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Forscher entschlüsseln Struktur von superionischem Wasser mit Röntgenlaser


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It was translated with technical assistance and editorially reviewed before publication.

Eine internationale Forschergruppe hat eine bis dato unbekannte Form von superionischem Wasser entdeckt. Der experimentelle Nachweis wurde unter anderem am European XFEL erbracht, wie die Forschungsanlage in Hamburg mitgeteilt hat.

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Das Team der Universität in Rostock, des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf und des Centre national de la recherche scientifique (CNRS) Ecole Polytechniques in Palaiseau hat mithilfe der Röntgenlaser des European XFEL und der Linac Coherent Light Source (LCLS) am Stanford Linear Accelerator Center (SLAC) superionisches Wasser erzeugt. Das ist eine exotische, elektrisch hochleitfähige Phase des Wassers, die möglicherweise im Inneren von Eisriesen wie Uranus und Neptun vorkommt. Die Ergebnisse hat das Team in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht.

Superionisches Wasser entsteht nur unter extremen Temperaturen und Drücken. In diesem Zustand bewegen sich Wasserstoffionen durch ein festes Gitter aus Sauerstoffarmen. Das Wasser ist in diesem Zustand besonders gut elektrisch leitfähig.

Die Forscher versetzen Wasserproben am XFEL und der LCLS in diesen Zustand. Dazu wurde das Wasser mit Drücken von mehr als 1,5 Millionen Atmosphären komprimiert und auf tausend Grad Celsius aufgeheizt. Dank der ultrakurzen Röntgenblitze konnten sie die atomare Struktur innerhalb von Billionstel Sekunden aufzeichnen.

So konnten die Forscher die Struktur des superionischen Wassers entschlüsseln. Dabei ordnen sich die Sauerstoffatome sowohl kubisch flächenzentriert als auch als dicht gepackte Stapel in sechseckigen Mustern an. Da beide Formen zusammen auftreten, bilden die Sauerstoffatome eine hybride, fehlstrukturierte Abfolge. Dieses Muster kann nach Angaben der Forscher mithilfe von Hochleistungsröntgenlasern wie dem XFEL sichtbar gemacht werden.

Es wird vermutet, dass superionisches Wasser im Innern von Eisriesen wie Uranus und Neptun in unserem Sonnensystem vorkommt. Durch seine hohe Leitfähigkeit könnten ihre ungewöhnlichen Magnetfelder entstanden sein. Wegen der großen Menge an Wasser im Inneren von Uranus und Neptun könnte superionisches Wasser damit die häufigste Form von Wasser in unserem Sonnensystem sein.

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Die Ergebnisse zeigten, dass superionisches Wasser eine strukturelle Vielfalt aufweisen könne, die der von festem Eis ähnele, teilten die Forscher mit. Eis bildet je nach Druck und Temperatur sehr viele unterschiedliche Kristallstrukturen aus. Wasser offenbare „unter extremen Bedingungen immer wieder neue und bemerkenswerte Eigenschaften“.

Der XFEL ist derzeit einer der leistungsfähigsten Röntgenlaser der Welt. Er ist zugleich gigantisches Mikroskop und gigantische Kamera und ermöglicht es, zeitlich und räumlich hochaufgelöste Beobachtungen durchzuführen, etwa chemische Reaktionen in Echtzeit abzubilden oder die Zustände im Inneren von Planeten oder Sternen zu simulieren.

Seit Anfang Dezember wird die Anlage nach einer sechsmonatigen Wartungsphase wieder auf Betriebstemperatur heruntergekühlt. Wir waren vorher noch einmal dort.


(wpl)



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Dieselskandal: Interne Mails belasten BMW, VW und Daimler schwer


Die Geschichte des sogenannten Abgas-Kartells der deutschen Automobilindustrie muss offenbar um ein entscheidendes Kapitel ergänzt werden. Die EU-Kommission stellte 2021 bei der Aufarbeitung des Dieselskandals in einem Vergleich noch fest, dass BMW, Volkswagen und die damalige DaimlerChrysler zwischen 2009 und 2014 illegale Absprachen zur Abgasreinigung trafen. Doch nun tauchen brisante Dokumente auf, die den Beginn dieser Koordination weit vorverlegen.

