as a most helpful, generous, fair and friendly colleague. Thanks are due also to Dr. Jean-Pierre Rivera for his unfail-ing help in preparing this obituary.

Hans Grimmer, Paul Scherrer Institut

[1] H. Schmid, "The Dice-Stone, der Würfelstein: Some personal souvenirs around the discovery of the first ferromagnetic ferroelectric", Ferroelectrics 427 (2012) 1-33.[2] H. Schmid, "Multi-ferroic magnetoelectrics", Ferroelectrics 162 (1994) 317-338.[3] H. Schmid, "Preamble", Comptes Rendus Physique, 16 (2015) 141-142.

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Progress in Physics (48)Microstructured crystals of correlated electron systems

Philip J. W. Moll 1,2,3, Bertram Batlogg 3

1 University of California, Berkeley, USA2 Max-Planck-Institute for Chemical Physics of Solids, Dresden, Germany

3 ETH Zürich, Switzerland

Introduction

When novel classes of materials are discovered that capture the interest of the condensed matter physics community, such as for example the iron-based high temperature super-conductors in 2008 [1], the first experimental step towards understanding their physics is to establish their basic physi-cal properties. Unfortunately these initial measurements are inevitably plagued by materials shortcomings, such as only minute crystal size, compositional inhomogeneity or presence of parasitic phases. Quite often, the pioneering measurements are later superseded by results on large and compositionally homogeneous crystals as the product of ex-tensive synthesis efforts.

This traditional and time consuming approach can now be supplemented thanks to new tools developed for the mi-cro- and nanosciences. Micro-analysis and –manipulation methods may be used to identify, separate and extract even micron-sized grains of high phase purity from the powder products of the first synthesis. We have developed and employed high-precision methods based on a Focused Ion Beam (FIB), mainly, mainly used in the semiconductor in-dustry, as powerful tools to fabricate single-crystal micro-structures from small grains of correlated electron com-pounds. The shape and electrical layout of the samples are tailored with sub-micrometer precision in order to tackle a particular scientific question.

When such small structures are prepared, the FIB tech-nique is used in two main modes of operation: micro-cutting (milling) and deposition of electric contacts. The first mode starts with cutting a regular shape suitable for electric trans-port or micro-magnetic measurements out of a crystalline grain. Ga2+ ions are accelerated to 60 keV and focused to a nm-sized beam-spot on the target material. The focus spot

can be precisely positioned on the sample surface where it locally removes the sample material. The sample may be rotated in situ around all axes and thus a properly oriented rectangular slab can be carved from any oddly-shaped crys-tallite. This pre-cut sample is then transferred onto a sub-strate with lithographically prepared contact pads.

In the second mode of operation, electric contact is made to this pre-cut slab. A metal-organic precursor gas contain-ing Pt is introduced into the chamber and adsorbes onto the surface. The impinging ion beam destroys the organic molecule, binds the platinum to the surface and evaporates parts of the organic compounds into the chamber vacuum. Over time, the irradiated area is covered by a metallic film consisting of about 45% platinum, 50% carbon, and 5% gal-lium from the beam [2]. Alternatively, superconducting tung-sten-based films with a Tc ~6 K can be deposited and open a new path to design superconductor-quantum material struc-tures such as proximity-effect devices or phase-coherent loops with unconventional superconducting segments. This mask-less contacting technique usually leads to low contact resistances as the energy of the ion beam typically leads to the destruction of any potential surface barrier such as an oxide layer. In the final step, the sample is again milled into any shape desirable for a transport experiment such as multiple four-point structures along any selected crystal orientation, or a Hall-effect geometry. A few examples of the variety of shapes and sizes are shown in Figure 1.

(V2Sr4O6)Fe2As2: A new class hosting intrinisic Joseph-son junctions

The discovery of the iron-based superconductors as the second class of high-Tc materials after the cuprates opened a new path to deepen and expand concepts about high-temperature superconductivity by comparing and contrast-

Figure 1 : Example of Focused Ion Beam microstructured crys-tals. a) Resistivity anisotropy device made from the heavy-fer-mion superconductor URu2Si2. b) Iron-based superconductor

SmFeAs(O,F) with voltage probes every 3 µm to search for doping inhomogeneity. c) phase-coherent superconducting loop between LaFeAs(O,F) crystal (purple) and FIB-deposited lead (red).

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ing these two distinct classes of materials. Both are lay-ered compounds with pronounced electronic anistropy, and highlight the apparent importance of low-dimensionality or layeredness for high transition temperatures. In those cu-prates with most pronounced electronic anisotropy the su-perconducting coherence length perpendicular to the lay-ers is well known to be shorter than the interlayer distance, forming Josephson junctions within the crystal lattice. This intrinsic Josephson coupling is in many ways similar to that in artificially grown Josephson junctions. In particular, an ac-Josephson effect is observed when a constant voltage is sustained across a junction, leading to an oscillation of the relative phase between adjacent layers with a frequency given by the Josephson constant KJ = 2e/h ≈ 483.6 GHz/V. This natural frequency range around 100 GHz - 1 THz is also interesting from a practical point of view as applications based on the intrinsic Josephson effect in cuprates have been shown to effectively generate radiation in this techno-logically important frequency range [3].

With the advent of iron-based superconductors as another family of anisotropic, layered high-Tc materials [4–7], the investigation of their potential for THz applications shifted into focus as well. The most anisotropic Fe-superconduc-tors consist of FeAs layers separated by a double-layer of Sr2VO3. Even as this insulating layer is comparatively thick (0.8 nm), the electronic anisotropy remains moderate (γ ≈ 51) and suggest possible Josephson coupling. Unfortunate-ly, the growth of large-scale single crystal of such a chemical complexity proves very difficult. Using the FIB technique, we have successfully identified a single crystal grain of high quality within a larger piece, extracted it and fabricated it into the microstructure optimized for four-point resistance measurements shown in Figure 2 [8].

If a magnetic field is applied parallel to the FeAs-planes, in-plane vortices of Josephson character form in-between adjacent layers. Unlike previous samples made from macro-scopic crystals, this microstructure was of such high crystal quality that the vortices themselves form a regular lattice with a lattice spacing given by the applied magnetic field. Whenever the vortex lattice is commensurate with the crys-tal lattice, i.e. the vortex lattice vector is an integer multi-ple of the c-axis unit cell size of the (V2Sr4O6)Fe2As2 crystal structure, the configuration is stable and the critical current reaches a maximum. The periodicity is linked to the crys-tal structure and can be well explained quantitatively by the theory developed for the intrinsic Josephson effect in the cuprates. Thereby we were able to show that the intrinsic Josephson effect exists in iron-based superconductors. In the future, we plan to investigate the efficiency of the emis-sion of THz radiation from such prepared structures as well as investigate the theoretically predicted peculiarities of the vortex matter that arise from the additional Josephson tun-neling channels expected in these multi-band superconduc-tors. In particular, study of the Leggett-mode excitation in the vortex system may be possible [9,10].

Microanalysis

It is not always the case that the experiment itself provides such clear evidence of the crystallinity and phase purity as the previous example in (V2Sr4O6)Fe2As2. In particular com-plex materials tend to form other stable compounds as impu-rity phases besides the desired phase in the growth product. These can be mixed into a piece of material on the micron scale, and thus parts of such a microstructure may consist of a different composition than the material of interest. We are thus exploring for new ways to confirm the crystal struc-ture and composition within a microstructure in collaboration with the group of James Analytis at the University of Califor-nia, Berkeley, and the Advanced Light Source (ALS) at the Lawrence Berkeley National Lab (LBNL). In particular, the high luminocity of X-Ray radiation now available from syn-chrotron sources allow fast X-Ray-diffraction experiments with sub-micrometer spot sizes. Figure 3 shows recent re-sults of micro-diffraction experiments performed on a FIB prepared microstructure of the Dirac-semimetal Cd3As2. A scanning micrograph map of the crystal quality and lattice parameters within the electrically active regions between the voltage contacts can be obtained with high special reso-lution.

Figure 2 : Intrinsic Josephson Junctions in a FeAs-based super-conductor. (a) Microstructured crystallite and (b) crystal structure of (V2Sr4O6)Fe2As2. (c) Stable vortex configurations at integer numbers per double layer, that quantitatively explain the periodic modulations of the critical current jc(H) shown in (d).

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Figure 3 : A FIB prepared microstructure seen in different ways: SEM image, X-Ray absorption map and diffraction pattern. Local crystallographic analysis can clarify the phase and crystal quality

of the actual micron-sized crystal piece under investigation and thus exclude extrinsic effects such as parasitic phases.

With these recent advances in microstructure fabrication and analysis experiments probing their electronic properties on the micron-scale in as-grown materials become possible that now complement experiments based on thin-films. Ad-vances in material research are necessary to address tech-nological challenges, from energy to information technology, yet understanding the behavior of these new materials on the sub-micron length scale at which they will be implement-ed into devices is equally important. High quality thin-film growth is an essential step for the eventual introduction of novel materials into technology, however its development is a time and cost intensive endeavor. Focused Ion Beam microstructuring, on the other hand, is a simple and fast process that is routinely adapted to new materials within days. Therefore this technique is well suited to bridge the gap between the forefront of materials science, fundamental condensed matter physics research and applications.

We thank our colleagues R. Puzniak, K. Rogacki, J. Karpinski, N. D. Zhi-gadlo, S. Galeski, J. Reuteler, K. Kunze, P. Gasser, F. Balakirev, B. Zeng, L. Balicas, E. Bauer, F. Ronning, R. McDonald, N. Nair, T. Helm, A. C. Potter, I. Kimchi, A. Vishvanath, J. Analytis, N. Tamura, X. Zhu, P. Cheng, H.-H. Wen for their important contributions.

References

[1] Takahashi, H. et al. Superconductivity at 43 K in an iron-based layered compound LaO(1-x)F(x)FeAs. Nature 453, 376–8 (2008).[2] Langford, R. M., Wang, T. X. & Ozkaya, D. Reducing the resistivity of electron and ion beam assisted deposited Pt. Microelectron. Eng. 84, 784–788 (2007).[3] Ozyuzer, L. et al. Emission of coherent THz radiation from superconduc-tors. Science 318, 1291–3 (2007).[4] Moll, P. J. W. et al. High magnetic-field scales and critical currents in SmFeAs(O, F) crystals. Nat. Mater. 9, 628–633 (2010).[5] Moll, P. J. W. et al. Critical Current Oscillations in the Intrinsic Hybrid Vortex State of SmFeAs(O,F). Phys. Rev. Lett. 113, 1–5 (2014).[6] Jaroszynski, J. et al. Upper critical fields and thermally-activated trans-port of Nd(O0.7F0.3)FeAs single crystal. Phys. Rev. B 78, 174523 (2008).[7] Moll, P. J. W. et al. Transition from slow Abrikosov to fast moving Josephson vortices in iron pnictide superconductors. Nat. Mater. 12, 134–8 (2013).[8] Moll, P. J. W., Zhu, X., Cheng, P., Wen, H.-H. & Batlogg, B. Intrin-sic Josephson junctions in the iron-based multi-band superconductor (V2Sr4O6)Fe2As2. Nat. Phys. 10, 644–647 (2014).[9] Ota, Y., Machida, M. & Koyama, T. Macroscopic quantum tunneling in multigap superconducting Josephson junctions: Enhancement of escape rate via quantum fluctuations of the Josephson-Leggett mode. Phys. Rev. B 83, 060503 (2011).[10] Leggett, A. J. Number-Phase Fluctuations in Two-Band Superconduc-tors. Prog. Theor. Phys. 36, 901–930 (1966).

The basic steps of the FIB technique

The Focused Ion Beam (FIB) is an imaging and machin-ing tool with sub-µm precision, commonly used in materi-als science, physics, biology and semiconductor industry. Most machines use Ga ion beams that can be raster-scanned across the surface. The impacting ions interact with the target and locally sputter the material with high spatial resolution, rendering the FIB a versatile tool for mask-less microstructuring. In addition, a variety of met-alcontaining precursor gases can be introduced into the chamber (most common are Pt, C, W). The ion beam interaction releases the metal ion from the organic gas molecule, leading to the growth of thin, conductive films.

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Progress in Physics (49)Cantilever based Biophysics

Sandor Kasas 1,2 and Giovanni Dietler 1

1 Laboratoire de Physique de la Matière Vivante, EPFL, 1015 Lausanne2 Département des neurosciences fondamentales, Université de Lausanne, Rue du Bugnon 9, 1005 Lausanne

Biophysics is the branch of physics that specifically address-es the challenges posed by the biological matter at large and aims at quantitatively describing biological phenomena. It is difficult to precisely define which are the domains of biophysics, but we can say that it concerns all elements of the biological matter starting at the level of the atom up to the behavior of flocks of birds or fishes: the length and time scales involve many orders of magnitude. Length scales span approximately 10 orders of magnitude from the Ång-ström up to the meter, while the time scales are even more excessive, namely they go from molecular times up to years spanning from picoseconds up the 100-1000 years (the life span of certain living organisms): approximately 22 orders of magnitude. Biophysics applies the general principles of physics in order to understand the biological matter, experi-mentally as well as theoretically. From the preceding lines, it is clear that biophysics has to encompass a large set of techniques and theoretical tools, phenomena and of course all the variety of biological objects.

In the present article we will limit our excursion into biophys-ics to the application of levers (or micromechanical devices) in biophysics, although it is clear that all other fields of bio-physics have substantially progressed because of new the-oretical and experimental tools or because of newly avail-able biological techniques.

Local probe microscopy was born in 1981 (Scanning Tun-neling Microscope) and 1986 (Atomic Force Microscope). We would like to circumscribe the present article to the field of imaging, of manipulating at the level of single molecules or the use of micromechanical devices. The IBM Labora-tory in Rüschlikon has made the most fundamental contribu-tions in the invention of these two instruments and related techniques like the scanning near-field optical microscope. And Switzerland, through the laboratories in different institu-tions (to mention IBM Rüschlikon and University of Basel), has over-proportionally contributed to the rise of these tech-niques. The characteristics of the AFM allow interrogating biological matter at the single molecule level.

Why are single molecule experiments relevant for the un-derstanding of the basic biological processes? Lets divide the science world in two parts by the trade of their actors: on the one side "sociologists", on the other side "psychia-trists". "Sociologists" will collect data on the whole society and study the collective behaviors. "Psychiatrists" interro-gate one single individual for the sake of understanding his/her behavior and his/her inner functioning. The latter way of investigation is what single molecule biophysicists are aim-ing at. From the realm of the millions, billions copies of a bio-logical molecule, one is selected and followed over an entire cycle of its activity. Many of these molecules are studied and a general behavior is extracted with the intended goal

of extrapolating from this few hundreds of detailed traces to the general behavior of billions of molecules, but with the advantage to have insight into the exact functioning from the single molecule interrogation. Bridges between the detailed behavior and structural information at the atomic level are then built and a model of the functioning of a biological mol-ecule is then proposed. On the other side, solution experi-ments on bulk samples are analogous to "sociologists" who try to understand from the average the behavior of a collec-tion of individuals, but only average quantities are collected. Both camps have their importance in biophysics.

We will present here some applications coming from our laboratory in which levers, for example in an Atomic Force Microscope, are used. We are very well aware that many other laboratories have made important contributions. The imaging and single molecule capabilities of the AFM micro-scope are exceptionally versatile and very well adapted to biology since the instrument can image biological samples with molecular resolution (nanometer or better) in physi-ological fluids.Binnig et al. [1] developed the atomic force microscope in 1986 to image non-conducting sample’s surfaces at high lateral and vertical resolution (see Figure 1). The instrument basically consists of a sharp tip fixed at the end of a very soft cantilever. The tip is brought close to the sample and the deflection of the cantilever, caused by the interaction forces between tip and surface, is detected by a laser beam reflected from the cantilever and impinging on a photodiode.

