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Forschungspreis für Simulation und Modellierung - Preisträger 2008 bis 2013

Die Kategorien

Aufgrund der Tatsache, dass sowohl die Grundlagenforschung als auch die wirtschaftliche Anwendung sowie die Förderung von wissenschaftlichem Nachwuchs von großer Bedeutung sind, möchte das Land Steiermark durch den Forschungspreis für Simulation und Modellierung ausgezeichnete Leistungen in den folgenden drei Kategorien separat auszeichnen.

  • Kategorie 1:
    Forschungspreis für Simulation und Modellierung - Grundlagenforschung und/oder Universitäre Forschung
    Für die Preiszuerkennung kommt eine exzellente wissenschaftliche Arbeit (wissenschaftliche Publikation) aus dem Gesamtgebiet der Simulation und Modellierung in Betracht, welche in der Regel in den letzten zwei Kalenderjahren erschienen sein soll.
  • Kategorie 2:
    Forschungspreis für Simulation und Modellierung - Wirtschaftliche Anwendungen
    Für die Preiszuerkennung kommt eine Arbeit aus dem Gesamtgebiet der Simulation und Modellierung in Betracht, in der die Überführung von wissenschaftlichen Erkenntnissen in wirtschaftliche Anwendungen vollzogen wurde. Dies sollte in der Regel in den letzten zwei Kalenderjahren realisiert worden sein.
  • Kategorie 3:
    Forschungspreis für Simulation und Modellierung - Nachwuchsförderung
    Für die Preiszuerkennung kommt eine herausragende, abgeschlossene Diplomarbeit, Dissertation oder Habilitation, deren Thema im Gesamtgebiet der Simulation und Modellierung angesiedelt ist und in der Regel im letzten Kalenderjahr abgeschlossen wurde, in Betracht. Im Sinne der Nachwuchsförderung soll die Preisträgerin/der Preisträger unter dreißig Jahre alt sein.

Die Preisträger 2008

Von li nach re: Lengauer, Danzer, Edlinger-Ploder, Holzapfel, Allesch © Land Steiermark
Von li nach re: Lengauer, Danzer, Edlinger-Ploder, Holzapfel, Allesch
© Land Steiermark

Gerhard A. Holzapfel (TU Graz), Robert Danzer (Montanuni Leoben) und Markus Lengauer (FH Joanneum) sowie Markus Allesch (TU Graz) sind erste Preisträger im Rahmen des neuen Schwerpunktes „Simulation und Modellierung". Die Preisträger in den Kategorien Grundlagenforschung, wirtschaftliche Anwendungen und Nachwuchsförderung wurden aus 58 eingereichten Arbeiten ausgewählt.

ausgezeichnet im Bereich Grundlagenforschung (Dotation 8.000 Euro) wurde Univ.-Prof. DI Dr. Gerhard A. Holzapfel vom Institut für Biomechanik der TU Graz. Das dort entwickelte neuartige Modellierungs- und Simulationsverfahren ermöglicht das Studium der Biomechanik von atherosklerotischen Arterienwänden zu jedem Zeitpunkt während des Eingriffs der Angioplastie. Die Berechnung der biomechanischen Vorgänge während der Arterien-Aufdehnung dient dem Stententwickler, den Klinikern und letztlich dem Patienten.

O. Univ.-Prof. Mag. Dr. Robert Danzer vom Institut für Struktur und Funktionskeramik der Montanuniversität Leoben und Dr. Markus Lengauer vom Studiengang Fahrzeugtechnik der FH Joanneum erhielten den mit 15.000 Euro dotierten Preis in der Kategorie wirtschaftliche Anwendungen. Die Preisarbeit beschäftigt sich mit der Möglichkeit, hochfeste metallische Drähte mit keramischen Umformwerkzeugen herzustellen. Ergebnis ist eine verbesserte Lebensdauer der Werkzeuge und die erhöhten Oberflächenqualität der so hergestellten Drähte. Für die steirische und österreichische Metallindustrie ergeben sich durch den Einsatz der neuen keramischen Werkzeuge Kosten- und Qualitätsvorteile.

