Künstliche Intelligenz
Wasserstoffangetriebene Drohne Z1 fliegt leise und entgeht Radar
Der US-Spezialist für wasserstoffangetriebene Drohnen, Zepher Flight Labs (ZFL), hat eine VTOL-Drohne (Vertical Take-off and Landing) entwickelt, die ihre Energie aus einer Wasserstoff-Brennstoffzelle bezieht und in Höhen von bis zu 20.000 Fuß (etwa 6,1 km) operieren kann. Testweise erreichte die Z1 eine Höhe von 12.000 Fuß. In solchen Höhen ist die Drohne mit ihrer geringen Signatur schwerer von feindlichem Radar zu erfassen.
Mit der Preisgabe der genauen technischen Daten hält sich ZFL zurück. Die Spannweite der Starrflügel beträgt etwa 4,3 m. Die Z1 wird von insgesamt fünf Elektromotoren angetrieben und mit Energie aus einer Brennstoffzelle gespeist. Vier Motoren nutzt die Drohne für den vertikalen Aufstieg und die Landung. Damit kann sie auch ohne vorhandene Landebahn starten und landen.
Um Strecken schneller zu überwinden, geht sie mit ihren starren Tragflächen in den schnellen Horizontalflug über. Ein einzelner Elektromotor sorgt für den nötigen Vortrieb. Dann erreicht die Drohne eine Geschwindigkeit von bis zu 64 mph (etwa 103 km/h). Die Z1-Drohne kann Fracht bis zu 9,9 kg tragen. Standardmäßig ist sie für 4,5 kg ausgelegt. Das ist immer noch genug Zuladung, um etwa militärisches Aufklärungsgerät mitzuführen. Eine 360-Grad-Frontkamera ist ohnehin an Bord.
Dem Radar entgehen
Das Besondere an der Z1 ist ihre Fähigkeit in großen Höhen zu operieren. ZFL hat im Rahmen einer Flugdemonstration Mitte Juli zusammen mit dem U.S. Army Research Laboratory unter anspruchsvollen Testbedingungen eine Flughöhe von 3,7 km erreicht, ohne dass dabei etwa die Flugdynamik negativ beeinträchtigt wurde. Die Drohne blieb bei den Tests jederzeit sicher kontrollierbar und manövrierfähig. Maximal soll die Z1 auf etwa 6,1 km Höhe aufsteigen können. Das sind Höhen, in denen die Drohne aufgrund ihrer kompakten Ausmaße und damit ihrer Signatur nur noch schwer vom Radar erfasst werden kann. Zudem arbeitet der Elektro-Brennstoffzellen-Antrieb vergleichsweise leise und wird weniger warm, sodass auch die akustische und thermische Erfassung erschwert ist.
Ein weiterer Vorteil liegt in der Ausdauer der Drohne. Sie soll mehr als 10 Stunden in der Luft bleiben können, was sie für den Einsatz militärischer Aufklärungsmissionen tauglich macht. Die Drohne könnte so in feindliches Gebiet einfliegen, längere Zeit Aufklärungsdaten sammeln und wieder zu ihrem Stützpunkt zurückkehren.
Mobile Einheiten können die Drohne einfach mitführen. Dazu sind Einzelteile der Z1 in einer kompakten Kiste untergebracht. Der Zusammenbau der Drohne sei in unter fünf Minuten ohne Werkzeug möglich, heißt es von ZFL.
ZFL will die Verwendung der Z1 jedoch nicht nur auf militärische Anwendungen beschränkt sehen – auch wenn Aufträge des Pentagon wohl am lukrativsten sind. Die Drohne könnte zudem für kleinere zivile Lufttransporte eingesetzt werden, bei denen leichte Fracht über größere Strecken transportiert werden soll.
(olb)
Künstliche Intelligenz
Motorisierte VR-Schuhe wollen Laufen in Virtual Reality natürlicher machen
Das britische Start-up Freeaim hat eine Kickstarter-Kampagne für motorisierte VR-Schuhe erfolgreich abgeschlossen, die ein realistischeres Lauferlebnis in Virtual Reality ermöglichen sollen. Freeaims „VR Shoes“ sind mit omnidirektionalen Antrieben und Sensoren ausgestattet, die das Gehen auf der Stelle in Bewegungen innerhalb der virtuellen Umgebung umsetzen. Die gesamte Technik ist in die Sohlen der Schuhe integriert und die Bewegung soll sich laut Hersteller wie auf einem Laufband anfühlen.