Imaging with the AFM

In order to obtain an image of a sample’s surface, the tip scans over the surface as illustrated in Figure 1. The minute deflections of the cantilever are recorded and used to build a topographical image of the sample’s surface as depicted in Figure 2. The resolution of the instrument is astonishing high, up to 0.1 A in the axis perpendicular to the surface.In addition the instrument can indifferently image samples

Figure 1: The AFM tip scans the surface of the sample and the deflection of the lever corresponds to the topography of the sam-ple. An image of the sample can be reconstructed when the tip is scanned over the entire sample’s surface. The calibrated photodi-ode response (upper panels) is used to determine the cantilever's deformation.

AB

AB

AB

AB A

BA

B

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in air, vacuum or liquid media. This last possibility made the instrument very popular among biophycisists since it permits the observation of living sam-ples in nearly physiological conditions. The possibility to exchange liquids in the analy-sis chamber during observation paves the way to explore dy-namical phenomena involving proteins, cells, etc. Novel ultra-rapid AFMs permit even high speed imaging of single mole-cules and proteins with rates up

to 100 frames per second [6]. The instrument can also be used to explore the mechanical properties of the sample at almost a nanometric resolution. The AFM tip is pushed into the sample and by monitoring the deformation of the canti-lever one can obtain an indentation curve from which elastic properties of the sample can be deducted. The schematic of such a measurement is depicted in Figure 3.

By repeating this indentation procedure all over the sam-ple’s surface one obtains an elastic map that can be used to "paint" the 3D images obtained by the classical imaging mode of the microscope.

Figure 4 shows such a picture. In this case a rat hippocam-pal nerve cell was grown on a glass substrate and indented all-over its surface by the AFM tip. The calculated elastic properties were eventually coded in false colors that overlay the topography of the cell.

It was also demonstrated that the AFM could be used to as-sess the affinity between single molecules [2]. In this type of measurements one molecular species is attached onto the tip and another one onto the substrate. By lowering the AFM tip close to the substrate, the two molecular species can interact, while during the retraction of the tip the two molecules will be put under tension. If the retraction proc-ess continues the bond between the two molecules ruptures and the rupture force can be determined. Such an experi-ment is schematized in Figure 5.

Multi-parametric experiments exploit the fact that the AFM lever is a force sensor. For example, Figure 4 was acquired with a protein (aerolysine) attached onto the AFM tip. The spots where protein-protein interactions occurred (i.e. where aerolysine interacted with some specific protein bound to the hippocampal nerve cell membrane) unbinding events (like in Figure 5) were detected and labeled on the figure with red arrows. This case illustrates the AFMs capacity to simultaneously record topography, mechanical properties as well as specific protein-protein interactions.

A novel application of the AFM consists in depositing the sample to be explored directly onto the cantilever. Gerber and collaborators have exploited this to construct for exam-ple an electronic nose [3].Our group has recently demonstrated that by randomly de-positing living organisms such as bacteria or single mam-malian cells onto AFM cantilevers one can assess their metabolic state simply by observing the cantilever dynamic deflection that they induce while alive. As soon the sample dies, the oscillations stop. The origin of these oscillations is still unclear, however we could evidence the relationship between the metabolism and the observed oscillations [4].

Since all the bacterial species that we have tested up to now (about 20) induce cantilever oscillations, we recently sug-gested that this technique could be very useful to explore bacterial resistance to antibiotics. The method is incompara-bly faster than the traditional technique since it gives results in a timeframe of minutes instead of days or weeks (see Figure 6).

Figure 2: Topographical height image of a circular double stranded DNA on a mica surface. Scan size 1,5 x 1,5 µm. (Courtesy G. Witz)

Figure 3: Measurement of the mechanical properties of a sample by AFM. If the sample is soft, indentation occurs and the shape of the force curve is can be used to compute the sample’s Young modulus.

hard soft

Figure 4: Axon of a mouse hippocampal nerve cell as seen by AFM. The stiffness of the cell as calculated after AFM tip indenta-tion into the sample (white color represent the stiff substrate, the green color represents low elastic modulus parts of the cell body). The arrows indicate spots where binding-unbinding events were recorded (see below in the text). (Courtesy C. Roduit)

Figure 5: By attaching one molecular species onto the tip and an-other one onto the sample it becomes possible to determine their interaction forces. The kink (white arrow) that appears in the force curve (upper panels), indicates an unbinding event between the two molecules.

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Figure 7 depicts the results of a typical experiment in which bacteria were deposited on a cantilever and its oscillations were recorded as a function of time and chemicals to which the microorganisms were exposed. The histograms show the variance of the recorded signal. As one can notice the cantilever oscillations dramatically decrease when an anti-biotic is introduced into the analysis chamber.

Encouraged by these results, we recently suggested to send such a device onto Mars or any extraterrestrial body to track possible living extraterrestrial organisms. The advantage of such an instrument is its lightweight and its independence towards the chemistry of the putative extraterrestrial organ-isms [5].

Bibliography

[1] G. Binnig, C. F. Quate, Ch. Gerber, Atomic Force Microscope, Phys. Rev. Lett., 56 (1986) 930-933.[2] E.-L. Florin, V. T. Moy, H. E. Gaub, Adhesion Forces Between Individual Ligan-Receptor Pairs, Science, 264 (1994) 415-417.[3] H. P. Lang, J.-P. Ramseyer, W. Grange, T. Braun, D. Schmid, P. Hun-ziker, C. Jung, M. Hegner and Ch. Gerber, An Artificial Nose Based on Microcantilever Array Sensors, Journal of Physics: Conference Series 61, (2007) 663–667.[4] G. Longo, L. Alonso-Sarduy, L. Marques Rio, A. Bizzini, A. Trampuz, J. Notz, G. Dietler and S. Kasas, Rapid detection of bacterial resistance to antibiotics using AFM cantilevers as nanomechanical sensors, Nature Nanotechnology, 8 (2013) 522-526.[5] S. Kasas, F. S. Ruggeri, C. Ben Adiba, C. Maillard, P. Stupar, H. Tournu, G. Dietler, and G. Longo, Detecting nanoscale vibrations as signature of life, PNAS, 112 (2015) 378–381.[6] N. Kodera, D. Yamamoto, R. Ishikawa, T. Ando, Video imaging of wal-king myosin V by high-speed atomic force microscopy, Nature, 468 (2010) 72-77.

Figure 6: A cantilever with no attached organisms onto its surface does not oscillate (upper panels show the cantilever deflection as a function of time). As soon as living organisms (bacteria or mam-malian cells, in red on the lower middle panel) are attached onto its surface and the analysis chamber is immersed it into a nourishing medium, nanometric scale cantilever oscillations can be detected. Replacing the nourishing medium with a poison (e.g. antibiotic) im-mediately inhibits the oscillations.

Nutrishing medium Poison

Figure 7: Typical measurement for the bacterium E. coli attached to the lever. Top panels: trace of the cantilever’s deflection, total elapsed time 8 min; left before and right after the injection of an antibiotics; bottom panel: variances of the above signals. Scale: +/- 6 nm, time total 8 min. (Courtesy P. Stupar)

Nous n'avions jamais entendu parler de ce tournoi aupara-vant. Les raisons en sont simples : le tournoi est jeune, nous avons participé à sa 7eme édition, et jusqu'alors l'EPFL, chargée de trouver une délégation Suisse, la cherchait ex-clusivement en son sein. Cette année cependant, le comité Suisse de l'International Physicists Tournament (IPT) a dé-cidé d'ouvrir la qualification nationale à toutes les universi-tés helvétiques. Heureusement pour nous, ce changement s'est vu accompagné d'un louable effort de communication. L'information a été activement portée jusqu'à nous par un membre du comité Suisse venu à Fribourg présenter le tournoi.

Nous avons découvert alors un concept assez simple. On nous proposait une liste de problèmes physiques en prin-cipe non résolus et nous avions jusqu'à l'heure du Physics Fight (nom officiel) pour préparer notre solution et nous pré-parer à la défendre envers et contre tout, une heure durant.

Les quatre problèmes qu’il allait falloir résoudre pour la qua-lification nationale étaient intéressants et nous étions d'un naturel volontaire et enjoué. Nous nous sommes donc na-

turellement lancés dans l'aventure. Les problèmes se sont alors montrés plus rétifs à la résolution que nous l'avions initialement espéré, et nous avons commencé à douter de notre capacité à nous imposer lors de cette qualification. Notre moral restait haut cependant et nous avons persé-véré.

En fin de compte, c'est bien notre nature volontaire et en-jouée a fait la différence. En effet, nous étions les seuls en Suisse à être suffisamment volontaires pour former une équipe pour les qualifications.

Comment est-ce possibles que nous ayons été les seuls, en Suisse, à vouloir nous attaquer à ce défi ? Étions nous les seuls intéressés par un voyage rempli de physique en Pologne ? Nous n'en savons rien, mais il semblerait que la peur d'une surcharge de travail due au tournoi soit la princi-pale cause de cette impopularité.

Nous allions apprendre par la suite que cette peur est justi-fiée. Du fait de notre qualification, le nombre de problèmes à résoudre est brutalement passé de 4 à 17, et l'enjeu d'une discrète qualification nationale à celle de la représentation

Une équipe d’étudiants suisses participait à l'International Physicists' Tournament (IPT), Varsovie, 6-11 avril 2015

Benoît Richard, Université de Fribourg

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de notre université face au monde. La réalisation de ces en-jeux nous a frappé une fois la prime euphorie passée. Peu nous importait cependant, nous avions le temps et notre moral brillait toujours au plus haut.

Malheureusement, la fin du semestre arriva vite, de même que nos examens, et que le début du semestre suivant. Nous nous sommes ainsi retrouvés avec bien peu de temps devant nous du fait de notre mauvaise planification. Le tour-noi demande en effet énormément de travail, mais c'est un travail stimulant qui a peu à avoir avec les exercices acadé-miques qui nous sont proposés habituellement.

Quoiqu'il en soit, nous avons au mieux pour nous préparer jusqu'au jour du voyage. Au premier jour de la compétition, nous étions à notre place (principalement grâce à l'étudiante varsovienne qui nous avait été désignée en tant que guide). Nous étions cependant dans l’incertitude, ne sachant pas trop à quoi nous attendre, mais nous étions aussi ravi d'être présents et impatients de découvrir les solutions adverses, autant que de nous y opposer.

La nature des Physics Fight nous est alors apparue plus clairement : tout d'abord une équipe (l'Opponent) défie le Reporter à présenter sa solution à un problème. L'intérêt du défi est d'imposer au Reporter le problème qu'il devra défendre, dans la limite de certaines règles évitant que les mêmes problèmes soient présentés plusieurs fois et avec la possibilité de recours à quelques jokers pour le Reporter. Ce dernier a ensuite 10 minutes pour présenter un rapport de ses travaux théoriques et expérimentaux, et ses conclu-sions. S'en suivent 40 minutes de discussion pendant les-quelles le Reporter défend son travail contre l'Opponent. Vers le milieu de cette discussion, la troisième équipe (le Reviewer) intervient pour lui donner un nouveau souffle et mettre en avant qualités et défauts du Reporter et de son Opponent. Une fois un round terminé, on échange les rôles pour les rounds suivants.

(http://en.wikipedia.org/wiki/International_Physicists%27_Tournament)

De tous les rôles, celui de Reporter est bien sûr le plus éprouvant. On commence dans l'attente anxieuse de notre défi. Anxieux parce que la personne qui devra endosser le rôle du Reporter dans l'équipe est définie par le problème au sujet duquel on est défié. A peine sa présentation ter-minée, on doit subir et répondre aux attaques qui fusent de toute part. Puis, une fois la tempête passée, viennent encore les cruelles questions du jury et la douloureuse at-tente de son jugement, la remise des notes étant elle-même indolore, voire même constructive lorsque les membres du jury prennent la peine de justifier leur avis.

Les phases préliminaires, sous forme de championnat, ont duré deux intenses journées. Au terme de celles-ci, le constat était clair : nous n'irions pas en finale. Notre nature volontaire et enjouée seule ne pouvait suffire à compenser notre préparation défaillante face à nos dix adversaires. Mais même si l'on a parfois pesté d'incompréhension face au jugement du jury, notre neuvième place correspond in-contestablement à notre performance.

Un autre constat était clair, tous les participants que nous avons pu rencontrer ont été extrêmement sympathiques et ce fut un plaisir de débattre avec eux. Un plaisir aussi de profiter avec eux de la journée récréative qui séparait la fin des phases préliminaires de la finale. L’organisation avait en effet aménagé une journée de tourisme à ce moment.

Le lendemain nous avons assisté à la finale. A son terme l'Ukraine a devancé de peu le Danemark, et la France a remporté la médaille de bronze. La qualité des présenta-tions lors de la finale a été inspirante. En effet, les trois présentations étaient de trois styles résolument différents, et nous ont laissé entrevoir le chemin à parcourir pour at-teindre l'excellence, quel que soit l'approche que nous choi-sissions.

C'est avec tout cela en tête, et avec l'intention de participer encore l'année prochaine, que nous avons quitté Varsovie.

La SSP, avec l’aide financière de la plateforme MAP (Ma-thématiques, Astronomie, Physique) de l’Académie SCNAT, soutient dans toute la mesure du possible les tournois et olympiades de physique dans le cadre d’un budget prééta-bli. Toute l’équipe suisse de l’IPT tient à la remercier.

Remise du certificat de participation (de gauche à droite) : Liudmila Voronina (Team Leader), Kevin Kalbermatter, Xavier Richard, Na-tacha Brügger, Remy Messadène, Benoît Richard, Vivien Bonvin (Team Leader et président du comité international), Piotr Podlas-ki (local organizing committee (LOC)), Magda Kuich (LOC), Jan Stefan Bihałowicz (LOC), Note : par Team Leader on entend une personne ayant un master en physique (doctorant, postdoc ou pro-fesseur) qui accompagne l'équipe et qui est censé la coacher. En l’occurrence nous n'en avons pas trouvé à Fribourg et les deux que nous avions nous ont été trouvés par le comité suisse.

Terribles questions du jury: de gauche à droite Ukraine (Reviewer), Danemark (Reporter) et Suisse (Opponent).(photos: Kajetan Chodorowski).

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The Swiss Physics Olympiad (SwissPhO) is organized eve-ry year for students of the gymnasial age. In January, 70 students from all across Switzerland and Liechtenstein par-ticipated in the preliminary round of this competition, which took place simultaneously in different locations (in Lausanne for all the French-speaking pupils, and in Zurich or Bern for the German-speaking ones). The best 20 participants then had the opportunity to follow a special three-day training course offered at the EPFL, and during which basic and in-depth physics knowledge was transmitted. After this, they were ready to participate in the final, which took place on the 21st and 22nd of March at the Neue Kantonsschule Aarau.

When you are following the SwissPhO over a few years, you get the agreeable surprise to find among the organisers the smile of the winners from the past years. This was for in-stance the case of Rafael Winkler and Barbara Roos – both winners of last year’s SPS Prix de la Relève 2014 – present this year among the organisers.

In fact they are involved in this Olympiad since it was fun as participants, and because it is fun again as organisers. Having fun with physics and simply having fun apparently go together. Simon Birrer, a member of the Association of Swiss Physics Olympiad and Co-Chairman of the Interna-tional Physics Olympiad IPhO 2016, noted that the two were not outdone during the training camp at the EPFL: "The par-ticipants were visibly amused and talked late into the night – and not only about physics!" While the participants certainly share an affinity for physics, the fun look of the Scientific

Olympiads motivates them even more. As a matter of fact, many former participants later pursue studies in physics or a physics-related area.