Der Preis für die Nachwuchsförderung (Dotation: 3.000 Euro) ging an DI Dr. Markus Allesch vom Institut für Theoretische Physik der TU Graz. Ihm gelang durch die enorme Rechenleistung mit zehntausenden Prozessoren die Berechnung von Strukturen und Eigenschaften von Molekülen auf Basis quantenmechanischer Grundgesetze.

Wissenschaftslandesrätin Kristina Edlinger-Ploder verknüpfte mit der Preisverleihung eine Hoffnung: „Nach fünf Jahren Spezialforschungspreis für Nano-Wissenschaften wollen wir in der Steiermark nun ein weiteres zukunftsrelevantes Thema in den Mittelpunkt stellen. Vielleicht mit ähnlich pionierartigem Erfolg, wie es der Steiermark bei den Nano-Wissenschaften gelungen ist, die mittlerweile auch bundesweiter Schwerpunkt geworden sind!"

Die PreisträgerInnen 2009

Preisträgerin, Preisträger und Laudatoren; von links nach rechts: Gernot Beer, Stefan Kiehas, Gerhard Stark, Andreas Martischnig, Landesrätin Kristina Edlinger-Ploder, Katharina Riederer, Siegfried Vössner, Reinhard Haberfellner, Gernot Plank und Karl Kunisch © Foto: Wiesner
Preisträgerin, Preisträger und Laudatoren; von links nach rechts: Gernot Beer, Stefan Kiehas, Gerhard Stark, Andreas Martischnig, Landesrätin Kristina Edlinger-Ploder, Katharina Riederer, Siegfried Vössner, Reinhard Haberfellner, Gernot Plank und Karl Kunisch
© Foto: Wiesner
  • Ausgezeichnet mit dem Forschungspreis für Simulation und Modellierung des Landes Steiermark 2009 in der Kategorie 1, Grundlagenforschung (Dotation € 8.000,--), wurde

Ass.-Prof. Dipl.-Ing. Dr. Gernot Plank (Institut für Physiologie, Medizinische Universität Graz) für die eingereichte Arbeit:
Generation of histo-anatomically representative models of the individual heart: tools and application"

  • Den Forschungspreis für Simulation und Modellierung des Landes Steiermark 2009 in der  Kategorie 2, Wirtschaftliche Anwendungen (Dotation € 15.000,--), erhielten

→ Herr Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr. Siegfried Vössner, Herr Univ.-Doz. Ing. Dr. Gerhard Stark und Herr Dipl.-Ing. Andreas Martischnig (Institut für Maschinenbau- und Betriebsinformatik, Technische Universität Graz) für die eingereichte Arbeit:
Modellierung eines komplexen, vernetzten Systems zur Abschätzung von Angebot und Nachfrage an leistungsbestimmenden Know-how Trägern im Gesundheitswesen"

  • Die Forschungspreise der Kategorie 3, Nachwuchsförderung (Dotation jeweils € 3.000,--), gingen an:

Frau Dipl.-Ing.in Katharina Riederer (Institut für Baustatik, Technische Universität Graz) für die eingereichte Arbeit: "Simulation of linear inclusions with the BEM"
(„Simulation von linearen Einschlüssen mit der Randelemente Methode")

Herrn Dr. Stefan Kiehas (Institut für Weltraumforschung, Österreichische Akademie der Wissenschaften) für die eingereichte Arbeit:
Transport of Reconnected Magnetic Flux and Magnetic Energy due to Magnetotail Reconnection"

Wur freuen uns - nach Klärung der technischen Möglichkeiten - einen Film über die Simulationspreisverleihung (16. November 2009) präsentieren zu können!