Zwei Versionen für unterschiedliche Anforderungen
Freeaim bietet zwei Varianten an: Die „VR Shoes Advanced“ verfügen über automatisch rotierende Radmodule, die Seitwärtsbewegungen und eine Positionskorrektur ermöglichen. So soll die Orientierung im Spielbereich auch ohne zusätzliche Halterung gewährleistet sein. Voraussetzung dafür ist eine freie Bodenfläche von mindestens 1,5 × 1,5 Metern. Die günstigere Version „VR Shoes Light“ verzichtet auf diese Funktion und benötigt deshalb einen optionalen Stützrahmen, um ein Abweichen vom Spielbereich zu verhindern.
Beide Modelle sollen mit SteamVR-kompatiblen Headsets wie der Pimax Crystal Light oder der Meta Quest 3 via Link und gängigen PC-VR-Spielen funktionieren. Die Kompatibilität mit Standalone-Titeln für Meta Quest ist laut Freeaim in Arbeit. Erste Tests mit Titeln wie „VRChat“, „Until You Fall“ oder „The Walking Dead: Saints & Sinners 2“ sollen bereits laufen.
Eine Unterstützung für mögliche künftige Geräte wurde ebenfalls bestätigt. Gemeint sind damit Headsets auf Basis von Android XR oder SteamOS, auf dem die angeblich in Entwicklung befindliche „Valve Deckard“ basieren soll.
Erste Auslieferung für Anfang 2026 geplant
Laut Kickstarter-Eintrag sollen die ersten Geräte Anfang 2026 ausgeliefert werden. Der Einstiegspreis liegt bei rund 1100 US-Dollar für die Light-Version und etwa 1400 US-Dollar für die Advanced-Variante. Zum Vergleich: Das Omni One Laufband von Virtuix kostet 2600 US-Dollar, enthält aber auch ein VR-Headset.
Für Entwickler bietet Freeaim ein Developer Kit mitsamt Software Development Kit (SDK) an. Der Preis dafür liegt bei 5000 US-Dollar. Die Unternehmensstrategie sieht vor, zunächst mit Early Adopters und Entwicklern zu arbeiten, um das System weiter zu verbessern und Inhalte zu schaffen, die die speziellen Eingabemethoden unterstützen. Eine optimierte Konsumentenversion soll auf Grundlage dieser Erfahrungen entstehen.
(joe)
Künstliche Intelligenz
AirPods: Markt in den USA langsam saturiert?
Apples AirPods sind mittlerweile ein Milliardengeschäft: 2026 könnte Apple angeblich 100 Milliarden US-Dollar Umsatz mit Ohrstöpseln und Over-Ears übertreffen. Allerdings könnte das Geschäft zumindest im größten Markt, den Vereinigten Staaten, ein Wachstumsproblem bekommen: Laut einer Untersuchung des Marktforschers CIRP erreichen die AirPods bald ein Saturationsniveau. Bereits jetzt sollen rund 26 Prozent aller iPhone-Nutzer auf diesem Markt AirPods besitzen. Dabei verfügen 44 Prozent überhaupt über Bluetooth-Kopfhörer, 59 Prozent davon griffen zu Apple. Ob sich diese Rate angesichts der Konkurrenz noch steigern lässt, scheint laut Marktforscher unklar. Eine potenzielle Bremse sind die längeren Produktzyklen bei AirPods. Anders als beim iPhone erscheinen sie nicht im Jahrestakt.
Viel Erfolg, aber nicht erfolgreich genug
Ein interessanter Datenpunkt sind die Rabatte, die Apple-Reseller ihren Kunden im Rahmen der jüngsten Prime Days offeriert haben. So verkaufte Amazon die AirPods Pro 2 um 100 Dollar billiger, auch andere große US-Händler wie Walmart und Best Buy zogen nach. Auch in Deutschland gab es die Stöpsel günstiger: Amazon lieferte mit 190 Euro den zu dem Zeitpunkt günstigsten Preis, immerhin 90 Euro weniger als Apple. „Die AirPods sind ein Erfolg, müssen aber noch mehr Erfolg haben“, so CIRP.