For this year's final, the organizers had prepared some inter-esting experiences, which required patience and accuracy from the competitors. They had, for example, to determine the cooling constant of a plastic bag filled with warm water set in the outside air and then to draw conclusions on the three stages of heat transfer. In a second experiment, the participants had to study the radioactive decay of radon with the help of an ingeniously simple and safe set-up.The contestants also had to solve numerous challenging theoretical problems over the week-end, amongst others about the thermodynamical aspects involved in the cooking of a pizza, the evolution of an oscillating electrical circuit or the behaviour of a particle constrained on the surface of a bowl.

It is not rare for those young students to participate several times over the years, and in different disciplines, not only in physics. Later on, they often become involved as volunteers to help with the preparation of the qualifications or to coach their successors in the competition. This is for example the case of Sebastian Stengele who participated several times successfully with the International Olympiad of Physics and Biology (two silver medals in 2015) and was this year on side of the organisation, presenting one of the practical works at this final. This enthusiasm was also noticed by Pro-fessor Andreas Schilling from the Physics Department of the University of Zurich. In his presentation "Simple problems of physics - are they really so simple?", he urged young people to remain critical and always put the acquired in question.

The two best participants of this year's edition, Linus Geiser and Mattia Humbel, won the Swiss Physical Society "Nach-wuchsförderpreis", "Prix de la Relève". Also a nice surprise for their physics teacher, since they both come from the same class of the Alte Kantonsschule Aarau! With the three other candidates following them, they are among the top five who were awarded gold medals and who will thus have the chance to represent Switzerland at the 46th International Physics Olympiad in Mumbai, India, in July.

In the next couple of years, Switzerland will host two impor-tant international events. First, 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 Olympiads (IPhO) in Zurich in 2016. The organizers will welcome in the host countries Switzer-land and Liechtenstein delegations from about 90 countries and about 900 guests from near and far (www.ipho2016.org, ipho.phy.ntnu.edu.tw).

Second, in 2017 and again in Zurich, Switzerland will be hosting the 6th European Girls' Mathematical Olympiads EGMO (www.egmo.org).

21th Swiss Physics Olympiad, Aarau 2015: five young Swiss gymnasians will fly to the country of Bose and Chandrasekhar

Antoine Pochelon, SPS secretary, and Lionel Philippoz, SwissPhO and UZH

From left to right, Linus Geiser (Suhr AG) and Mattia Humbel (Burg AG), both from Alte Kantonsschule Aarau, first and second respec-tively at the Swiss Physics Olympiad 2015 and winners of the SPS "Nachwuchsförderpreis" (Photos Marco Gerber, Co-Geschäfts-führer, ASSO).

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Bücherecke - Le coin aux livresDavid Cassidy, Gerald Holton et James Rutherford

Comprendre la PhysiquePresses polytechniques et universitaires romandes, Lausanne, nov. 2014, ISBN 978-2-88915-083-0

La physique, une discipline ardue réservée à quelques ini-tiés? Un monde incompréhensible pour qui n’a pas de for-mation en mathématiques? Des théories aussi abstraites qu’hermétiques? Pas forcément! Faire Comprendre la physique, tel est l’engagement des auteurs de ce livre pas-sionnant, quel que soit le bagage scientifique de départ du lecteur. Au terme de ces pages, il aura acquis, sans effort, une solide culture en sciences physiques. Tout spécifique-ment conçu pour un lectorat non scientifique, Comprendre la physique est l’aboutissement du célèbre Project Physics course américain, dont l’objectif est de rendre la physique plus attrayante et accessible à tous, et qui paraît ici pour la première fois en langue française.

Le contenu de ce livre suit le développement historique des idées. Il replace les principaux concepts dans un cadre hu-maniste, il explique l’origine des principes fondateurs, ainsi que les limites auxquelles ceux-ci se sont heurtés.

L’évolution des idées en physique est intimement liée à celle de l’humanité, avec de permanentes influences réci-proques. Ce cours de physique, ancré dans l’histoire, cultive à merveille ce lien. Il contribue de ce fait à une meilleure compréhension de la science et permet d’établir des ponts entre science et société.

Si ce livre a plutôt vocation d’être utilisé dans les classes lit-téraires de niveau gymnasial, il ne s’y limite en rien. En effet, il sera tout aussi bienvenu pour l’enseignement de classes scientifiques, grâce à cette approche large et historique.

D’autre part, ce livre s’adresse tout autant aux adultes qui souhaitent acquérir ou approfondir des connaissances en physique et comprendre l’évolution des idées et des concepts en physique. Ils trouveront là l’occasion de com-bler la formation qu’ils auraient souhaitée trouver au cours de leurs études.

Le livre est divisé en deux grandes parties: la première, Matière et mouvement, qui parcourt la physique classique depuis le monde grec antique jusqu’à la relativité; la se-conde, Champs et atome, qui trace le chemin vers la nais-sance de la mécanique quantique et s’intéresse aux consé-quences de cette nouvelle physique sur le développement d’autres domaines de la physique. Le niveau de mathéma-tique reste assez simple, requérant essentiellement des connaissances algébriques élémentaires. Très didactique et richement illustré, ce cours propose de nombreuses questions d’auto-évaluation en fin de chaque chapitre qui permettent au lecteur de vérifier les connaissances ac-quises. Enfin, en plus de la biographie de l’édition originale en langue anglaise, une sélection de références du champ francophone a avantageusement été ajoutée.

Ce livre présente donc – en un seul livre – une palette de données scientifiques, de réflexions historiques, voire philo-sophiques. C’est pourquoi les enseignants trouveront là de nombreuses pistes pour adapter leurs cours aux besoins de leur auditoire. D’ailleurs, chaque enseignant qui a eu ce cours en main en a loué les qualités, reconnaissant – sou-vent avec enthousiasme – que c’est le livre dont il aurait toujours voulu pouvoir disposer pour préparer ses cours.

Antoine Pochelon

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Meilensteine der Physik (8)Im Folgenden schildert unser Ehrenmitglied Karl Alex Müller seine wissenschaftliche Laufbahn, die 1987 ihren Höhepunkt mit der Verleihung des Physik-Nobelpreises zusammen mit seinem Mitarbeiter Georg Bednorz aufgrund der Entdeckung der Hoch-Temperatur Supraleitung fand.

Der Weg zur Hoch-Temperatur SupraleitungKarl Alex Müller

Die Jahre bis 1968

Mein Weg, der wissenschaftliche und wohl auch insgesamt, war weder geplant noch gewollt. Als Schüler der Evange-lischen Lehranstalt in Schiers (Graubünden) war mein Ziel, die eidgenössische Maturität zu bestehen. Das war inso-fern nicht selbstverständlich, als wir in der vierten Klasse 37 Schüler waren, von denen nur ein Dutzend die Maturi-tät bestand. In den höheren Klassen konnte ich meine in-tellektuellen, mathematisch kombinatorischen Fähigkeiten entwickeln und mein Interesse an den naturwissenschaft-lichen Fächern nahm stark zu, wobei ich allerdings auch die sprachlichen Fächer interessant fand.

Im Studium an der Eidgenössischen Technischen Hoch-schule wollte ich natürlich das Diplom als Physiker beste-hen. Mein Ziel war es, danach in der Industrie zu arbeiten, die nach dem Kriege zunehmend Physiker aus dem Bereich der Halbleiterphysik, der magnetischen Elemente und Kern-physik einsetzte. Nach dem Vordiplom hatte ich es nicht besonders eilig, obgleich mich die grundlegenden theore-tischen Vorlesungen von Wolfgang Pauli sehr interessier-ten. Das Gefühl, Zeit zu haben, hatte ich schon damals, und es ist mir bis jetzt ins hohe Alter geblieben.

Nach dem Diplom hatte ich ein Jahr in der Abteilung für industrielle Forschung gearbeitet, um dann wieder in die Gruppe von Prof. G. Busch in die Festkörperphysik zu-rückzuwechseln, um dort Ungenauigkeiten in der Hall- und Leitfähigkeitsapparatur, die ich in der Diplomarbeit gebaut hatte, zu verbessern.Wegen meines Hobbys als Radiobastler hatte ich in der Gruppe das Renommée eines Elektronikers, ein Gebiet, das damals, als noch Radioröhren benutzt wurden, mir mehr entsprach als die Festkörperphysik. Der Vorschlag von Dr. E. Moser, eine Apparatur zur Messung der parama-gnetischen Resonanz aufzubauen, bei der es um die Kennt-nisse von Mikrowellen ging, war deshalb naheliegend.

Ich konnte zusammen mit einem Diplomanden zeigen, dass die Aufgabe, gewisse Manganzentren im grauen Zinn mit paramagnetischer Resonanz zu untersuchen, nicht möglich war, weil das Mangan gar nicht im grauen Zinn eingebaut war. In dieser prekären Lage, wo es mir auch gesundheitlich schlecht ging, lernte ich meine Frau kennen und nach der Heirat ergab sich sowohl wissenschaftlich als auch gesund-heitlich die Wende.In dieser Zeit nahmen meine Kenntnisse der paramagne-tischen Resonanz im Doppeloxyd-Strontiumtitanat eine bestimmende wissenschaftliche und philosophische Be-deutung für meinen beruflichen Weg. Nach der Dissertation hatte ich am Battelle Institut in Genf eine Stelle angenom-

men, um zuerst mit der Methode der Spinresonanz Strah-lungsschäden im Graphit zu untersuchen. Anlass war ein Reaktorunfall in Windscale, England, wo Graphit als Mo-deratormaterial verwendet wurde, um schnelle Neutronen abzubremsen. Durch die schnellen Neutronen wird das Graphitgitter teilweise verformt und die Verformungsenergie kann spontan freigesetzt werden. Das Gitter heizt sich auf und es kann eine Kettenreaktion geben, die den Reaktor überhitzt, was in Windscale geschehen war. Meine Aufga-be war zu untersuchen, wie viele Defekte beim Neutronen-streuen entstehen. Meine anwendungsorientierte Arbeit war aber auch von der wissenschaftlichen Seite her so interes-sant, dass Prof. Ernst Brun von der Universität Zürich mir vorschlug, mich dort zu habilitieren und meine Arbeit dafür einzureichen. Das geschah 1962 und davon hörte Prof. Am-bros Speiser, der das IBM Forschungslabor in Rüschlikon aufgebaut hatte. Nach einigem Bedenken, weil es mir am Battelle Institut in Genf gut gefiel, nahm ich dieses Angebot an.Bevor ich darüber nachdachte, meine Stellung als Projekt-leiter, zu dem ich in Genf aufgestiegen war, aufzugeben, hatte ich mittels EPR mit einem Kollegen aus Amerika, Roy Rubens, ein Zentrum im nickeldotierten Strontiumtitanat ge-funden, das entweder leer war oder zwei Elektronen ein-gefangen hatte. Jedenfalls war dies meine Interpretation, gegen die sich Roy Rubens während zwei Jahren wehrte, so dass die Arbeit erst in meiner Zeit beim IBM-Labor in Rüschlikon veröffentlicht werden konnte. Sein Widerstand bestand darin, dass normalerweise eine Defektstelle – hier war es eine Sauerstoff-Fehlzelle – zuerst ein Elektron ein-fängt, welches wegen der Coulomb-Wechselwirkung das zweite abstösst. Aber hier war es gerade umgekehrt. Es war dies der erste bekannte Fall eines anders benannten "Ef-fective Negativ Centers", also einer negativen elektrischen Abstossung, d.h. einer Anziehung. Die Namensgebung stammt aus einer theoretischen Arbeit, die P. W. Anderson 4 Jahre später ohne Kenntnis meiner Arbeit veröffentlicht hatte. Dieses Attraktionszentrum kommt dadurch zustan-de, weil sich beim Einfangen der beiden Ladungsträger die Umgebung verschiebt und dadurch eine effektive negative Wechselwirkung zwischen beiden Ladungsträgern besteht. Dieser Effekt ist im Wesentlichen auch bei den Cuprat Su-

praleitern zu finden, wo er als Bipolaron bezeichnet wird. Da-rauf komme ich später zurück.

IBM war damals bereits zum weltweit grössten Hersteller von Datenverarbeitungsma-schinen aufgestiegen. Die Aufgabe des Laboratoriums in Rüschlikon war nun einer-

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seits, physikalische Phänomene derart zu verstehen oder zu finden, welche es erlaubten, grosse Mengen von Daten zu verarbeiten und zu speichern. Dieses Doppelinteresse der Anwendung, aber auch der wissenschaftlichen Erkennt-nis, bestand inzwischen auch bei mir. Ich hatte in Genf be-gonnen, mich für die Ferroelektrizität zu interessieren, die man im Prinzip als Gedächtnisträger gebrauchen kann. Als ich jedoch nach Rüschlikon kam, bedeutete man mir, nie diesen Namen zu verwenden, weil im Forschungszentrum Thomas Watson in New York festgestellt worden war, dass diese Substanzen "ermüdeten", also nach mehrmaligem Umpolarisieren ihre Polarisation verloren. Im Vordergrund standen daher ferromagnetische Substanzen, wo Informati-on in der magnetischen Ausrichtung des Materials besteht, das ohne Gitterverzerrung umgepolt werden kann. Sowohl bei Ferroelektrika als auch bei Ferromagnetika gibt es eine Phasenumwandlung. Heizt man diese Materialien über die Phasen-Umwandlungstemperatur hinaus, so werden sie paramagnetisch oder paraelektrisch.

Das theoretische Verständnis dieser Phasenumwandlung wurde durch den sowjetischen Physiker Lev Landau er-bracht und in Rüschlikon weiter ausgebaut. Insbesondere gelang es mit einem solchen Landauschen Ansatz, die Pha-senumwandlung zu beschreiben, die Strontiumtitanat bei 100°K zeigt, wenn die Oktaeder beginnen, um eine vierzel-lige Achse zu rotieren. Diese Rotation ist der sogenannte Ordnungsparameter der Phasenumwandlung und dessen Temperaturverhalten konnten wir in Rüschlikon messen. Auch die Schwingungen der sogenannten weichen Moden wurden mit Ramanstreuung bei den Bell-Telefon Laborato-rien bis zu ganz tiefen Temperaturen gemessen. Dies wurde von der wissenschaftlichen Gemeinschaft als grosser Erfolg betrachtet, und ich erhielt dafür eine erste grössere Aus-zeichnung innerhalb der IBM. Bei einer solchen Phasen-umwandlung sind sehr viele Teilchen beteiligt und und der damalige Physikchef und spätere Professor Harry Thomas führte mich in das mikroskopische Verhalten von Vielteil-chensystemen in Festkörpern ein. Zuvor war ich ein soge-nannter "Einzel-Ionen-Mann", der die paramagnetische Re-sonanz von drei-, vier- und fünfwertigen Ionen untersuchte. Die Vielteilchenphysik war für mich ein neues, aber wich-tiges Feld in der Forschung. Die Messungen waren durch Walter Berlinger sehr sorgfältig ausgeführt worden. Dabei zeigte sich, dass in der Nähe der Phasenumwandlung Ab-weichungen von der mittleren Feldtheorie existierten.