 

Die Preisträger 2010

Von links nach rechts: Menghuai Wu, Michael Knap, Kristina Edlinger-Ploder, Christoph Hametner, Nikolaus Keuth © Land Steiermark (Foto: Wiesner)
Von links nach rechts: Menghuai Wu, Michael Knap, Kristina Edlinger-Ploder, Christoph Hametner, Nikolaus Keuth
© Land Steiermark (Foto: Wiesner)

Methoden der Simulation und Modellierung sind in den letzten Jahren zu unverzichtbaren „Werkzeugen" in Naturwissenschaften und Technik geworden, die Fortschritt oftmals erst ermöglichen. Landesrätin Mag.a Kristina Edlinger-Ploder hat mit der Einrichtung dieses Preises einen besonderen Schwerpunkt gesetzt. „Forschergeist braucht die Freiheit, gedankliche Grenzen zu überschreiten. Simulation bietet die Sicherheit, faktische Grenzen zu erkennen", erläutert die wissenschaftspolitische Verantwortungsträgerin ihren Zugang.

Die Forschungspreise für Simulation und Modellierung 2010 wurden am 15. November feierlich verliehen. Der Preis wurde in drei Kategorien ausgeschrieben und von einer fachkundigen Jury ausgewählt. Dafür wurden Preisgelder in Höhe von insgesamt € 26.000,-- zur Verfügung gestellt.

  • Ausgezeichnet mit dem Forschungspreis für Simulation und Modellierung des Landes Steiermark in der Kategorie 1 "Grundlagenforschung" wurde Herr Assoz.-Prof. Dr.-Ing. Menghuai Wu für seine Arbeit „Modeling Equiaxed Dentritic Solidification with Melt Convection and Grain Sedimentation, Part I: The Model & Part II: The Results and Verifications". Der Forscher erhielt ein Preisgeld in Höhe von € 8.000,--.

  • In Kategorie 2 "Wirtschaftliche Anwendungen" konnten Herr Dipl.-Ing. Dr. Nikolaus Keuth und Herr Dipl.-Ing. Dr. Christoph Hametner die Jury restlos überzeugen. Sie wurden für die Arbeit „Nonlinear Dynamic System Identification in Automotive Applications" mit einem Preisgeld in Höhe von € 15.000,-- ausgezeichnet.

  • Herr Dipl.-Ing. Michael Knap gewann den mit € 3.000,-- dotierten Forschungspreis für Simulation und Modellierung 2010 in Kategorie 3 "Nachwuchsförderung": seine Arbeit beschäftigt sich mit „Quanten-Vielteilcheneigenschaften von stark korrelierten Gitter-Bosonen und Polaritonen".

Die Preisträger 2011

Preisverleihung 29. Nov. 2011 © Land Steiermark
Preisverleihung 29. Nov. 2011
© Land Steiermark
  1. Ausgezeichnet mit dem Forschungspreis für Simulation und Modellierung des Landes Steiermark in der Kategorie 1 "Grundlagenforschung" wurde Herr Priv.-Doz. DI Dr. Peter Puschnig (Lehrstuhl für Atomistic Modelling and Design of Materials, Montanuniversität Leoben) für seine Arbeit:

    Reconstruction of Molecular Orbital Densities from Photoemission Data".

    Kurzgefasst:
    Ultradünne Schichten aus organischen Molekülen bilden die Grundlage für zukünftige Halbleitertechnologien mit neuartigen Einsatzmöglichkeiten. Die herausragenden Eigenschaften organischer Halbleiter, wie ihre mechanische Flexibilität oder ihr elektro-optisches Verhalten, machen biegsame Bildschirme ebenso wie ultradünne und kostengünstige Solarzellen möglich. Doch vor dem alltagstauglichen Einsatz organischer Halbleiter gilt es die Wechselwirkungen zwischen organischem Material und anorganischen Trägersubstanzen besser zu verstehen.
    In der eingereichten Arbeit, ist es erstmals gelungen, die Elektronenverteilung in einzelnen Molekülzuständen mit Hilfe des so genannten photoelektrischen Effekts zu vermessen. Diese in SCIENCE veröffentlichte Methode bietet damit eine wichtige Grundlage für die Verbesserung organischer Halbleiterelemente. Entscheidend für den Erfolg des neuen Ansatzes war die mathematische Transformation der Messdaten. Erst diese erlaubte die Interpretation der Elektronenverteilung und damit Rückschlüsse auf die Eigenschaften organischer Halbleiterelemente an der Grenzfläche zu metallischen Kontakten - ein Schlüssel, um die Funktionsweise organischer Halbleiterbauelemente zu verbessern und deren Effizienz zu steigern.