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Interne E-Mails, über die die Rechercheplattform Follow the Money berichtet, lassen kaum einen Zweifel daran: Die Hersteller arbeiteten bereits 2006 intensiv an gemeinsamen Strategien, um den Einsatz der umweltfreundlichen, aber teuren Harnstoffeinspritzung zu begrenzen. Die Zeitspanne ist mitentscheidend für die Festlegung der Höhe der Sanktionen.

Die neuen Details stammen aus Beweismitteln eines laufenden Verfahrens vor dem High Court of Justice in London. Dort sehen sich die Autobauer den Klagen von rund 1,6 Millionen Dieselbesitzern gegenüber. Die Unterlagen offenbaren eine bemerkenswerte Einigkeit der eigentlich konkurrierenden Konzerne. In einer E-Mail von Volkswagen aus dem Oktober 2006 etwa heißt es unmissverständlich, dass ein Alleingang eines einzelnen Herstellers zum jetzigen Zeitpunkt zum Nachteil aller Beteiligten gewesen wäre. Damit wird ein Bild gezeichnet, das weit über den Austausch technischer Informationen hinausgeht und den Kern des Wettbewerbsrechts berührt.

Zentraler Streitpunkt war die sogenannte Selective Catalytic Reduction (SCR), bei der die Flüssigkeit AdBlue in den Abgasstrom gespritzt wird, um Stickoxide zu neutralisieren. Die Ingenieure standen vor einem Dilemma: Ein ausreichend großer Tank für die Flüssigkeit ließ sich in kleineren Fahrzeugmodellen nur schwer unterbringen. Ein zu kleiner Tank wiederum hätte die Kunden dazu gezwungen, regelmäßig AdBlue nachzufüllen, was die Hersteller als potenzielles Verkaufsargument gegen den Diesel fürchteten.

Anstatt jedoch im Wettbewerb um die beste technische Lösung zu ringen, suchten die Firmen anscheinend nach einem gemeinsamen Weg, die Dosierung der Flüssigkeit so weit zu drosseln, dass kleine Tanks ausreichten. Die Behörden sollten trotzdem keinen Verdacht schöpfen.

Pikant ist die Wortwahl in den internen, von Follow the Money teils veröffentlichten Schreiben. Ein Mitarbeiter warnte damals, dass niemand die „wahre Motivation“ für die Begrenzung der Dosierung gegenüber den US-Umweltbehörden EPA und CARB offenlegen wolle. Ein VW-Ingenieur beschrieb die Herausforderung in einer Nachricht an Kollegen bei Audi, BMW und DaimlerChrysler sogar als Frage der „möglichst geschickten Darstellung“ gegenüber den Behörden und weniger als ein technisches Problem. Es scheint, als hätten die Beteiligten bereits Jahre vor dem Auffliegen der Dieselaffäre im Jahr 2015 genau gewusst, auf welch dünnem Eis sie sich bewegten.

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Dass die EU-Kommission den Zeitraum des Kartells in ihrem Vergleich lediglich auf die Jahre ab 2009 festlegte, könnte pragmatische Gründe gehabt haben. Experten wie Jan Blockx von der Universität Antwerpen weisen darauf hin, dass ein langwieriger Rechtsstreit über die Zeit davor mit hohen Risiken für die Brüsseler Regierungsinstitution verbunden gewesen wäre. Ein Vergleich spart Zeit und Kosten, lässt aber oft Fragen zur vollständigen Aufarbeitung offen. Interessanterweise bewertete die südkoreanische Kartellbehörde denselben Sachverhalt deutlich strenger und legte den Beginn der Verstöße bereits auf 2006 fest.

Die betroffenen Unternehmen halten sich weitgehend bedeckt oder verweisen auf den bereits abgeschlossenen EU-Vergleich. Die Dokumente aus London zeigen indes, wie politisch die Abgasreinigung hinter den Kulissen behandelt wurde. Ein DaimlerChrysler-Memo hielt fest, eine einheitliche Lösung sei zu finden, da das Thema „sehr politisch“ sei und die Entscheidung von „ganz oben“ kommen müsse. Die Kläger in London sehen mit diesen Mails ihre Vorwürfe bestätigt. Die deutsche Automobilindustrie erinnere sie an eine Ära, in der Absprachen erkennbar wichtiger waren als der technologische Wettkampf um möglichst saubere Luft.