Zu diesem kritischen Zeitpunkt hatte mein Kollege bei der IBM und spätere Titularprofessor Toni Schneider, Prof. Amnon Aharoni aus Tel Aviv eingeladen, der sich auf dem Gebiet der kritischen Phänomene, durch die diese Abwei-chungen zustande kamen, gut auskannte. Die kritischen Phänomene, d.h. das Abweichen von der sogenannten mittleren Feldtheorie, zu der auch die Landautheorie ge-hörte, war schon vor einer Reihe von Jahren bei Gas-Flüs-sigkeitsphasenumwandlungen und anderen beobachtet worden, und es gelang dann Ken Wilson, dies mit der soge-nannten Renormalisationsgruppentheorie zu beschreiben. Dafür erhielt er 1980 allein den Nobelpreis für Physik. Die Selbst ähnlichkeit in der Renormalisation haben wir dann während eines Semesters mit Prof. Armin Tellung an der Universität durchgesprochen und mit seiner Hilfe verstan-den. Das kritische Verhalten von Substanzen in der Nähe

der Phasenumwandlung wird einerseits charakterisiert durch die Dimension der Substanz, also linear eindimensio-nal, zweidimensionale Ebenen oder drei oder hypothetische Vierdimensionen, andererseits durch die Symmetrieklasse der Wechselwirkung. Es zeigte sich, dass wir mit uniaxi-alem Druck die Symmetrieklasse der Phasenumwandlung im Strontiumtitanat ändern konnten und damit das kritische Verhalten. Wir konnten mit diesen Experimenten zeigen, ob die Umwandlung sogenannt Ising- oder bikritisch oder ku-bisch war, und dass die Phasenumwandlung als Funktion der Temperatur und des Druckes einen sogenannten kri-tischen Endpunkt zeigte. Unsere Experimente waren auch die ersten Messungen eines dreidimensionales Pottsverhal-ten, bei dem sich das System sprunghaft durch eine Pha-senumwandlung erster Ordnung ändert.Diese Arbeiten, zusammen mit denjenigen von Heini Roh-rer und Toni Schneider, trugen zum wissenschaftlichen An-sehen des kleinen Labors von IBM in Rüschlikon bei. Mit diesem Erfolg und meinen 53 Jahren hätte ich eigentlich wissenschaftlich aufhören können, um mich mehr meinen Führungsaufgaben innerhalb der Physik zu widmen.

Die Jahre in Yorktown Heights von 1978 bis 1980

Das IBM-Management schlug mir jedoch erneut vor, eini-ge Monate im IBM-Forschungszentrum in Yorktown Heights (N.Y.) zu verbringen, mit dem Hintergedanken, dass sich vielleicht mein Interesse forschungsmässig ändern liesse. Aus familiären Gründen erklärte ich, dass ich mindestens ein Jahr bleiben wollte. Daraus sind dann zwei geworden. Es gelang mir, drei Projekte mit angesehenen Physikern durchzuziehen. Das eine war der Beweis der Existenz eines Fermiglases. Dieser Begriff war vom berühmten Physiker bei dem Bell Laboratorium, Phil Anderson, geprägt worden und beinhaltete das Verhalten von Ladungsträgern in einem stochastischen Potentialfeld in einem Kristall. Das zweite war meine Beteiligung mit der Elektronenspinresonanzme-thode an einem enormen Problem, das sich bei der IBM ergeben hatte. Damals wurden für die Rechenmaschinen einzelne Transistoren auf isolierten Platinen angebracht, die bis zu 10 Stücke übereinander angeordnet und miteinander verbunden werden mussten. Die Platinen bestanden aus Aluminiumoxyd, und IBM hatte wesentlich investiert, damit diese Technologie in den neuen Rechnern zur Anwendung kam. Als die Produktion anlief, zeigte sich, dass die Ver-bindung zwischen den einzelnen übereinanderliegenden Platinen teilweise nicht bewerkstelligt werden konnte, weil das Aluminium oxyd-Pulver mit einem sogenannten Binder versetzt war. Wenn dann die Platinen gebrannt wurden, schrumpften sie unkontrolliert wegen der verschiedenen Orientierung der Aluminiumoxydkörner. Hier gelang es mir zusammen mit Farouk Mehran unter Verwendung der elek-tronenparamagnetischen Resonanz (EPR) einen wichtigen Beitrag zum Herstellungsprozess des Aluminiumoxyd-Pul-vers zu leisten. Es ist dies wohl die einzige direkte und er-folgreiche Anwendung der EPR in einem Produktionspro-zess, die von der damaligen Keramischen Gesellschaft in Amerika anerkannt wurde. Die dritte Arbeit betraf die Supra-leitung, wovon später gesprochen wird.

Wegen der Erfolge bei diesen drei Arbeiten wurde ich zum IBM Fellow ernannt. Zurückgekehrt nach Rüschlikon, gab mir dieser Status die Freiheit, die Richtung zu wählen, die

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mich interessierte, und das war die Supraleitung. Das ein-zige Gebiet der kondensierten Materie, das ich mit meinen 53 Jahren weder verstanden noch in dem ich bislang etwas geleistet hatte.

Bevor ich im Herbst 1978 an das Forschungszentrum von IBM in Yorktown-Heights übersiedelte, besuchte ich auf Ein-ladung von Prof. Aharony die Universität in Tel Aviv, um dort Fragen der kritischen Phänomene zu diskutieren. Er stell-te mich seinem Kollegen Prof. Guy Deutscher vor, welcher Forschung auf dem Gebiet der Supraleitung betrieb und bei Prof. de Gennes in Paris doktoriert hatte. Sein Doktorvater hatte ein bekanntes Buch geschrieben, war aber der Auf-fassung, dass in der Supraleitung keine wichtigen neuen Phänomene zu entdecken wären. Ein Gebiet der in Tel Aviv betriebenen Forschung interessierte mich stark, nämlich die des granularen Aluminiums. Diese Substanzen beste-hen aus kleinen Aluminiumpartikeln, die in Aluminiumoxyd eingebettet sind. Während reines Aluminium eine Phasen-umwandlung bei 1.1°K zeigt, lag sie beim granularen Alu-minium bei 3°K und höher. Das war unerwartet und inte-ressant für mich, weil ich hoffte, mit der EPR-Methode den Übergang von Normalleitung zu Supraleitung beobachten zu können, da die EPR von Leitungselektronen im Alumi-nium bekannt war. Ich liess mir deshalb zwei Proben mit-geben. Nach meiner Ankunft in Yorktown-Heights schlug ich dem sehr begabten Physiker Mel Pomeranz vor, solche Versuche zu unternehmen. Die Substanzen zeigten jedoch kein Elektronenspinresonanz-Signal, weil, wie ich viel spä-ter in Rüschlikon zusammen mit einem Gastwissenschaft-ler zeigen konnte, die EPR-Relaxationszeiten viel zu kurz sind, um eine solche Beobachtung zu machen. Was sich aber bei diesen Versuchen zeigte, war, dass in der Nähe der Phasenumwandlung diese Proben die Mikrowellenka-vitäten, in denen wir sie eingesetzt hatten, induktiv, d. h. mit der Frequenz verschoben, als auch die Absorption sehr stark änderten. Darüber hatte noch niemand berichtet und wir zwei verfolgten diese Beobachtung intensiv. Da Mel und ich jedoch praktisch keine Ahnung von Supraleitung hatten, schlug ich vor, dass wir eine Studiengruppe ins Leben rufen, um das damals bekannteste Buch über Supraleitung von Prof. M. Thinkham der Harvard-Universität zu studieren. Ausser Mel und mir waren noch Alexander Malozemow und Eleen Alexandrini dabei. Damit gewannen wir genügend Einblick in das Verhalten von klassischer Supraleitung, so dass wir nun unsere Messungen deuten konnten. Wir ka-men zum Schluss, dass der Übergang von Normal- zu Su-praleitung in diesen granularen Materialien ein perkolativer Prozess war, dass es supraleitende Bereiche gab, die sich vergrössern und dann bei der Phasenumwandlung 3-di-mensional die ganze Probe umfassen. Wir fassten unser Ergebnis in einem Letter an The Physical Review, der da-mals renommiertesten Zeitschrift, zusammen und schlugen die Publikation dem Management vor. Das Management legte intern unsere Arbeit einem Kollegen vor, der der An-sicht war, dass die Phasenumwandlung durch Phasenfluk-tuationen zustande käme und deshalb die Arbeit nicht ein-zureichen wäre. Es kostete mich etwa drei Wochen interner Überzeugungsarbeit, die Genehmigung zu erhalten. Das Resultat war, dass unser Artikel sehr positiv begutachtet und zur Annahme empfohlen wurde. Desweiteren trug mir dies eine Einladung an die berühmte Harvard-Universität ein, um über unsere Ergebnisse zu berichten.

Weil ich mir in Yorktown-Heights ein genügendes Verständ-nis der klassischen Supraleitung angeeignet und nun selbst beigetragen hatte, kündigte ich nach meiner Rückkehr in die Schweiz eine einführende Vorlesung über Supraleitung an der Universität Zürich an, obgleich die Supraleitung eigent-lich in der Gruppe von Prof. Jan Olsen an der ETH betrieben wurde.Während Mel Pomeranz am Research Center die Unter-suchungen an den granularen Al-Supraleitern weiterführte, kehrte ich mit Hilfe der paramagnetischen Resonanz zum Studium der Ferroelektrika zurück. Einerseits untersuchte ich auch mittels Zusatzdotierungen die Gruppe des Kali-umdehydrogenphosphats, das zweite Ferroelektrikum, das nach dem Seignette-Salz 1936 von Prof. Busch und Prof. Scherrer entdeckt worden war. Andererseits hatte eine Gruppe in der Sowjetunion ein drittes Ferroelektrikum, das berühmte Bariumtitanat, entdeckt. Letzteres galt als eine Modellsubstanz dieser Perowskite. Dieses zeigte beim Abkühlen eine Serie von 3-Phasenumwandlungen, die ur-sprünglich in Amerika als Ordnung-Unordnung Phasenü-bergänge charakterisiert, andererseits durch die Theorie des weichen Modes von W. Cochran als solche beschrieben wurden. Durch letztere Beschreibung waren die Aspekte des Ordnung-Unordnung Phasenüberganges in Verges-senheit geraten. Es gelang mir 1985/86 mit Hilfe der Do-tierung von vierwertigem Mangan anstelle des vierwertigen Titans im BaTiO3 zu zeigen, dass bei der untersten Pha-senumwandlung, derjenigen von der orthorhombischen zu rhomboedrischen, ein Ordnung-Unordnung Phänomen vor-lag. Diese Arbeit wird heute, ein Vierteljahrhundert später, als eine Pionierarbeit auf diesem Gebiet angesehen. Durch meine frühere Arbeit und einer neuen Zusammenarbeit an der gleichen Probe wie damals mit Prof. D. Völkel von der Universität Leipzig gelang es, dies noch zu unterstreichen.

Workshop in Erice 1983

Während zweier Dekaden war mein Interesse an Fer-roelektrika und an den von mir vorher beschriebenen Ar-beiten nahezu wie hinter einem Vorhang verschwunden. Der Grund war die Entdeckung der Supraleitung in einem keramischen Kupferoxyd: 1983 war ich durch Prof. Heinz Bilz vom Max Planck Institut in Stuttgart eingeladen wor-den, an einem "Workshop" in Erice in Sizilien teilzuneh-men. Seine und meine Interessen lagen auf dem Gebiet der kondensierten Materie, den Ferroelektrika. Parallel zu diesem Workshop fanden zwei andere statt. Der eine über das chaotische Verhalten bei Vielteilchensystemen, geführt durch Leo Kardanoff, und der andere über das magnetische Verhalten der kondensierten Materie, organisiert von Roger Elliott vom Cavendish-Laboratorium in Oxford. Da an allen drei Workshops mich interessierende Referate vorgetragen wurden, besuchte ich jeweils diejenigen, die mich unmittel-bar ansprachen. Eines trug mein Freund und ehemaliger Vorgesetzter bei der IBM, Prof. Harry Thomas, inzwischen Ordinarius an der Universität Basel, über eine Doktorarbeit von Heinz Höck, mit dem Namen Jahn-Teller Polaronen vor. Diese Gruppe hatte in einem linearen Modell angenommen, dass die Grundzustände einer Sequenz von Ionen dege-neriert waren. Mit einem berühmten Hamiltonoperator von Holstein hatten sie mit einer Variationsmethode das Ver-halten untersucht und bei Vorhandensein von Ladungsträ-

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gern die Existenz von Jahn-Teller Polaronen vorhergesagt. Diese Theorie beinhaltete, dass, wenn die Tunnelüberlap-pung zwischen zwei benachbarten Zuständen klein war, ein lokaler Jahn-Teller Effekt vorhanden war, dagegen wenn das Tunneln erheblich wurde, der Ladungsträger sich von einem zum anderen Gitterpunkt bewegen konnte und das Gitter dort lokal verzerrte, was sie Jahn-Teller-Polaronen nannten. Das Interesse von Prof. Thomas am Jahn-Teller-Effekt datierte in die Zeit zurück, als wir beide zusammen am IBM Labor in Rüschlikon waren und ich bei Einzelionen das Verhalten von lokal entarteten Zuständen, den Jahn-Teller-Effekt mittels Elektronenspinresonanz in einer Serie von zwei Doktorarbeiten an der Universität untersucht hat-te. Das damals festgestellte dynamische Verhalten dieser Ionen im angeregten Zustand beschäftigt mich bis heute.

Nach dem Referat von Harry Thomas bin ich in Erice durch das mittelalterliche Städtchen, dem ehemaligen Sitz der Vi-zekönige von Sizilien, gewandert und im Park neben dem Schloss auf einem grünen Bänkchen gesessen. Ich sinnierte dort und überlegte mir, ob es nicht ein System gäbe, in dem man solche beweglichen Jahn-Teller Polaronen beobach-ten könnte und die möglicherweise sogar zur Supraleitung führen könnten, wie Harry Thomas das angedeutet hatte. Dort ins Meer hinausschauend, kam mir der Gedanke, wie es möglich wäre, in Oxyden ein solches System zu finden und ich überlegte mir, wer mir bei einem solchen Unter-fangen helfen könnte. Dabei dachte ich an Georg Bednorz, der am IBM-Labor in Rüschlikon angestellt war, nachdem er an der ETH seine Doktorarbeit bei Prof. Gränicher, dem späteren Vorsteher des Eidgenössischen Instituts für Reak-torforschung (EIR), und mir ausgeführt hatte. Die Doktorar-beit beinhaltete die Züchtung von Einkristallen von Stronti-umtitanat, Lanthanaluminat und deren Mischkristalle, was ich vorgeschlagen hatte. Die Methode war ein sogenannter Lampenofen, bei welchem ein keramischer Stab durch eine Hochwatt-Infrarotlampe über Linsen erhitzt wurde. Diesen Lampenofen hatte Georg in Rüschlikon verbessert, indem er zwei diametral entgegengesetzte Lampen benutzte.

Arbeiten an Lanthan-Nickelaluminat

Zurück in Rüschlikon nahm ich Kontakt mit Georg Bednorz auf. 1964 hatten zwei Physiker beim Naval Research La-boratorium in Washington nach Reduktion von Strontiumti-tanat Supraleitung bei sehr tiefen Temperaturen unter 1°K, dies auf Vorschlag von Dr. Marvin Cohen, beobachtet. Statt das Strontiumtitanat zu reduzieren, hatte Georg Bednorz das Strontiumtitanat mit fünfwertigem Niob dotiert, um so mehr Ladungsträger als durch Reduktion zu erhalten. Dann hatte Gerd Binnig durch Tunneln Supraleitung oberhalb

von einem Grad Kelvin festgestellt und zwar nicht nur mit einer einfach verbotenen Zone, sondern deren zwei, was Zweiband-Supraleitung bedeutete, die erste weltweit. Die Supraleitung war bei einer Dotierung von etwa 1019/cm3 zu-stande gekommen, was eine Sensation war, weil bei den normalen intermetallischen Verbindungen etwa 1000mal höhere Konzentrationen nötig waren. Es bestand deshalb die berechtigte Hoffnung, dass bei höherer Dotierung von SrTiO3 es zu weit höheren Übergangstemperaturen kom-men sollte. Unerwarteterweise verschwand jedoch die Su-praleitung bei höherer Dotierung, was man erst etwa zwei Jahrzehnte später verstanden hatte.