    Nachgefasst:
    Die Eigenschaften eines organischen Moleküls werden ganz wesentlich von bestimmten Elektronenzuständen definiert, dem obersten besetzten und dem untersten unbesetzten Molekülorbital. Kann die Verteilung der Elektronen in diesen Zuständen bestimmt werden, dann kann auch die Funktionsweise von organischen Halbleiterbauelementen verbessert und deren Effizienz gesteigert werden. Bisher fehlte es jedoch an leistungsstarken Methoden um eben diese Elektronenverteilung zu messen. Mithilfe des photoelektrischen Effekts wurden nun durch Bestrahlung mit ultraviolettem Licht einzelne Elektronen aus organischen Molekülen "herausgeschlagen". Die Richtung und Geschwindigkeit der so frei gesetzten Elektronen wurde anschließend mit hochsensiblen Detektoren gemessen und lieferten die grundlegenden Daten zur Berechnung der Elektronenverteilung im Molekül. Dabei wurde eine monomolekulare Lage des Moleküls Hexaphenyl untersucht, also eine Schicht, die in einer Dicke von nur einem Molekül auf eine Kupferoberfläche aufgebracht worden war. Die eigentlichen Messungen wurden vom Grazer Teil des Teams an der Berliner Synchrotronstrahlungsquelle BESSY (Berliner Elektronen-Speicherring Gesellschaft für Synchrotronstrahlung) durchgeführt.
    Die Auswertung und Interpretation der so gewonnen Daten wurde vom Bewerber am Lehrstuhl für Atomistic Modelling and Design of Materials der Montanuniversität Leoben durchgeführt. Dabei zeigte sich eine ganz charakteristische Verteilung der emittierten Elektronen. Für die Interpretation dieser Verteilung simulierte der Bewerber den Prozess der Photoemission, das heißt, den Übergang von einem im Molekül gebundenen Elektronenzustand zu einem freien Elektronenzustand durch Anregung mit Photonen. Dazu wurden zunächst die Molekülzustände mit Hilfe der Dichtefunktionaltheorie quantenmechanisch berechnet. Die mathematische Formulierung der Übergangswahrscheinlichkeit des Photoemissionsprozesses lieferte das Ergebnis, dass die beobachtete Verteilung der Elektronen im Detektor durch eine mathematische Transformation mit der ursprünglichen Verteilung im Molekül verknüpft ist. Durch den Vergleich mit Simulationsergebnissen wurde es möglich aus den Messdaten die Verteilung der Elektronen in einzelnen Molekülzuständen zu rekonstruieren.

    Der Wert der neuen Methode liegt insbesondere darin, dass nun das Verhalten von Elektronen in Grenzflächen zwischen organischen Halbleitern und Metallen genau gemessen werden kann. Damit leistet diese Arbeit einen grundlegenden Beitrag für die zukünftige Nutzung organischer Halbleiter.
  2. Mit dem Forschungspreis für Simulation und Modellierung des Landes Steiermark 2011 in der Kategorie 2 - "Wirtschaftliche Anwendungen" -
    wurden ausgezeichnet:

    → Das TCAD-Team der Firma austriamicrosystems AG für die eingereichte Arbeit:
    "Two- and Three-Dimensional TCAD Simulations for the Through-Silicon-Via Implemented on a 0.35 µm Standard CMOS Technology"

    sowie

    Univ.-Prof. Mag. Dipl.-Ing. Dr. Heinz Stigler und sein Team ("Team 2") am Institut für Elektrizitätswirtschaft und Energieinnovation (Technische Universität Graz) für die eingereichte Arbeit:
    ,ATLANTIS - Simulationsmodell der kontinentaleuropäischen Elektrizitätswirtschaft‘‘