Allerdings könne es auch sein, dass Apple und seine Händler einfach „viele AirPods verkaufen“ wollten – und eben genug Spielraum bei der Marge hatten, um erhebliche Stückzahlen in den Markt zu drücken. Apple selbst verbilligte natürlich nicht, dies macht der Konzern nahezu nie, mit Ausnahme von Problemmärkten wie China zuletzt beim iPhone. Apple-Nutzer wissen, dass Reseller üblicherweise die günstigeren Preise haben als Apple selbst.
Warten auf neue Modelle
Abhilfe schaffen könnte gegen die Saturierung des Marktes, dass Apple regelmäßiger mit neuen Modellen auf den Markt kommt. Die aktuelle Situation: Die AirPods Pro 2 kamen schon 2022 auf den Markt, erhielten dann 2023 ein kleines Update mit USB-C und einem leicht verbesserten H2-Chip.
Die regulären AirPods (4. Generation) sind noch vergleichsweise frisch (von Herbst 2024). Bei den AirPods Max wurde letztes Jahr nur USB-C (samt USB-Audio) nachgelegt, doch nichts an Treibern und Chips verändert. Apple hat allerdings mit Beats noch eine weitere Audiomarke in der Hinterhand, die sich günstiger und „hipper“ positioniert.
(bsc)
Künstliche Intelligenz
Zerfall von Antimaterie löst Physik-Rätsel: Warum die Beobachtung wichtig ist
Xueting Yang und sein Team vom Kernforschungszentrum CERN haben beim Zerfall von schweren, subatomaren Teilchen – sogenannten Baryonen – beobachtet, dass Materie und Antimaterie sich unterschiedlich verhalten. Die sogenannte CP-Verletzung ist zwar vor mehr als 60 Jahren theoretisch vorhergesagt worden – wurde aber bisher nie beobachtet. Das „starke CP-Problem“ gilt als eine der am meisten unterschätzten offenen Fragen der Physik.
Baryon – was?
Nach dem Bau der ersten Teilchendetektoren wurden zahlreiche neue Elementarteilchen gefunden – in den frühen 1960er Jahren war ihre Zahl auf über 400 angewachsen. Erst das seitdem entstandene und immer weiter ausgebaute Standardmodell der Teilchenphysik brachte wieder Ordnung in den Teilchenzoo, indem es erklärte, wie sich die neuen Teilchen durch elementare Bausteine zusammensetzen lassen.
Baryonen bestehen aus drei dieser elementaren Bausteine – den Quarks. Protonen und Neutronen, aus denen Atomkerne zusammengesetzt sind, sind typische Baryonen.
Wie funktioniert dieses Standardmodell?
Das Standardmodell geht davon aus, dass es nur einige, wenige Elementarteilchen gibt. Der gesamte Teilchenzoo ist aus diesen einfachen Grundbausteinen zusammengesetzt. Das Standardmodell erklärt, wie. Es zwei Familien von Grundbausteinen: Quarks und Leptonen. Aus Quarks und Leptonen sind Materie und Antimaterie zusammengesetzt.
Auf Quarks und Leptonen wirken jeweils spezifische Kräfte. Salopp gesagt ist das wie bei Superhelden, die ihre jeweiligen Superheldenkräfte haben. Auf Elektronen wirken zum Beispiel elektromagnetische Felder, auf Quarks die sogenannte starke Wechselwirkung und die elektromagnetische Wechselwirkung und so weiter. Auf das Neutrino hat nur die sogenannte schwache Wechselwirkung Einfluss.
Die Kräfte zwischen den Elementarteilchen werden durch den Austausch virtueller Teilchen, Bosonen genannt, vermittelt. Zu jeder spezifischen Kraft gehören jeweils spezifische Bosonen. Jedes Elementarteilchen tauscht ständig solche virtuellen Bosonen mit dem ihm umgebenden entsprechenden Feld aus.
Alles Quark(s)?
Quarks sind insofern bemerkenswert, als sie nie alleine auftreten, sondern zu zweit oder zu dritt. Sie sind zudem die einzigen Elementarteilchen, die keine ganzzahlige elektrische Ladung haben.