Zu diesem Zeitpunkt war Georg echt frustriert und als ich mit dem Konzept von Jahn-Teller Polaronen an ihn heran-trat, hat er sich nach zwei Stunden bereit erklärt, hier einzu-steigen. Da ich aus meinen EPR Untersuchungen wusste, dass das dreiwertige Nickel eine grosse Jahn-Teller-Stabilisierungs energie aufweist, begannen wir mit Lanthan-aluminat, das mit dreiwertigem Nickel dotiert war. Warum? Es war bekannt, dass das Lanthan-Nickelaluminat ein me-tallischer Leiter war, weil die Nickelwellenfunktionen mit den Sauerstoffwellenfunktionen stark überlappten. So beschlos-sen wir, das Lanthan-Nickelaluminat zu "verdünnen", indem wir anstelle von dreiwertigem Nickel dreiwertiges Aluminium verwendeten. Damit wollten wir die elektronischen Bänder des dreiwertigen Nickels schmälern. Nach zweijähriger Ar-beit stellten wir fest, dass die Leitfähigkeit beim Abkühlen bis zu tiefen Temperaturen ganz aufhörte, d.h. die Ladungsträ-ger "lokalisierten". Der Grund war, dass durch den Mischkri-stall von Lanthan-Nickelaluminat ein stochastisches Poten-tial existierte, das zur Lokalisation führte. Nach eingehender Diskussion beschlossen wir, vom dreiwertigen Nickelsy-stem zu zweiwertigem Kupfer überzugehen, weil die Jahn-Teller-Stabilisierungsenergie praktisch gleich gross war wie im Nickel. Georg begann die Literatur von Perowskiten mit Kupferionen zu studieren und stiess auf die Arbeit von Mi-chel und Raveau von Caen in Frankreich. Diese Gruppe be-schäftigte sich mit Katalyse und hatte solche Verbindungen hergestellt, da ihnen bekannt war, dass in den Materialien der Sauerstoff beweglich war, sich also verschieben konnte, was sie für ihre Katalyse brauchten. Georg hat dann ange-fangen, solche Verbindungen herzustellen, aber mit einem anderen Verfahren durch Fällen der Substanzen aus einer wässrigen Lösung und anschliessendem Calzinieren.

Der Durchbruch

Beim Messen der elektrischen Leitfähigkeit beobachte-te er zuerst ein Absinken des Widerstandes und dann ein Ansteigen gegen höhere Werte, wie wir das schon bei den Mischkristallen von Lanthanaluminat und Nickelaluminat beobachtet hatten. Bei einzelnen Proben stellte er bei noch tieferer Temperatur ein klares Absinken des Widerstandes fest, sogar auf unmessbar kleine Werte. Es lag nahe an-zunehmen, dass hier Supraleitung einsetzte, und zwar bei einer Temperatur die oberhalb 30°K, ja sogar gegen 35°K betrug. Das war um mindestens 10°K höher als alle ande-ren Supraleiter, die bekannt waren. Unsere Hoffnung be-stand eigentlich nur darin zu zeigen, dass bei Dotierung solcher keramischen Oxide überhaupt Supraleitung entste-hen konnte. Aber so hoch ? Zum Beweis, dass Supraleitung vorlag, musste noch gezeigt werden, dass die Substanz

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das Magnetfeld verdrängte, dass der sogenannte Meiss-nereffekt existierte. Ein dafür geeignetes Suszeptometer besass unser kleines Laboratorium nicht. Eine Anfrage bei verschiedenen Firmen zeigte, dass diejenige, die am ras-chesten liefern konnte, eine Lieferfrist von 4 Monaten hatte. Ein solches Gerät wurde bestellt und gleichzeitig begannen wir eine Publikation vorzubereiten. Diese lag anfangs April vor. Die Auswahl einer geeigneten Zeitschrift war aus zwei Gründen heikel:Einerseits wurde in der Arbeit beschrieben, wie wir die Sub-stanzen hergestellt hatten und eine Fachperson auf diesem Gebiet konnte dies innerhalb von 2 – 3 Tagen ausführen. Würde die Publikation in einer renommierten Zeitschrift ein-gereicht und an ein wichtiges Laboratorium, etwa Bell Labo-ratorium, zum Referieren gesandt, war die Versuchung sehr gross, unsere Experimente zu wiederholen. Andererseits war Georg noch jung, hatte wichtige Arbeiten veröffentli-cht, und falls die magnetischen Messungen ein Supralei-tungsverhalten nicht bestätigen würden, wäre es für Georgs Karriere sehr ungünstig gewesen, falls die Resultate publik würden. Aus diesem Grunde schlug ich vor, die Arbeit in der Kondensierten Materie, die vom Springer-Verlag heraus-gegeben wurde, einzureichen. Der heutige Professor Eric Courtens hatte sein Büro gerade neben dem meinigen und war Herausgeber dieser Zeitschrift. Ich habe ihm deshalb unsere Experimente erklärt und ihm die Arbeit zur möglichen Veröffentlichung eingereicht mit der Bitte, dies nicht auswär-tigen Leuten mitzuteilen. Er hat sein Versprechen gehalten mit einer Ausnahme. Er hat eine Kopie der Arbeit an Prof. Thomas geschickt, der uns darauf hinwies, die Dissertation von Dr. Höck zu erwähnen, was wir natürlich nachholten. Weiter habe ich ihm vorgeschlagen, da er ja der Initiant von der Existenz möglicher Jahn-Teller-Polaronen gewesen war, als dritter Autor auf diese Arbeit zu kommen. Harry hat aus Gründen, die ich später erwähne, unserer Entdeckung

nicht richtig getraut und meinen Vorschlag ab-gewiesen. Sonst wäre er ein Jahr später von der Akademie in Stock-holm mit uns zum Preis-träger ernannt worden. Natürlich habe ich ihn und seine Frau Waltraud dann zur Verleihung ein-geladen, und wir haben in Stockholm eine sehr schöne Zeit miteinander verbracht. Es gab dann zwei Dezennien lang Auseinandersetzungen, was der wahre Grund dieser Entdeckung sei.

Doch zurück zum Sommer 1986. Gegen Ende des Som-mers kam der magnetische Suszeptometer in Rüschlikon an. Georg beobachtete dann an den gleichen Proben, an denen der elektrische Widerstand unterhalb von 35°K einen Abfall zeigte, auch einen Abfall der Suszeptibilität. Dies war der Beweis, dass wir tatsächlich in den Kupferoxydsubstan-zen Supraleitung gefunden hatten. Die zuerst hergestellten Proben waren mehrphasig. Mit Hilfe der Suszeptibilität ge-lang es nun, diejenige Phase zu identifizieren, die Supra-

leitung zeigte. Das war Lanthan-Kupferoxyd, wobei wir das Lanthan teilweise durch Barium ersetzten, um Defektelek-tronleitung zu erhalten. Dementsprechend haben wir eine Arbeit geschrieben, welche die Bestätigung der Entdeckung beinhaltete und an die renommiertere EuroPhysics Letters eingereicht. Leider sass dort ein sehr bekannter Physiker als Herausgeber in England. Dieser verzögerte die Arbeit so lange, bis der deutsche theoretische Physiker Professor P. Fulde ernsthaft auf den Tisch klopfte. Bevor diese zweite Arbeit erschienen war, kam eines Montagmorgen Masaki Takashige, ein Gast aus Japan, und zeigte uns einen Artikel in der grössten japanischen Zeitschrift Asahi Tribun. Darin stand, dass die Gruppe von Prof. Tanaka in Tokio nach dem von uns veröffentlichten Verfahren ebenfalls Supraleitung beobachtet hatte.

Weltweit Tätigkeit in der Hoch-Temperatur Supraleitung

Das war für Georg und mich ein Tag grosser Freude, dass die Arbeit in Japan unsere Messung bestätigte. Hatten wir doch damit gerechnet, dass es noch einige Jahre gehen würde, bis man in wissenschaftlichen Kreisen die Mes-sungen in Rüschlikon bestätigen würde. Die Gruppe von Prof. Tanaka konnte, nachdem unsere erste Arbeit erschie-nen war, sofort reagieren, hatten sie doch Supraleitung am Barium-Blei-Wismutoxyd, das auch Perowskitstruktur hat, untersucht und bemerkenswerte 11,2°K als Übergangs-temperatur gefunden. Die nächste Bestätigung unserer Entdeckung kam von den Bell-Telefon-Laboratorien aus der Gruppe von Prof. Batlogg, die ebenfalls die gerade genannten Substanzen bezüglich ihrer Supraleitung unter-sucht hatten, also bei der Herstellung von perowskitischen Oxyden sehr gut eingerichtet war. Diese Gruppe dotierte die Verbindung statt mit Barium wie wir mit Strontium, das einen Ionenradius gleich gross wie das La3+ hat, während das Barium einen grösseren besitzt und deshalb eine lo-kale statische Gitterverzerrung bewirkt. Sie erhielten damit eine höhere Sprungtemperatur von 38°K. Die Arbeiten der Gruppe in Japan waren übrigens kurz vor Weihnachten in Amerika mit einigem Erfolg vorgetragen worden. In der Zwischenzeit war der Frühling eingekehrt und gegen Ende März stand die Tagung über die "Kondensierte Materie" der Amerikanischen Physikalischen Gesellschaft bevor. Eine weitere Gruppe, die unsere Resultate bestätigen konnte, war diejenige von Prof. Paul Chu in Houston, Texas. Die-se Gruppe ging insofern weiter, als sie eine Apparatur zur Erzeugung von hydrostatischem Druck besass und diesen auf LaSrCuO-Substanzen anwendete. Sie stellte dabei fest, dass bei Druckerhöhung die Sprungtemperatur bis über 50°K anstieg. Das war bei einem Supraleiter ungewöhnlich. Um den hydrostatischen durch einen inneren Druck zu er-setzen, wählte diese Gruppe statt dem Lanthan in der Ver-bindung Yttrium, das einen grösseren Ionenradius hat und man deshalb hoffte, das Tc zu erhöhen. Prof. Chu rief mich nach dieser ungewöhnlichen Beobachtung an und sagte am Telefon, es würde möglich sein, die Sprungtemperatur noch weiter zu erhöhen. Dies geschah und es ergab sich eine unwahrscheinlich hohe Sprungtemperatur von 90°K. In die-ser Zeit kamen auch Meldungen aus Beijing über sehr hohe Werte, wobei die verwendeten Seltenen Erden vermutlich auch Verunreinigungen enthielten. Es wurde bald klar, dass diese neue Substanz eine andere Struktur haben musste als die in Rüschlikon gefundene. Es setzte ein Rennen ein

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zur Bestimmung dieser Struktur. Dieses wurde um Stunden von den Bell-Laboratorien gewonnen vor den IBM-Labora-torien in Almaden, California.

In der Zwischenzeit stand die Tagung der Amerika-nischen Physikalischen Gesellschaft (APS) über "Kondensierte Materie" bevor. Auf Vorschlag von Paul Chu wurde an die-ser Tagung eine spezielle Sitzung über die nun als Hochtemperatur-Supra-leiter benannten Kupfer-oxyde anberaumt. Dies geschah durch Prof. Bri-an Maple aus San Diego in Kalifornien. Ich wurde als Sprecher aus Rü-schlikon eingeladen und reiste dorthin. Die Sit-zung war am Abend des 27. März anberaumt mit mir als erstem Sprecher.

Wir sassen gegenüber dem Publikum in einem sehr gros-sen Saal des New York Hilton. Meine Wenigkeit, Prof. Ta-naka, Prof. Chu und Dr. Batlogg. Da der Saal überfüllt war, wurde ein weiterer Saal geöffnet und eingerichtet. Alles in allem sollen es 3200 Teilnehmer gewesen sein. Es ist unter der Bezeichnung "Woodstock of Physics" in die Geschichte eingegangen. Ich bin damals gegen Mitternacht von der Sit-zung verschwunden, da ich sehr müde war. Sie soll aber bis morgens halb drei gedauert haben. Die Begeisterung war enorm. Am Morgen nach dem Frühstück bin ich auf dem Broadway in der Menge Richtung Hilton gelaufen. Da sagte mir plötzlich eine unbekannte Person: "Hallo Herr Müller". Es war das unerwartete Geschehen, dass in dieser grossen anonymen Menge in New York mich jemand erkannt hatte.

Nach dieser Tagung gab es weitere internationale Erfolgs-meldungen. Hatte das in Houston entdeckte Kupferoxyd zwei Schichten von CuO2 aufgewiesen, folgte in Japan eine neue Kategorie Kupferoxyde, die Wismut enthielten und bei denen die Sprungtemperatur über 125°K betrug. Im Som-mer wieder in Zürich, gelang es Dr. Andreas Schilling in der Gruppe von Prof. H.R. Ott an der ETHZ, eine solche drei-schichtige Verbindung herzustelllen, die auch Quecksilber enthielt. Diese zeigte eine Sprungtemperatur von 135°K, die höchste bei Normaldruck. Prof. Chu in Texas hat auch hier hydrostatischen Druck angewendet und kam auf 163° K. Es ist noch hinzuzufügen, dass die einschichtige Kupfer-oxydverbindung, die Quecksilber enthält, zuerst in Russland entdeckt wurde. Als die Gruppe von Prof. Raveau ihre für Katalyseuntersuchungen bestimmten Proben bei tieferen Temperaturen getestet hatten, waren viele supraleitend. Das heisst, die Suche nach diesem Phänomen war wesent-lich gewesen. Man sieht aus dem obigen, dass die Beiträge aus Europa, Russland und der Schweiz, dann aus Amerika und aus Japan zu diesem frühen Zeitpunkt erfolgt sind.

Es ist verständlich, dass zunächst das Interesse darin lag, warum diese Kupferoxyde so hohe Sprungtemperaturen

zeigten, dies umso mehr als die als Konzept benutzten Polaronen ein magnetisches Moment hatten und bei ei-ner Bewegung im antiferromagnetischen Gitter die ma-gnetischen Momente der zweiwertigen Kupferionen hätten umkehren müssen. Man argumentierte, dass diese Quasi-teilchen praktisch unbeweglich seien und die Supraleitung nicht bewerkstelligen könnten. Schon vor der Entdeckung hatten in Grenoble Dr. Julius Ranninger und Alexandre S. Alexandrov eine Arbeit veröffentlicht, in der sie die Mög-lichkeit von Bipolaronen diskutierten. Also Teilchen, die aus zwei Polaronen bestehen und unmagnetisch sind. Unab-hängig davon hatte auch Prof. Jorge Hirsch in San Diego, Kalifornien nach unserer Entdeckung eine Arbeit in dieser Richtung veröffentlicht. A. S. Alexandrov, V. V. Kabanov und Prof. N. F. Mott in Cambridge (AKM) schrieben dann einen sehr bekannten Brief an die Physical Review Letters, in dem sie das Phasendiagramm, Temperatur gegen die Dotierung beschrieben und das heute noch Gültigkeit hat. Parallel dazu hatte die Gruppe von Bertram Batlogg den Isotopeneffekt gemessen, d.h. wenn man den normalerwei-se vorhandenen Sauerstoff 16 mit Sauerstoff 18 vertauscht, sollte man eine Verschiebung der Sprungtemperatur nach unten erhalten. Dieser Isotopeneffekt war seinerzeit bei den klassischen Supraleitern ein wesentlicher Hinweis auf die dann entstandene BCS Theorie, wobei der Koeffizient α im wesentlichen für alle Supraleiter abgeleitet und gemessen worden ist. Nun fand man in der Gruppe von B. Batlogg, dass bei optimaler Dotierung keinerlei Isotopeneffekt vor-handen ist und dies gab Theorien rein elektronischer Art, bei der sich keine Gitterionen bewegen, Auftrieb, etwa der RVB (Resonant Valence Bond) Idee von P. W. Anderson und dem t-J Modell von Maurice Rice. Leider beachteten die Bell Lab Wissenschaftler zu wenig, dass in der Grup-pe von J. P. Frank an der Uni Alberta, Edmonton, Kanada bei kleineren Dotierungen erhebliche Isotopeneffekte des Sauerstoffes gemessen worden waren. Weil sie ihrer Sache so sicher waren, ignorierten sie einfach diese Messungen der Isotopen-Effekte und dies bis zum heutigen Zeitpunkt, was wissenschaftlich nicht annehmbar ist. Myonenspinro-tationsmessungen (μSR) am Paul Scherrer Institut (PSI) haben neuerdings gezeigt, dass der Isotopeneffekt bei kleineren Dotierungen enorm zunimmt und den von BCS geforderten Wert um das Doppelte übersteigt. Ganz kürz-lich wurde, unter Berücksichtigung aller Messungen dieses Effekts, durch Dr. Steven Weyeneth und mich gezeigt, dass der Koeffizient α als Funktion der Dotierung ziemlich genau einer theoretischen Kurve folgt, die 1994 von Vladimir Kre-sin in Berkeley (Kalifornien) und Stuart Wolf am Washington Naval Research Laboratorium abgeleitet worden ist. Diese Autoren hatten angenommen, dass die Bipolaronen entlang einer c-Achse angerichtet sind, was durch die sehr aktive Gruppe von Prof. Hugo Keller an der Universität Zürich wi-derlegt wurde, indem diese zeigte, dass die Bipolaronen sich in den Kupferoxyd ebenen befinden müssen. Darum wurde die Kresin-Wolf Theorie nicht weiter beachtet. Beim Studium ihrer Theorie kam ich zur Einsicht, dass dieselbe auch für Polaronen in der Ebene gültig sein müsste, was quantitativ sehr gut der Fall ist. Diese Ergebnisse für sich allein zeigen meiner Ansicht nach, dass in der Tat diese Bi-polaronen in der Ebene die wesentlichen Quasipartikel sind, die zur Supraleitung führen. Dies ist ein Vierteljahrhundert nach der Entdeckung dieses Phänomens sehr befriedigend, auch deshalb, weil die von der Theorie vorgegebene Kurve