    Kurzfassung der Arbeit des TCAD-Teams der Firma austriamicrosystems:
    In den letzten Jahren wurde weltweit an einem neuen Ansatz zur Herstellung von Integrierten Schaltkreisen (den bekannten „Mikrochips") geforscht. Mittels der sogenannten 3D Integration und Siliziumdurchkontakten (TSV: Through Silicon Via) können nun erstmalig sehr unterschiedliche Typen von Schaltkreisen „übereinander gestapelt" werden. Diese Technologie wurde zuerst in Speichern von Computern (DRAM Bausteinen) verwendet. Sie besitzt große Vorteile, weil dabei die Schaltungen erstmalig dreidimensional verdrahtet werden können, was zu einer großen Flächenersparnis führt.
    Ein Team von Technologiesimulationsspezialisten der Firma austriamicrosystems mit Sitz in Unterpremstätten, hat es sich zum Ziel gesetzt, diese neue Technologie mittels Simulation und Modellierung für die Massenproduktion tauglich zu machen. Dabei wurden neue Wege der Vernetzung von verschiedenen Simulatoren beschritten, unter anderem mit sogenannten FEM Simulatoren die auch im Bereich der Automobilindustrie für Crash-Test Simulationen verwendet werden.
    Die dabei erzielte Genauigkeit der Vorhersagen der Simulationen wurden dafür benutzt, um die bei austriamicrosystems in der Fertigung befindliche 3D Technologie zu optimieren.
    Es wurde im Rahmen dieses Projektes eine Methode zur effizienten Erzeugung von 3D Modellen entwickelt. Wie bei der Erzeugung eines detailgetreuen Modelles eines Autos, ist auch die Erzeugung des Modelles der Schaltungsverbindung (das im Kleinen fast ebenso kompliziert aufgebaut ist wie ein Automobil im Großen) im Allgemeinen mit hohem Aufwand verbunden. Das Team hat es dabei geschafft, wesentliche Schritte der Modellgenerierung automatisch im Computer ablaufen zu lassen. Die dabei bearbeiteten Fragestellungen erstreckten sich von der Verbesserung der Form der Verbindungen, über die elektrische Charakterisierung und die Vorhersage von elektrischen Eigenschaften, bis hin zur mechanischen und thermischen Simulation der Schaltungen. Diese Modelle ermöglichen es, die Zuverlässigkeit und Lebensdauer der Technologie zu optimieren und die wesentlich komplexeren 3-dimensionalen Schaltungen besser zu verstehen.

    Kurzfassung der Forschungsarbeit des "Team 2", Institut für Elektrizitätswirtschaft und Energieinnovation, TU Graz: 
    Die Entwicklungen der letzten Jahre in den Bereichen Versorgungsicherheit, Energiepreise, Klimawandel, Kernenergie sowie Finanz- und Wirtschaftskrise erfordern eine Neuausrichtung der Europäischen Elektrizitätswirtschaft. Dabei stehen die optimale Gestaltung des regulatorischen Rahmens, die Integration erneuerbarer Energieträger sowie Energieeffizienz und die daraus resultierenden Netzfragen im Vordergrund. Das am Institut für Elektrizitätswirtschaft und Energieinnovation der TU Graz entwickelte Simulationsmodell ATLANTIS ermöglicht die Generierung von Zukunftsszenarien zur Entwicklung der europäischen Elektrizitätswirtschaft. Die Besonderheit des Modelles besteht darin, dass sowohl die technischen (z.B. Kraftwerke, Höchstspannungsleitungen, Strombedarf) als auch die wirtschaftlichen (z.B. Bilanzen, Gewinn- und Verlustrechnungen, Strombörsen) Gegebenheiten unter der Berücksichtigung geografischer Aspekte in einem Modell abgebildet sind. Das Modell findet Anwendung in der Forschung sowie der Beratung von Unternehmen und staatlichen Stellen aber auch in der Ausbildung unserer Studierenden. Die Anwendung von ATLANTIS leistet somit einen wesentlichen Beitrag zur gedeihlichen Entwicklung der Elektrizitätswirtschaft zum Wohle unserer Gesellschaft und Wirtschaft.
  3. Den Forschungspreis für Simulation und Modellierung des Landes Steiermark 2011 in der Kategorie 3 - "Nachwuchsförderung" - sicherte sich Herr Dipl.-Ing. David A. Egger (Institut für Festkörperphysik, Technische Universität Graz). Er überzeugte mit seiner Arbeit:

    ,,Electronic structure of self-assembled monolayers with distributed dipole moments‘‘

    Kurzgefasst:
    Diese Masterarbeit widmet sich der Computersimulation im Bereich der Nanotechnologie und Materialwissenschaften. Dort versucht man mit Hilfe eigens designter Moleküle die Leistung zukünftiger elektronischer Bauelemente zu verbessern. Die zu Grunde liegenden physikalischen Prozesse finden dabei oft auf Längenskalen statt, die dem Experiment nicht zugänglich sind. Mit geeigneter atomistischer Modellierung kann man nun an dieser Stelle eingreifen und versuchen, die elementaren Zusammenhänge dennoch zu verstehen. In dieser Masterarbeit wurden solche quantenmechanische Simulationen in zwei hoch aktuellen Gebieten moderner Materialforschung eingesetzt. Zuerst wurden so genannte selbst-assemblierte Monolagen simuliert, in welche elektrische Dipole eingebaut waren. Dadurch konnte eine Strategie entwickelt werden, die es erlaubt, wichtige Kenngrößen zukünftiger Bauelemente gezielt mit der Dicke der Monolage zu modifizieren. Anschließend wurden Moleküle mit verteilten Dipolen hinsichtlich ihres Einsatzes als zentrale Einheit in elektronischen Bauelemente untersucht. Dafür wurde, in einer internationalen Kooperation mit Dr. Georg Heimel von der Humbolt-Universität zu Berlin, der elektrische Strom durch Monolagen mit diesen Molekülen simuliert.

 

Die Preisträger 2013

Kategorie 1 "Grundlagenforschung":

Assoz.Prof. Mag. Dr. Thomas Schmickl (Artificial Life Lab, Institut für Zoologie, Karl-Franzens-Universität Graz)

für die eingereichte Arbeit:
„Adaptive Collective Decision Making in Limited Robot Swarms without Communication"

Der Algorithmus BEECLUST erlaubt es einem Schwarm von autonomen Robotern sich als Gruppe zu organisieren und gemeinsam Entscheidungen zu treffen. Dieses sehr einfache Roboterprogramm ist inspiriert vom Sozialverhalten von Honigbienen und ermöglicht dem Schwarm z.B. aus mehreren möglichen Zielen das jeweils beste auszuwählen. Dies funktioniert sogar ohne explizite Kommunikation der Schwarmmitglieder untereinander und ohne a-priori Wissen über die Anzahl und Qualitäten der Ziele. Dieser Algorithmus eröffnet neue Möglichkeiten, z.B. neue autonome Roboter-Schwarm-Systeme für die Suche nach Bodenschätzen, nach Gas/Öl-Lecks oder nach vermissten Personen in unübersichtlichem Gelände. Die vorliegende Arbeit analysiert mithilfe von Modellen und Simulationen die Grundeigenschaften solcher Schwärme, analysiert die Auswirkungen des zugrunde liegenden Bewegungsprogrammes der Akteure, vergleicht diesbezüglich Software-Agenten, reale Roboter und lebende Bienen. Die entwickelten Modelle wurden auch dazu verwendet um Grundeigenschaften des Schwarms (Robustheit, Selektivität bei der Zielauswahl) zu analysieren. So konnte schließlich der BEECLUST-Algorithmus verbessert werden z.B. in Bezug auf Dichteunabhängigkeit und automatische Selbst-Kalibrierung.