Es gibt sechs Arten von Quarks, die als „Flavours“ bezeichnet werden: up, down, charm, strange, top und bottom. Protonen und Neutronen sind aus Up- und Down-Quarks zusammengesetzt. Zusammengehalten werden Quarks von der erwähnten starken Wechselwirkung.
Symmetrie und Erhaltungssätze
Die meisten physikalischen Gleichungen sind auf die eine oder andere Weise „symmetrisch“ – auch wenn sich das zunächst mal ziemlich merkwürdig anhört. Es bedeutet, dass die Gleichungen sich nicht ändern, wenn man etwa das Koordinatensystem spiegelt oder dreht, das Vorzeichen einer elektrischen Ladung vertauscht oder den Verlauf der Zeit umdreht.
Die Mathematikerin Emmy Noether erkannte, dass jede dieser spezifischen Symmetrien mit einer sogenannten Erhaltungsgröße zusammenhängt. Sind Gleichungen bezüglich der Zeit symmetrisch, bleibt zum Beispiel die Energie des Gesamtsystems erhalten.
Je nach betrachteter Kraft gelten andere Symmetrien und damit Erhaltungssätze im Standardmodell. So muss zum Beispiel die Zahl der Leptonen erhalten bleiben. Weil bei dem Beta-Zerfall ein Lepton – das Elektron – entsteht, muss auch ein Antilepton bei dem Prozess frei werden: Das ist ein Antineutrino.
Antimaterie
Anti-Materie unterscheidet sich von gewöhnlicher Materie eigentlich nur in einer Quantenzahl – das Anti-Materie-Äquivalent eines Elektrons etwa ist ein Teilchen mit derselben Masse, demselben Spin, aber der entgegengesetzten Ladung: das Positron. Treffen Anti-Teilchen und Teilchen aufeinander, löschen sie sich gegenseitig unter Abgabe von Strahlungsenergie aus.
Eigentlich sollte das auch beim Urknall geschehen sein. Materie und Antimaterie hätten zu gleichen Teilen entstanden sein müssen – und einander komplett auslöschen müssen. Das Universum besteht jedoch aus Materie.
CP-Verletzung
CP-Symmetrie bezieht sich auf eine Vertauschung von Ladung und eine Spiegelung des Koordinatensystems. Wenn die Gleichungen einer Kernkraft sich nach diesen beiden Operationen nicht ändern, wird sie CP-invariant genannt.
Laut dem Standardmodell ist die starke Wechselwirkung, also die Kraft, die Quarks zusammenhält, nicht CP-invariant. Das bedeutet, dass Materie und Antimaterie sich beim Zerfall unterschiedlich verhalten müssten.
Kosmologische Modelle gehen davon aus, dass Materie und Antimaterie beim Urknall in gleichen Mengen entstanden sind, aber im heutigen Universum scheint Materie gegenüber Antimaterie zu dominieren. Dieses Ungleichgewicht wird vermutlich durch Unterschiede im Verhalten von Materie und Antimaterie verursacht: der CP-Verletzung.
Was bedeutet das nun?
Der theoretisch vorgesagte und jetzt beobachtete Unterschied zwischen Materie und Antimaterie bestätigt erst einmal das Standardmodell der Teilchenphysik. Aber er beantwortet nicht die Frage, warum nach dem Urknall nur Materie übrig geblieben zu sein scheint.
Und er wirft weitere Fragen auf: Zum Beispiel, warum es so schwierig ist, diese Asymmetrie zu beobachten, und warum sie mit so geringer Wahrscheinlichkeit auftritt. Denn die vom Standardmodell vorhergesagte CP-Verletzung ist um viele Größenordnungen zu gering, um die im Universum beobachtete Asymmetrie zwischen Materie und Antimaterie zu erklären.
Dies deutet auf die Existenz neuer Quellen der CP-Verletzung hin, die über die vom Standardmodell vorhergesagten hinausgehen. Die Suche nach diesen Quellen ist ein wichtiger Teil des LHC-Physikprogramms und soll an zukünftigen Teilchenbeschleunigern, die den LHC ablösen könnten, fortgesetzt werden.
Dieser Beitrag ist zuerst bei t3n.de erschienen.
(wst)
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