Gitterstruktur von YBa2Cu3O7 (YBCO) einer der am meisten un-tersuchten Hoch-Tc Supraleitern mit einer Sprungtemperatur Tc um 90 K (−183 °C).Quelle: http://en.wikipedia.org/wiki/Inorganic_chemistry

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die durch viele Gruppen experimentell bestimmten Isoto-penkoeffizienten genau wiedergeben und in diesem Sinne eigentlich Übereinstimmung zwischen der Theorie und dem Experiment vorhanden ist, wie ich das seinerzeit bei den kritischen Phänomenen erlebt hatte und eine gewisse Ab-rundung meines wissenschaftlichen Weges bedeutet.Eine wichtige Eigenschaft bei den Cupraten ist die Sym-metrie der supraleitenden Wellenfunktion. Diese ist bei den klassischen Supraleitern nahezu isotrop (eine s-Symme-trie).Die weiter oben genannten RVB und t-J Theorien, welche ein einzelnes elektronisches Band benützen, sagten eine sogenannte d-Symmetrie voraus, bei der die Wellenfunktion in den Hauptrichtungen vorhanden ist, aber dazwischen ver-schwindet. Mehrere Experimente zeigten diese Eigenschaft, was als grosser Triumpf angesehen wurde. Dabei übersah man, dass diese Eigenschaft nur bei solchen Experimenten gefunden wurde, welche die Oberfläche untersuchten (sehr kurze Kohärenzlänge der Cooper Paare). Messungen, die volumenempfindlich waren, wie diejenigen der Suszeptibi-lität mit Drehmoment-Magnetometrie von Ch. Rossel, M. Willemin und Mitarbeitern zeigten jedoch einen erheblichen s-Anteil. Neue Messungen verschiedenster Art haben dies bestätigt. Diese Eigenschaft wird durch die Vibronische Theorie von A. Bussmann-Holder und H. Keller, welche der bipolaronischen äquivalent ist, gut wiedergegeben. Diese ist eine zwei Band-Theorie, wobei die Koppelung mit dem oberen (Sauerstoff-) Band erst die hohen Übergangstempe-raturen ergibt, jedoch diejenigen mit einem (Kupfer) d-Band nicht! Dies ist im Ganzen sehr befriedigend.

Natürlich wurden weltweit viele experimentelle Methoden auf diese Cuprat-Supraleiter angewendet, die es in der Festkör-perphysik gibt. Diese alle aufzuzählen, würde den Rahmen dieses Beitrags sprengen. Hier möchte ich abschliessend nur auf die Ergebnisse der magnetischen Resonanz einge-hen, was ja mein eigentliches experimentelles Arbeitsgebiet gewesen ist. Bei den klassischen Supraleitern hatte die ma-gnetische Kernresonanz und Relaxation, d.h. des Transfers der durch die Kerne absorbierten Mikrowellenenergie an das Gitter eine wesentliche Rolle gespielt. Die BCS Theorie forderte beim Phasenübergang eine Verminderung dieser Relaxation, was als Hebel-Slichter Effekt in die Literatur ein-gegangen ist. Interessanterweise wurde dieser Effekt bei den Cuprat-Supraleitern nicht gefunden. Dies deutete schon darauf hin, dass hier ein wesentlich anderer Mechanismus wirken musste. Die vielen Resultate, die hier erhalten wor-den sind, wurden praktisch ganz mit den rein elektronischen Einbandtheorien interpretiert. Anders waren die Ergebnisse mit der elektronen-paramagnetischen Resonanz, meinem ursprünglichen Forschungsgebiet. Hier gelang es, das ei-gentümliche Verhalten einer Elektronenspinresonanzlinie zu erklären, die an der Universität Darmstadt bei Prof. B. Elschner durch Herrn J. Sichelschmidt als Doktoranden ge-funden worden war. Boris Kochelaev konnte gültig zeigen, dass das Signal von einem sogenannten Dreispinpolaron erzeugt worden war, wobei zwei Spins an Kupferatomen sitzen und die Umgebung eine zweifache Jahn-Teller Entar-tung zeigte. Basierend auf dieser Arbeit hat dann das Team Michailowich - Kabanov in Ljubljana das "Intersite Jahn-Tel-ler Bi-Polaron" vorgeschlagen. Dieses Quasipartikel besteht aus zwei Jahn-Teller Polaronen, die antiparallel zueinander

stehen und Spin 0 besitzen, was im Einklang mit den oben erwähnten Vorschlägen von Alexandrov, Kabanov und Mott steht.

Kabanov und Michailowitch kamen zu ihrem Modell zusätz-lich zu der gerade besprochenen Elektronenspinresonanz-Arbeit durch strukturelle Röntgenmessungen in der Gruppe von Prof. A. Bianconi in Rom, welche gezeigt haben, dass im LSCO sowohl unverzerrte Oktaeder und solche mit einer Jahn-Teller-Konformation verzerrt vorhanden waren. Weiter wurden auch Messungen der inelastischen Neutronenbeu-gung durch Prof. T. Egami einbezogen, bei denen Anoma-lien in der Dispersion von Phänomen als Funktion des Wel-lenvektors in einer speziellen Richtung aufzeigten.

Speziell und eigentümlich ist, dass vom Supraleiter als sol-chem keine Elektronenspinresonanz beobachtet wird, ob-gleich das zweiwertige Kupfer magnetisch ist. An diesem Problem haben sich grosse Geister, wie Prof. R. Orbach und Prof. P. W. Anderson versucht, ohne eine Erklärung zu finden. Ich schlug damals dem heutigen Prof. A. Shen-gelaya vor, Proben dieser Supraleiter zu untersuchen, bei denen wir zweiwertiges Mangan anstelle von zweiwertigem Kupfer einsetzten und klare EPR Linien beobachteten. Als Ergebnis der Untersuchung folgte erst einmal, dass wir verstanden, warum die normal dotierten Supraleiter kein Signal zeigten, nämlich dass die Zeit zwischen der Absorp-tion eines Mikrowellenquants bis zur Abführung desselben vom Kupferion bis zum Gitter viel zu kurz war, das heisst die Linien zu breit. Weiter fanden wir beim Abkühlen, dass sich eine scharfe Resonanzlinie zeigte, die wir unseren zweiwertigen Manganprobenionen zuordneten, die sich in metallischen Aggregaten befanden. Dies war der Fall schon bei ganz kleinen Dotierungen von 1 – 6%, wo die Substanz gar nicht supraleitend wird. Aus der Zunahme der Intensität dieser scharfen Linie beim Abkühlen konnten wir die Ener-gie der Formierung des Bipolarons aus zwei Jahn-Teller-Po-laronen bestimmen, die etwa 500°K betrug. Dies bestätigte einerseits das Phasendiagramm von AKM, das eine dotie-rungsunabhängige Assoziationsenergie vorsah, anderer-seits war das innerhalb der Fehlergrenze des aus ersten Prinzipien errechneten Grundzustandes von diesen Jahn-Teller-Bipolaronen. Es waren also zwei Elektronenspinreso-nanz-Experimente, welche zu einer wesentlichen Erhellung des Verständnisses der Supraleitung in den Cupraten bei-getragen hatten. Weiter zeigte auch das EPR Experiment, dass schon bei kleiner Dotierung sich die Bipolaronen zu metallischen Aggregaten zusammenschlossen, d.h. das Material wesentlich heterogen war. Das schloss von vorn-herein neben vielen Theorien auch die elektronischen aus. Denn bei kleinen Dotierungen musste es zwischen den me-tallischen Aggregaten oder Streifen antiferromagnetische isolierende Bereiche geben. Dies hatten auch Suszeptibili-tätsmessungen in der Gruppe von D. Johnston an der Iowa State University sehr früh gezeigt.

Damit gelang noch im Alter von gut über achtzig Jahren der Abschluss dieses von Georg Bednorz und mir gefundenen Verhaltens in der Hochtemperatur-Cuprat-Supraleitung.

Bilder S. 34, 37, 38 sowie Titelseite u.r: © IBM Research-Zurich

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History of Physics (13)Vladimir Fock and the defense of modern theories in Soviet Union

Jean-Philippe Martinez and Jan Lacki, Uni Genève

Nowadays Fock is a familiar name to many physicists, especially those busy with quantum theory. The Hartree-Fock method of approximation for the determination of the wave function in many-body problems or the Fock space used to describe quantum states in situations where the number of particles is not fixed, are recog-nized as fundamental contributions to quantum

physics. Those interested in relativity theory will instead re-member his contributions to the motion problem in general relativity and possibly his unorthodox views on its interpreta-tion. But only a few know more about the man behind the name and his fight on the behalf of quantum theory and rela-tivity in Soviet Union. Indeed, Fock used his prominent posi-tion to promote in his country the two fundamental theories of 20th century and to protect them from undue ideological attacks.

Context

Vladimir Fock was born in 1898 in Saint-Petersburg. Gradu-ated in 1922 of the physico-mathematical faculty of the University of Petrograd 1, he made his entire career there, becoming first a PhD student, then a docent and finally a Professor in 1932. He obtained in 1927 a Rockefeller grant 2 to work with Max Born in Göttingen. Stimulated by the emu-lation of the Copenhagen school he found there the ideal ground to develop a rare combination of strong physical in-tuition and deep mastery of mathematical tools. Back in So-viet Union he made his fundamental contributions to quan-tum mechanics (Hartree-Fock method, 1930, Fock space, Dirac-Fock-Podolsky formalism of quantum electrodynam-ics 1932, etc.), and later to general relativity (the spinor field in a gravitational field, 1929, the problem of motion, 1939) 3. In 1939 he was also elected full-member of the Academy of Sciences of the USSR. Beyond his purely scientific achieve-ments, Fock played a key role in popularizing quantum and relativity theories in Soviet Union: there is his 1932 publica-tion of the first textbook on quantum theory (Foundations of quantum mechanics) 4; and later in 1955 a very important

1 The name of Saint-Petersburg changed two time at the beginning of the twentieth century. It became Petrograd in 1914 and Leningrad in 1924.

2 That grant was awarded to Fock partly because of his work, quasi-simultaneous Oskar Klein’s, on the equation know today as the Klein-Gordon equation.

3 Fock V. A. - ''Sur le mouvement des masses finies d'après la théorie de la gravitation'', Journal de Physique (URSS), Vol. 1, N°2 (1939), p. 81-116.

4 Fock V. A. - Nachala kvantovoy mekhaniki, Leningrad, Izdatel’stvo KUBUCH, 1932, 251 p.

monograph on the theory of relativity, The theory of space, time and gravitation 5.

Any historical study of Soviet science in the times of Fock has to take into close account its ideological and political context. 1929 marked in USSR the beginning of the so-called ''Great Break'': rapid industrialization, collectivization of agriculture and the beginning of specific cultural policies, all this mirroring the generalization of the idea of the ''con-struction of socialism'' 6. As a result, physics and physicists (among many others) came under close scrutiny and un-derwent criticisms. Of course, the ideological pressure was more or less strong over the years, but, as we shall see, severe controversies popped up in many debates.The official philosophy of the regime, dialectical material-ism, was based, to make it short, on the assertion that the existence of matter is separate and independent from mind. Consequently, idealism, positivism and the philosophical positions of their prominent representatives, Richard Ave-narius, Ernst Mach and his many disciples to quote a few, were harshly criticized. Following the trend, Marxist philoso-phers, often with little or no training in physics at all, did not hesitate to attack the non-classical physical theories accus-ing Einstein and Bohr, their main creators and promoters, of all the sins of the erroneous philosophies.

Memorable clashes such as the one between the biologists Lyssenko and his opponent Vavilov 7, retrograde opinions such as those of physicist Timiryazev 8, or still the tragic fate of many scientists during the "Great Purge" 9 would suggest that Fock had to make a clear-cut choice between rejecting modern theories, in accordance with dialectical materialism, or continuing their investigation at the price of keeping low profile and refraining expressing his opinions publicly. The picture is more complex and surprising. In the early thirties, Fock was actually a supporter of dialectical materialism, but he remained faithful to quantum mechanics and general relativity, not a small feat in these troubled times! He held indeed a very peculiar position in the Soviet landscape be-cause, in each controversial case, he managed to develop

5 Available in english: Fock, V. A. - The theory of space, time, and gravitation, 2nd rev. ed, translated from the Russian by N. Kemmer, New York, Macmillan, 1964, 448 p.

6 For a more general vew of science and politics in USSR, see Krementsov N. - Stalinist Science, Princeton, Princeton University Press, 1997, 372 p.

7 Trofim Lyssenko is known for his pseudo-scientific genetic theory claiming the possibility to modify genetic characteristics thanks to environment modifications. He succeeded on promoting his theory as a state doctrine while his opponent Nikolaï Vavilov, defending mendelian genetics was sentenced to death in July 1941. Even if his sentence was commuted to twenty years' imprisonment, he died in prison in 1943.

8 Arkady Timiryazev was a professor of the State University of Moscow known for condemning both the quantum and relativity theories because of their alleged idealistic stance.

9 Among them we can mention Matvei Bronstein, or the future 1962 Nobel prize winner Lev Landau arrested in 1938 and jailed for one year. Fock himself was arrested twice but “only” for a few hours the first time, and four days the second one.

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a specific interpretation of the theory under criticism that al-lowed him to prove it after all compatible with the dominant ideology.