Kategorie 2 - Wirtschaftliche Anwendungen:

Projektteam:
Univ.-Prof. Dr. Andreas Wimmer
Dipl.-Ing. Dr. Gerhard Pirker
Dr. Hubert Winter
(Forschungsbereich LEC, Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Thermodynamik, Technische Universität Graz)

für die eingereichte Arbeit:
Auf Simulationsbasis zum weltweit höchsten Wirkungsgrad von Großgasmotoren - Hocheffizientes Verbrennungskonzept für den neuen 9,5 MW Gasmotor J920 von GE"

Das LEC an der Technischen Universität Graz hat mithilfe seiner hochentwickelten Simulationsmethodik ein Verbrennungskonzept für den neuen 9,5 MW Großgasmotor von GE Distributed Power (General Electric) in Tirol entwickelt. Dieses Konzept ist sowohl hinsichtlich Wirkungsgrad als auch Leistungsdichte Weltspitze. Der eingesetzte, rein virtuelle Ansatz wurde dabei durch den Einsatz der über jahrelange Forschungsarbeit entwickelten Simulationsmodelle möglich und erlaubte die Optimierung des Konzepts ohne kostenintensive Arbeiten an Prototypen dieser nahezu Einfamilienhaus-großen Motoren. Durch die insgesamt sehr kurze Entwicklungszeit konnte das Verbrennungskonzept bereits erfolgreich umgesetzt werden und ist serienreif. Die erste mit diesem Motor ausgerüstete Pilotanlage wurde für die gekoppelte Erzeugung von Strom und Wärme bei den Stadtwerken Rosenheim in Bayern installiert und in Betrieb genommen. Der Verkauf weiterer Anlagen ist gestartet. Eine Marktstudie zeigt ein weltweites Umsatzpotenzial von etwa einer Milliarde US-Dollar für dieses Motorsegment. Alle an den ausgeführten Motoren durchgeführten Messungen bestätigten die hohe Qualität des entwickelten Verbrennungskonzepts und damit der für die Optimierung eingesetzten Simulationsmethodik. In Zusammenhang mit diesem Projekt wurde das LEC bereits mit dem 2. Platz des Houska-Preises sowie mit dem Energy Globe Styria Award in der Kategorie Feuer ausgezeichnet.

Kategorie 3 - Nachwuchsförderung:

Dr. Florian Hebenstreit (Institut für Theoretische Physik, Heidelberg)

für die eingereichte Arbeit:
„Schwinger effect in inhomogeneous electric fields"

In der modernen Physik wird das Vakuum nicht als absolut leer angesehen sondern als Zustand, in dem es ständig zu Fluktuationen im Einklang mit Quantentheorie und Relativitätstheorie kommt. In der eingereichten Arbeit wurde eine daraus resultierende, fundamentale Vorhersage untersucht, welche die spontane Erzeugung von Elektron-Positron-Paaren in elektrischen Feldern betrifft. Aus technischen Gründen war es bisher noch nicht möglich diesen sog. Schwinger-Effekt experimentell zu beobachtet, da jedoch zurzeit die entsprechenden technischen Voraussetzungen zur experimentellen Verifikation an modernen Hochintensitätslasern geschaffen werden, besitzt dieses Thema aktuelle Relevanz

Durch die numerische Lösung eines komplizierten Differentialgleichungssystems ist es dabei gelungen zwei bisher unbekannte Mechanismen zu identifizieren, welche die experimentelle Beobachtung des Schwinger-Effekts in Zukunft unterstützen könnten. In beiden Fällen geht es darum, ein möglichst klares und eindeutiges Signal der Teilchenproduktion zu erzeugen, welches sich klar vom unvermeidlichen Hintergrundrauschen abhebt. Insbesondere wurde erstmals gezeigt, dass ein äußerst komplexes Zusammenspiel zwischen zeitlicher und räumlicher Struktur des elektrischen Feldes besteht, welches sich direkt auf die Teilchenproduktion auswirkt und bei geeigneter Parameterwahl zu einer Selbstfokussierung der erzeugten Elektron-Positron-Paare führt.

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