(mho)



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Mondprogramm Artemis: NASA plant zusätzlichen Start im kommenden Jahr


Die NASA schichtet das Mondprogramm Artemis um und will im kommenden Jahr eine zusätzliche Mission starten, auf der keine Mondlandung vorgesehen ist. Die soll weiterhin erst 2028 erfolgen, dann aber nicht auf Artemis-3, sondern bei Artemis-4, teilte die US-Weltraumagentur jetzt mit. Möglicherweise könnte in dem Jahr sogar noch Artemis-5 gestartet werden. Im kommenden Jahr soll die Raumkapsel Orion nun im Weltraum mit einer oder gar zwei Mondlandern der Raumfahrtunternehmen SpaceX und Blue Origin gekoppelt werden, um das ausgiebig zu testen. Zudem sollen dabei die neuen Weltraumanzüge unter realen Bedingungen zum Einsatz kommen. Insgesamt bedeutet das auch, dass die Riesenrakete SLS (Space Launch System) öfter starten soll als bislang geplant.

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Vorgestellt hat die NASA die überarbeiteten Pläne am Freitag bei einer Pressekonferenz, auf der es eigentlich um Artemis-2 gehen sollte. Auf der zweiten Mission des Artemis-Programms sollen zum ersten Mal seit mehr als 50 Jahren wieder Menschen zum Mond fliegen, den sollen sie aber nur umrunden. Wegen eines bei der Generalprobe entdeckten Helium-Lecks musste die Rakete aber wieder zurück in das riesige Vehicle Assembly Building, wo nach der Ursache gefahndet wird. Wie lange das dauert, ist noch unklar, aber ein nächster Anlauf wird frühestens im April in Angriff genommen. Wenn der Start gelingt, will die NASA damit jährlich stattfindende Flüge zum Mond einleiten.

Die deutlich höhere Schlagzahl bei der Rückkehr der USA zum Mond begründet der neue NASA-Chef Jared Isaacman auch mit der „glaubhaften Konkurrenz unseres größten geopolitischen Gegners“, womit er China meint. Das Raumfahrtprogramm der Volksrepublik wird immer ambitionierter.

Erst einmal steht aber jetzt Artemis-2 an, der Start dafür war eigentlich schon für den 6. Februar geplant. Das konnte aber schon nicht eingehalten werden. Die Crew besteht aus Reid Wiseman, Victor Glover und Christina Koch von der NASA sowie dem Kanadier Jeremy Hansen. Auf ihrem zehntägigen Flug sollen sie zuerst die Erde umrunden und dann in Richtung des Erdtrabanten beschleunigen. Für den Flug dorthin sind danach vier Tage veranschlagt. Anfang April könnte die Rakete an mehreren Tagen gestartet werden, das gegenwärtig letzte Startfenster öffnet sich dann am 30. April.


(mho)



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ExfilState: Interview mit Fabian Thomas über Seitenkanalangriffe auf ARM-Chips


Der Sicherheitsforscher Fabian Thomas hat im Oktober 2025 ein Paper zu Seitenkanalangriffen auf ARM-CPUs veröffentlicht. Die neuen Seitenkanäle nutzen den Cache der CPU aus, um Informationen zu leaken.

Anstatt wie bei bisherigen ähnlichen Angriffen den in der CPU integrierten Timer zum Messen der Ladeoperationen zu verwenden, greift das Team des CISPA Helmholtz-Zentrums für Informationssicherheit in Saarbrücken auf kleine Programme zurück, die indirekt als Zeitmesser fungieren.

Mit diesen sogenannten Timer-freien Seitenkanälen konnte Thomas minimale Unterschiede im Cache feststellen und etwa Berührungen auf dem Touchscreen nachweisen.


Das war die Leseprobe unseres heise-Plus-Artikels „ExfilState: Interview mit Fabian Thomas über Seitenkanalangriffe auf ARM-Chips“.
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