Fock as an engaged scientist

According to testimonies, Fock studied and adhered to dialectical materialism at the beginning of the thirties (he read at that time Lenin, Engels and probably Marx as well). During that decade one can observe a subtle shift from his stand as a pure scientist to that of a resolute actor of philo-sophical, social and political struggles. Fock’s evolution ap-pears retrospectively catalyzed by a dispute started in the main scientific journal dedicated to physics in Soviet Union, the Uspekhi Fizisheskikh Nauk (Progress of the physical sciences). In 1937, Fock had indeed published a criticism of the statistical conception of quantum theory developed by his colleague Nikolskiy 10. In spite of the fact that Fock's criti-cism was based on the mathematical formalism of quantum mechanics and on related facts and argumentations, Nikol-skiy did not hesitate to fire back using instead the purely ideological rhetorics of the regime:

Beyond the fact that the conception of quantum mecha-nics, developped by Niels Bohr, is totally incompatible with the progressist orientation of theoretical physics, it is constantly accompanied of idealism, in the conception of Mach. This conception is very persistant, and syste-matically protected here by M. P. Bronshtein (Leningrad), L. D. Landau (Kharkiv) , I. E. Tamm (Moscow) and V. A. Fock (Leningrad) 11.

Nikolskiy’s answer, loaded with ideology but published in a scientific journal devoted in principle only to purely scientific matters, shocked deeply Fock. He was a man of principles, rigorous both in his work as in his life. No wonder that he answered bluntly that he refused to continue such a debate 12. But Fock was also proud and courageous 13 and Nikol-skiy’s ideological attack led him to reconsider his strategy of publication. As a result, he started to publish his ideas in philosophical journals as well.

Among the latter, one of the most influential at the time was Pod Znamenem Marksisma (Under the banner of Marxism). Its chief-editor was Alexander Maksimov, a prominent Marx-ist philosopher of science. When Maksimov proposed Fock to use his journal to denounce the ''idealistic views held by eminent scientists'' or to comment on ''the main theoreti-cal problems of modern physics'', the result went, least to say, much beyond Maksimov’s expectations… Published in 1938, Fock's paper ''On discussions on questions of phys-ics'' was not only a resolute defense of the Copenhagen interpretation and an attempt to prove its compatibility with dialectical materialism but also a denunciation of the ac-

10 Fock V. A. - ''K stat'ye K. V. Nikol'skogo: Printsipy kvantovoy mekhaniki'' (On the article of K. V. Nikolskiy: Principles of quantum mechanics), Uspekhi Fizisheskikh Nauk, Vol. 17, N°4 (1937), pp. 552-554.

11 Nikolskiy K. V. - ''Otvet V. A. Foku'' (Answer to V. A. Fock), Uspekhi Fizisheskikh Nauk, Vol. 17, N°4 (1937), p. 555.

12 Fock V. A. - ''Pis'ma v redaktsiyu'' (Letter to the redaction), Uspekhi Fizisheskikh Nauk, Vol. 19, N°4 (1938), pp. 139-140.

13 During the Great Purge he is reported to have stated: "Cowardice does not influence the probability of arrest".

tion of marxists philosophers against modern science. That article led naturally to a dispute with Maksimov which was stopped only by the events of the Second World War. The post-war period did not see a calm-down of the ideological debates. On June 24, 1947, Andreï Zhdanov, third secre-tary of the Communist Party of Soviet Union made a speech which marked the beginning of the most intense ideological campaign in the history of Soviet science, the Zhdanovsh-china. The intervention of this major political authority was indeed perceived by Marxist philosophers as a clearance to be more aggressive and radical in their attacks against non-conformist views 14. In 1952, the book Philosophical Prob-lems of Modern Physics 15, edited by Maksimov and pub-lished by the Academy of Sciences of USSR, condemned firmly the philosophy of the “Copenhagen” school and called as well for a rejection of relativity theory. Fock did not wait long to react. He first managed to obtain from the Acad-emy of Sciences a statement that the opinions expressed in Maksimov’s book were not mirroring the official position. Next, he published in Voprossy Filosofy 16 (Questions of phi-losophy) a virulent article, ''Against the ignorant criticism of modern physical theories'' 17 that denounced the incapability of Soviet philosophers to deal with scientific subjects.

Criticizing Einstein’s general theory of relativity for the sake of Einstein’s theory of gravitation

Many attacks aimed at relativity in Soviet Union were indeed of rather poor intellectual content, originating most often from incompetent people with a shallow if not wrong under-standing of the theory. Relativities of length, time or simul-taneity was flatly condemned, simply because of their pos-tulated incompatibility with the objective materiality of the world required by Soviet philosophy. The question of the ex-istence of a world independent of our sensations led, on the other hand, to frequent criticisms directed against western commentators of general relativity, Arthur Eddington, James Jeans or Philipp Frank to quote a few. Einstein’s views were criticized as well because of the alleged influence exerted on him by Mach’s philosophy. Soviet philosophers, following Lenin’s claims against the Austrian scientist-philosopher, could not help but viewing the theory of relativity as a perfect expression of Mach’s idealism.

As we already hinted at, Fock was a supporter of Einstein’s theory. He was introduced to relativity theory while still a student thanks to the teachings of his masters Friedmann and Frederiks at Leningrad University at the beginning of the twenties 18. Over the next fifteen years Fock’s scientific activity was almost exclusively focused on quantum theory and he turned again to relativity problems only at the end

14 Shortly after Zhdanov’s speech the physicist Mosey Markov, defending the principle of complementarity, became the object of very virulent attacks.

15 Maksimov A. A. (ed.) - Filosofskiye voprosy sovremennoy fiziki (Philosophical problems of modern physics), Moscow, AN SSSR, 1952, 576 p.

16 This was the new name of Pod znamemen marxisma, still one of the most influential philosophical journal.

17 Fock V. A. - ''Protiv nevezhestvennoy kritiki sovremennykh fizicheskikh teoriy.'', Voprossy filosofy, N°1 (1953), pp. 168-174.

18 See the very informative paper by Gennady Gorelik, “Vladimir Fock: Philosophy of Gravity and Gravity of Philosophy”, in: The attraction of gravitation: new studies in the history of general relativity, J. Earman, M. Janssen, J. Norton (eds), Boston, Birkhäuser, 1993, pp. 308-331.

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of the thirties (this is when he obtained some of his main results in general relativity). Meanwhile, he had become a supporter of dialectical materialism and this had direct ef-fects on his contemporary understanding of general relativ-ity. The introduction of Fock's monograph on the theory of relativity makes this very clear:

The philosophical side of my views on the theory of space, time and gravitation was formed under the influ-ence of the philosophy of dialectical materialism. [...] The teaching of dialectical materialism [...] helped me also to understand correctly, and to interpret, the new results obtained by me 19.

This quote seems to indicate that dialectical materialism was for Fock more than an a posteriori intellectual frame-work where he construed his philosophical views on space, time and gravitation. It hints indeed at a methodological guidance directly exerted on Fock's research. A closer in-spection of Fock’s contributions to relativity shows this guid-ance in the requirement to analyze rigorously every concept involved in the theory. This is what led Fock to a sweeping criticism of Einstein's own understanding of general relativ-ity. Indeed, Fock developed a very personal point of view on what Einstein’s theory really was (and was not), a position that he defended until the end in spite of the skepticism of his colleagues both in the East and West (albeit not always for the same reasons).

The main point of Fock’s criticism is that general relativity is actually no "general" at all: the general principle of relativity not only is not a generalization of the special (1905) one, but has rather to be considered as a restriction of the latter. This has to be understood in the following way. Fock’s concep-tion opposes the "homogeneous" space-time of Minkowski with the “inhomogeneous” one of Einstein. The homogene-ous case is physically characterized by the absence of privi-leged points in space and time, of privileged directions as well as of privileged inertial frames. Mathematically, this is expressed by the Lorentz group being the invariance group of the pseudo-euclidean Minkowski metric. This is an ex-ample of a more general situation where space-time admits a transformation group, a situation which commands that its curvature must be constant. In the inhomogeneous "Ein-steinian" space-time, on the contrary, there is no such trans-formation group.

Now, for Fock, the assessment of "relativity" is naturally connected with uniformity of space and time: Lorentz invari-ance enables one indeed to speak of relativity of position (invariance under translations), direction (rotations) and of absence of privileged observation frames (Lorentz boosts). Given that Lorentz invariance, as a transformation group in-variance of space and time, is lost in the inhomogeneous case, there is consequently no way to speak of relativity left alone of general relativity: "in the theory of nonuniform space-time, there is no principle of relativity […] If one uses the word relativity consistently, then the general principle of relativity is nonsensical" 20. Consequently also, the require-ment of general covariance is not crucial to the theory as

19 Op. cit. n°5, p. 8.20 Fock V. A. - ''Three Lectures on Relativity Theory'', Review of Modern

Physics, Vol. 29 (1957), p. 326 (325-333).

neither is the principle of equivalence. Fock did grant the lat-ter a heuristic value in the discovery of general relativity but he did not consider it instrumental to the physical meaning of it. To resume, Fock used to say that "the physical relativity is not general; the general relativity is not physical". So what did Fock understand by "Einstein’s theory"? Well, it was for him a mere, albeit very successful and impressive, theory of gravitation.

All this explains that while defending relativity theory against the Soviet ideologues, Fock did not hesitate in the fifties to attack directly Einstein’s views 21. One of the most peculiar expressions of his criticism of Einstein was an article pub-lished in the Pravda 22 in 1956 untitled "Half a Century of a Great Discovery. On Albert Einstein's Theory of Relativ-ity" 23. While this article was highlighting the successes of the theory of special but also general relativity, it was as well criticizing Einstein’s deep misunderstanding of the real signification of the theory and promoting Fock’s own inter-pretation. The article gave rise to an interesting exchange between Fock and Igor Tamm 24: Tamm judged it inappro-priate, especially given the jubilee circumstances, but Fock gave the following justification:

[…] I had to mention the erroneous philosophical decla-rations of Einstein. To occult them would be a tactical error. The only manner to give the theory of relativity (but also quantum mechanics) immunity against the attacks of philosophers, is that the physicist himself recognize the philosophical errors of the author of the theory, and separate these errors from the substance of the theory 25.

Fock’s conclusion was that what really mattered was that the publication of his article in a newspaper such as Pravda, known to represent the official line of the regime, had to be considered as an official recognition of the theory, "a great discovery and expression of human genius". Fock’s answer to Tamm makes his tactics clear: in the ideological context of Soviet Union, the defense of modern theories, to avoid a frontal clash with dialectical materialism, could not spare alternate expositions, interpretations and even revisions of some of their concepts. Disagreeing with Einstein and putting forth his own interpretation highly influenced by dia-lectical materialism was just Fock’s way to protect Einstein’s theory from ignorant criticisms.

Criticizing Bohr’s philosophy for the sake of Bohr’s complementarity

We just saw how Fock, while fully accepting the mathemati-cal core of the general relativity, challenged Einstein’s inter-

21 Fock’s conception of Einstein’s theory definitely requires a more detailed account, especially his understanding of Einstein’s equations and the associated boundary conditions, as well as the crucial role he attributed to the so-called « harmonic coordinates ». The interested reader is referred to the paper of Gorelik mentioned above (note 20).

22 Pravda was at the time the main official soviet newspaper.23 Fock V. A. - ''Polveka velikogo otkrytiya. O teorii otnositel’nosti Аl’berta

Eynshteyna'', Pravda, 15 avril 1956, N°106.24 Igor Tamm was a Soviet theoretical physicist working in Moscow,

a Nobel laureate in 1958 with Ilya Frank and Pavel Cherenkov for their discovery and interpretation of Cherenkov radiation.

25 Letter from Fock to Tamm, 17th of novembre 1955. ARAN SPb 1034-3-160.

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pretation of the theory. Fock adopted a similar attitude with respect to quantum mechanics that he defended against the attacks of the ideologues of his country while rejecting none-theless some aspects of Bohr’s "orthodox" interpretation. The latter was judged guilty of the charge of positivism and non-objectivity because of the importance it gave to obser-vation. In fact, the "Zhdanovshchina" period was sometimes significantly called "the age of the banishment of comple-mentarity" 26. It saw increased attention, in Soviet journals, given to papers from Blokhintsev, de Broglie, Vigier, and Bohm, all proposing alternative interpretations of quantum mechanics. In historical investigations of the confrontation of quantum theory with Marxism, one tends to focus indeed on such interpretations (dubbed "statistical") to illustrate the attempts that have been made to reconcile quantum me-chanics with the dominant ideology. Such focus oversees the fact that Fock tried to do the same without however de-nying the general framework of Bohr’s philosophy, which makes Fock, retrospectively, a distinguished (albeit special) Russian representative of the Copenhagen school.

Contrary to debates over relativity theory, those stirred by the Copenhagen interpretation of quantum mechanics were of a higher scientific standard, not least because, besides philosophers, there were also more physicists involved in the controversy. As we know from the "Nikolskiy's affair" mentioned above, Fock rejected statistical interpretations. According to Fock, the wave function enables to obtain the theoretical distribution of probabilities for a physical quantity and the probabilities so obtained have, on the other hand, an intrinsic (objective) meaning, in the sense that one can attribute probabilities to single events. In this context, sta-tistics are to be viewed only as a way to test such proba-bilistic hypotheses. On the contrary, in a "statistical" theory (interpretation), probabilities intervene because of the ab-sence of a (more) complete knowledge of the state of the system. Fock considered thus that statistical interpretations were only attempts "to invent a deterministic, subatomic and subelectronic mechanism in a way that a statistic applied to hypothetical movements of this mechanism would, on aver-age, give the same results as statistical probabilities based on quantum mechanics " 27.

How did Fock match his scientific belief, namely that the quantum state provides a complete knowledge, with his philosophical materialistic - realist principles? This is where Fock gave his Copenhagen orthodoxy a peculiar twist with the help of what he called "mentally interrupted experi-ments" and probabilities of "virtually possible facts". Fock considered here, following Bohr, the emblematic case of a particle passing through a double slit in a diaphragm. If the latter is suspended in its plane, one can measure its posi-tion when the particle passes it, or measure the momentum exchanged between it and the particle after the particle has passed it (but one cannot do both). In the latter case, one can deduce which slit the particle went through (the upper one if the gain in momentum of the slit system was upwards,

26 Graham L. - Science and philosophy in the soviet Union, New-York, Alfred A. Knopf, 1972, p. 80.

27 Fock V. A. - ''Critique épistémologique de théories récentes'', La Pensée, Paris, N°91 (mai-juin 1960), p. 15 (8-15). See also Fock’s article directed specifically against Blokhintsev’s views: ''On so-called 'ensembles' in quantum mechanics'', Voprossy filosofy, N°4 (1952), pp. 170-174.

the lower one otherwise), but, because the position of the slit during the passing is unknown, one loses the interfer-ence pattern on the screen past the slit system. In the first case, the position of the diaphragm is known and this case is then equivalent to a rigidly fixed diaphragm with, conse-quently, an interference pattern visible.As long as one does not decide what to measure, one is facing what Fock calls a "mentally interrupted experiment", a situation he judged crucial when interpreting quantum mechanics 28. Indeed, the important point here is that there are different ways to end up the experiment (by choosing what will eventually be measured). In each case, quantum mechanics will enable to compute a set of probabilities for the corresponding physical quantity and this computation will be done starting from the same wave function (before the particle hits the setup) corresponding to the initial condi-tions. The same wave function hence accounts for all the observables that one can measure starting from the initial conditions, i.e. for all the virtual modifications of the setup in the very last stage of the experiment. This implies that, in defining the quantum state of a system as given by its wave function, it is possible to make abstraction of the last state of the experience, the effective setup and the resulting measurement:

The quantum state of the system relates then to what is virtually possible and not to what is effectively done. The wave function enables to compute, starting from given facts, the probabilities of other virtually possible facts 29.

This position enabled Fock to state that the wave function, and hence quantum mechanics, were an objective descrip-tion, objective in the sense of independent from the last stage of the measurement (observation) hence, independ-ent of the "observer", a major requirement to reach compat-ibility with dialectical materialism.

Fock’s rather elegant argument for the objectivity of the quantum description was not, however, sufficient to lift the criticisms directed against Bohr’s views on quantum theory. Fock hoped initially to bridge the gap between the Copen-hagen doctrine and dialectic materialist philosophy using a linguistic reassessment of Bohr’s writings. The following excerpt from a letter Fock send to Léon Rosenlfeld makes this clear 30:

[...] I am convinced that despite his slightly positivist lan-guage, Bohr believes as much as we do in the reality of phenomena of which he speaks, and then the difference between the views of Bohr and mine is more a difference of language than a difference of content 31.

It occurred eventually to Fock that he could not defend Bohr against the charges of idealism without revising the latter’s interpretation of quantum mechanics. Indeed, Fock was genuinely disturbed by the positivistic overtones of Bohr's philosophy and in particular the use the latter made of two

28 To be compared with what is called today a "delayed choice experiment"29 see reference note 27, p. 12.30 The Belgium physicist Léon Rosenfeld, one of the closest collaborators

of Bohr in Copenhagen, was also known for being a fervent marxist.31 Letter from Fock to Rosenfeld, 7th of April 1956. ARAN SPb 1034-3-

145.

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key notions, "causality" and "uncontrollable interaction". In what concerns causality, Bohr used it as an expression of the energy-momentum transfer description of phenomena, contrasting it (in the complementarity doctrine sense) with the space-time one. Because of the incompatibility of the relevant experimental setups (expressed formally by the Heisenberg relations), Bohr declared that one had, in given circumstances, to give up the causal description. Such a statement was highly incompatible with dialectical materi-alism. On this point Fock simply pointed out that this con-ception ("giving up the causal description") was valid only if causality was narrowly understood in terms of laplacian determinism. Causality in a broader sense was however preserved.

In what concerns the thesis of "uncontrollable interaction'', things were more involved. It was Bohr’s way to describe the relation between the measurement device and the atomic object in the case when the existence of a "quantum of action" (the finite value of Planck’s constant) could not be neglected. Considering that every physical interaction is by definition controlled, Fock rejected the idea of uncontrol-lability at the physical level and suggested rather that Bohr’s "uncontrollability" thesis had to be construed in purely logi-cal terms when analyzing the measurement process.

Fock and Bohr could confront directly their views during a sojourn Fock did in Copenhagen at the beginning of 1957. Fock judged the meeting fruitful since, as he reported, Bohr declared that "he is not positivist and only tries to consider nature as what it is" 32. Bohr’s plain and public answer to the criticisms mentioned above followed in his 1958 article en-titled ''Quantum Physics and Philosophy'' 33. In particular, in what concerned the idea of an ''uncontrollable interaction'', Bohr recognized there that the question was subject to de-bates and possibly involved a logical aspect:

[…] the use of phrases like "disturbance of the pheno-mena by observation'' or ''creation of physical attributes of objects by measurements'' is hardly compatible with common language and practical definition. In this con-nection, the question has even to be raised whether re-course to multivalued logics is needed for a more appro-priate representation of the situation 34.

While Bohr’s article remained a strong defense of comple-mentarity, it was incorporating nonetheless some linguistic readjustments and was claiming the objectivity of the theory. As a result, its reception in Soviet Union was quite positive as Fock reported to Rosenfeld:

This article is very appreciated in Russia because it con-tains very important statements on causality, objectivi-ty, etc., which reconcile Bohr’s views with the dialectical materialist point of view duly formulated 35.

32 Fock V. A. - ''Poyezdka v Kopengagen'' (Visit to Copenhagen), Vestnik Аkademii nauk SSSR, N°7 (1957), p. 56 (54-57).

33 Bohr N. - ''Quantum Physics and Philosophy'', in: Philosophy in the mid-century, Raymond Klibansky (ed), Florence, 1958, pp. 308-314.

34 Ibid, p. 313.35 Letter from Fock to Rosenfeld, undated. ARAN SPb 1034-3-145.

Indeed, one could witness at that time an inflection in the perception of Bohr's ideas in USSR. The late fifties were seeing a slight return to freedom of expression while ultraor-thodox philosophers or representatives of pseudo-science as Maksimow were losing much of their influence. Fock took opportunity of this change to promote the Copenhagen in-terpretation in a more offensive way. He tried, on one hand, "to silence" the "de Broglie-Bohm-Vigier theory" qualified as "simply absurd" 36, and, on the other, to popularize Bohr's work. After his 1959 translation of Bohr’s "Quantum Physics and Philosophy" for the journal Uspekhi fizicheskikh nauk, Fock worked on a Russian version of Atomic Physics and Human Knowledge, a compilation of articles published by Bohr in 1958. This version 37 contains, on Fock’s specific request, two additional articles with respect to the original, "Quantum Physics and Philosophy" and "Quantum Physics and Biology". Devoid of any positivist expressions, these ar-ticles were for Fock the promise of a favorable reception of the book in his country.

Fock’s "double-faced" tactics had worked again: his quali-fied support of the Copenhagen interpretation very much helped to rehabilitate Bohr in USSR. After more than twenty years of suspicion, the Dane was invited in 1961 by the So-viet Science Academy: he spent two weeks in Soviet Un-ion to great effect. After Bohr’s death the journal Uspekhi fizischeskikh nauk dedicated a special issue to his memory. In the same period Fock's unorthodox interpretation of the theory of relativity was receiving special attention, both in his country and abroad 38. Thanks to a deep reflection on the interpretation of these theories from a dialectical materialist point of view, Fock had become their best critic and at the same time their best proponent.

In spite of a difficult political context, Fock always managed to remain faithful to his scientific and ideological beliefs. Be-yond the value of his views on the interpretation of modern theories, Fock is a very interesting character in history of science. His longevity and his first rate involvement in fron-tier physics is of great value when studying Soviet science beyond the clichés often associated to it. More generally, his intellectual trajectory makes an appealing case study of how a scientist deals with pressing philosophical and politi-cal questions.

36 Letter from Fock to the redaction of Uspekhi fizicheskikh nauk, 2nd of September 1958. ARAN SPb 1034-2-219.

37 Bohr N. - Аtomnaya fizika i chelovecheskoye poznaniye, translated into Russian by V. A. Fock and A. V. Lermontovoy, Moscow, Izdatel’stvo inostrannoy literatury, 1961, 151 p.

38 As testimony of his influence at that period we can note that Fock was the president of the International Committee on General Relativity and Gravitation in the years 1968-1971.

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News about some IYL Activities in SwitzerlandCultureAt present most activities celebrating the International Year of Light 2015 [IYL 2015] have focused more on science and technology of light, and less on cultural aspects of light (though some scientific research institutes do foresee talks on light and arts or even theology).A laudable exception was the spring concert of the choir of the Bernese Gymnasium Neufeld at end of March 2015, which was dedicated to IYL 2015. This exceptional concert presented an interesting selection of classical music of the theme ‘Light’. Examples were ’Let there be light’ for choir, brass instruments and organ by Charles E. Ives, and ‘Un-certain Light’ for double choir a cappella by Robert Schu-mann. The high level performance was accompanied by a special laser show designed by students as part of their ‘matura’ work. The program flyer can be seen at http://www.gymneufeld.ch/fileadmin/user_upload/gymneufeld/news/Konzert_2015-03/Konzert_2015-03_Let-there-be-Light.pdfAnd we enjoyed hearing that some of the ‘laser’-students consider to study physics after their matura!

Science and TechnologyIn order to gain more public attention for the IYL 2015 mes-sage, it is necessary to reach the mass media such as newspapers, journals and television. This, however, is sur-prisingly difficult, even if they are provided with best infor-

mational and promotional material. We heard from several media experts that e.g. mentionning UNESCO as main IYL-initiator rather scares the public since the organization is associated more with culture, but not technology or science!Thus the question arises how the economical importance of the Swiss photonic industry with 16’000 employees and 3-4 Mrd. CHF turn-over per year can be conveyed to the pub-lic? A small group of engineers and physicists from several Swiss photonic companies met at SwissMem (Schweizer Maschinen-, Elektro- und Metall-Industrie) to create a spe-cial press kit, which shall be distributed by the photonic firms to their local public media. Each firm describes first a special highlight in photonics which created jobs in the past, such as the space optics of the successful ESA Rosetta-mission, and then points out the opportunities of modern photonics to create new jobs in the future.The nationally coordinated, but regionally focused action, using companies to relay the message, will increase public awareness. It is hoped that in particular young people will be made aware of the employment possibilities in the field of photonics. Hopefully this will also stimulate their own IYL-activities! And to study Phys-ics!

Bernhard Braunecker

Kurzmitteilungen - Short Announcements

Studie "SATW Technology Outlook"Die Schweiz ist ein hervorragender Forschungsstandort. Sie besitzt auch eine ausserordentlich robuste und leistungsfä-hige Industrie. Das eine führt aber nicht zwangsläufig zum anderen. Einzelne Branchen und Unternehmen müssen sich immer wieder neu erfinden. Dies ist in der Vergangen-heit auch in der Schweiz nicht immer wunschgemäss ge-lungen.Grosse Beachtung finden heute die währungsbedingten Herausforderungen. Über einen Zeithorizont von fünf bis zehn Jahren betrachtet sind aber auch neue Technologien erkennbar, deren Beherrschung für den Erfolg der Schwei-zer Industrie entscheidend sein dürfte. Gerade in Zeiten des starken Frankens ist es besonders wichtig, genügend Mittel in die industrienahe, angewandte Forschung zu investie-ren. Die SATW hat deshalb den Technology Outlook Report verfasst, der diese technologischen Herausforderungen aufzeigt und klare Empfehlungen zuhanden der Entschei-dungsträgerinnen und Entscheidungsträger in Politik und Wirtschaft formuliert.Allgemein zeigt sich, dass Informations- und Kommunika-tionstechnologien (IKT) in allen Sparten wesentliche Trei-ber für neue Produkte und Dienstleistungen sind. Es gilt aber auch den Datenschutz, die Datensicherheit sowie den Schutz kritischer Infrastrukturen (beispielsweise im Ener-giebereich) vor Cyberangriffen zu gewährleisten.Additive Fertigungsverfahren werden in der Industrie eine zunehmende Rolle spielen. Dafür sind industrietaugliche

Prozesse und Materialien zu entwickeln. "Industrie 4.0" bringt die Digitalisierung der Produktionskette und die Ver-netzung aller Maschinen. Angewandte Forschung im Be-reich autonomer intelligenter Systeme und neuer Produkti-onsverfahren ist auf nationaler Ebene zu priorisieren.Die Unternehmen der chemischen und pharmazeutischen Industrie müssen sich mit der Synthetischen Biologie und Biotechnologie, zielgenauem Wirkstoffeinsatz, energiespei-chernden Chemikalien und aktiven Packstoffen auseinan-der setzen.In der Präzisionsindustrie ist die Entwicklung von ultra-harten, intelligenten oder leichten Materialien mit einstell-baren mechanischen und physikalischen Eigenschaften ein wichtiger Trend. Moderne photonische Bearbeitungs- und -in situ- Messmethoden sind wesentliche Entwicklungsrich-tungen.Das Gesundheitswesen entwickelt sich vom bisherigen kurativen Vorgehen hin zum vorbeugenden Ansatz, der so genannten 4P-Medizin (personalisiert, prädiktiv, präventiv, partizipativ). Mit dem Einsatz moderner Informationstechno-logien ergibt es vielfältige neue Möglichkeiten für die Medi-zinaltechnik-Industrie.Die gesamte Studie sowie eine Kurzfassung und weitere Informationen sind im Internet unter www.satw.ch/outlook abrufbar.

Beatrice Huber / SATW

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Review for "Careers for Physicists"Joint Symposium of SPS, PGZ, YPF, VMP, FPU, FPA and FG14 at ETH Zürich, 22 April 2015

Kai Hencken, Head of the SPS-section "Physics in Industry"Rolf Kaufmann, Physikalische Gesellschaft Zürich

What is different between the work physicists are perform-ing in industry or in academia? What should students know before moving from university to industry and what criteria must be fulfilled to start a successful career? These ques-tions have to be asked when finishing the studies or PhD and starting to look for a career outside the academic re-search area. The best advice can be given by a first-hand account from physicists from industry, and this is the suc-

cessful concept of a sympo-sium, which was organized for the fourth time jointly by the "Swiss Physical Society" (SPS), the "Physikalische Gesellschaft Zürich" (PGZ), the "Young Physicists Forum" and the student organizations of the ETH Zürich (VMP), the university of Zürich (FPU), the university of Berne (FPA) and the university of Basel (FG14). Four experienced profession-als at different stages of their career and working in very dif-

ferent areas present their actual job area, report about their career path and describe those factors which they consider as important for success in industry. Obviously those are more than a good knowledge in physics.

Mark von Waldkirch, Vice President R&D of SENSIRION AG explained by describing the job activities of sev-eral colleagues at different positions, how physicists are working in his startup company, which has mean-while expanded to a larger company. In their company physicists not only work in the field of sensor physics, where they can use their knowledge in physics to improve the sensors of SENSIRON, but also in Sales, Soft-ware Development and Product Management. Working for a startup company has the advantage that one can grow quickly and quite easily with the expansion of the company.

Adrian Honegger, Co-Head of IT at the Bâloise Insurance, started as a nuclear physicists, moved later to biophysics and finally to IT. He showed that physicists are best prepared for jobs in business, but they have to be aware that work-ing with groups and people is often different than in the "ivory tower" of academic. Describing different ex-

amples he discussed the important role of group dynamics. Applying modern management concepts like Scrum, a team based incremental development tool, are helpful, even in the traditional insurance business.

Philipp Käser, Senior Software Engineer at Google showed that physicists are not "outliers" in an IT company like Goog-le, but are employed today in large numbers. He discussed what is important in order to be successful in the field of software development, not only at Google but generally at other IT-companies too. Enthusiasm for the work is clearly a "must", but one should start as soon as possible to gather experience by working on different software projects. This leads to impressive track records, which are considered as success criteria by companies.

Finally Christoph Häfeli, Specialist Energy Economics at Swissgrids gave students the advice to concentrate more on those technology fields of personal interest instead of fo-cusing on special companies. Taking the electricity industry as an example he showed that not only physics is important to create a stable network, but more factors come into play that make the system even more complex: these are de-velopments, e.g., outside of Switzerland that influence the Swiss network, but also political and environmental ques-tions that must be considered. As an example he showed how one needs to model a solar eclipse in order to be able to predict the stability of the electric grid.

After an initial pres-entation round, the students had the possibility to dis-cuss with all the speakers at an apero. This lead to interesting and lively conversa-tions ranging from the details of their work areas, new and upcoming fields, required skills which physicists often have without recognizing them, and how to start looking into a career in their field. The topics were dis-cussed not only between speakers and students but also among students themselves.

Since the event was again a great success for all partici-pants, showing that it addresses a very strong demand of the students, it is planned to organize a follow-up in the fu-ture. A career event will also take place at the joint meeting of the "Swiss Physical Society" and the "Austrian Physical Society" in Vienna in September 2015.

What options does a physicisthave for his or her professional life?The field is wide! Four experiencedphysicists will present their careerand possible opportunities intheir environment.

Afterwards youhave the possibilityto personally discussyour questions withthe speakers duringan apero.

MORITZ LECHNERSensirion | Co-Founder and Co-CEO

ADRIAN HONEGGERBâloise Insurance | Co-Head of IT

PHILIPP KÄSERGoogle | Senior Software Engineer

CHRISTOPH HÄFELISwissgrid | Specialist Energy Economics

FG14.UNIBAS.CHFPU.UZH.CHVMP.ETHZ.CHSPS.CHPGZ.CH

APRIL 22ND

1615 - 1900

UNI ZÜRICHKOL-F-101RÄMISTR. 71

CAREERSFOR PHYSICISTS

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Nr. 46 Juli 2015 - SPS · Nr. 46 Juli 2015 SPG MITTEILUNGEN COMMUNICATIONS DE LA SSP General Information: p. 9 Preliminary program: p.11 Plenary Speakers François R. Bouchet, Institut