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Im trend

Kyoto 2005: Ziel verfehlt…

2005 erreichten die Treibhausgasemissionen in den Ländern, die sich laut Kyotoprotokoll zu Reduktionen verpflichtet haben, Rekordwerte. Zwar konnte zwischen 1990 und 2005 ein Rückgang beobachtet werden, aber den Daten zufolge, die das Sekretariat der Klimarahmenkonvention der Vereinten Nationen (UNFCCC) im November 2007 vorlegte, scheint die wirtschaftliche Erholung der ehemaligen Ostblockstaaten und anderer hoch industrialisierter Staaten diese Tendenz nun umgekehrt zu haben. Unter den Staaten mit den höchsten Emissionssteigerungen befinden sich auch drei EU-Mitglieder: Spanien (+53 %), Portugal (+43 %) und Irland (+26 %). Insgesamt unterstehen 36 Länder dem Kyotoprotokoll, sie müssen bis 2012 die Ziele erreichen, zu denen sie sich verpflichtet haben.

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GVO: das Ende des Hungers?

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Monsanto und Syngenta haben gerade die von der Organisation IAASTD (International Agriculture Assessment of Science and Technologies for Development) geöffnete Tür hinter sich zugeschlagen. In diesem Ausschuss sitzen seit vier Jahren verschiedene Akteure aus dem öffentlichen und industriellen Sektor sowie Vertreter von Verbänden und befassen sich mit der Frage, wie Wissenschaft und Technologie einen Beitrag zum Kampf gegen den Hunger auf der Welt leisten können. Allerdings gibt es keine offizielle Version für die Gründe der Verstimmung. In der werden, ganz im Gegensatz zu Industrie verspielt.

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Eine Schirm gegen die Grippe

Warum ubertragt das Virus H5N1 die Vogelgrippe vor allem auf Vogel und nicht auf Menschen? Das Team von Professor Sasisekharan vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) scheint eine Erklarung dafur gefunden zu haben. Eine Virusinfektion beginnt damit, dass sich das Virus an einen Gastrezeptor koppelt, der im Fall der Grippe an den Lungenwanden liegt. Die Viren H1 und H3 der Menschengrippe koppeln sich an Rezeptoren in Form von Regenschirmen, die langlichen α2,6-Rezeptoren, die uberwiegend bei Menschen vorkommen.

Dagegen bevorzugt das Virus H5N1 selbst konische α2,3- und kurze α2,6-Rezeptoren. Deshalb bedarf es einer Mutation des Virus H5N1, um an unsere „Regenschirme“, d. h. an die langlichen α2,6-Rezeptoren, andocken zu konnen und so die Krankheit auf den Menschen ubertragbar zu machen. Mit dieser  Entdeckung wird es moglich sein, die Beobachtungsstrategien der Vogelgrippe zu perfektionieren und in der Forschung neue Wege zu Therapien zu offnen.


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Technologische Migrationen

Dem Weltbank-Bericht über die Technologieverbreitung in Entwicklungsländern zufolge haben technologische Fortschritte zu einer Senkung des Anteils der in absoluter Armut lebenden Menschen von 29 % im Jahre 1990 auf 18 % im Jahre 2004 geführt. Doch trotz dieser optimistischen Zahlen ist das Technologieniveau in den Entwicklungsländern im Vergleich zum „Norden“ immer noch extrem schwach: Die armen Länder verfügen tatsächlich nur über ein Viertel der Technologien, zu denen die breite Öffentlichkeit in den reichen Ländern Zugang hat. Der Bericht führt weiterhin an, dass Technologie in den Entwicklungsländern auf nationaler Ebene nur schwach verbreitet ist. Innovationen ergießen sich regelrecht über die Großstädte, aber erreichen nur sehr zögerlich weiter abgelegene Gegenden. Obwohl aufstrebende Länder wie China und Indien zahlreiche Unternehmen besitzen, die hinsichtlich der Technologie auf globaler Ebene wettbewerbsfähig sind, läuft der Privatsektor dieser Länder insgesamt nur mit einem Fünftel der maximalen Produktionskraft. Nach den Worten der Weltbank geht dies vor allem auf die prekäre Entwicklung der fundamentalen Infrastrukturen, wie Straßen oder das Stromnetz, zurück sowie auf Probleme in den Bildungssystemen.

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Gesundheit der Meere: eine Bilanz

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Das National Center for Ecological Analysis and Synthesis (USA) veröffentlichte im Februar 2008 eine Weltkarte, auf der die Folgen menschlicher Aktivitäten auf die Ozeane vermerkt sind. Das Ergebnis ist alarmierend. Die negativen Folgen der Ausbreitung des Menschen betreffen mehr als 40 % des marinen Territoriums. Zu den am schlimmsten betroffenen Bereichen gehören die Nordsee sowie das Südchinesische und das Ostchinesische Meer. Die größten noch intakten Bereiche befinden sich rund um die Pole und im Norden Australiens. jeweilige Aktivität zu bemessen.


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Knochenkultur

Forscher der Medizinischen Fakultät der Yale University sind gerade dabei, eine revolutionare Technik fur die Welt der chirurgischen Prothetik zu perfektionieren. Bei diesem Ansatz wurde sich der Knochen selbst reparieren konnen, wodurch Probleme umgangen werden, die beim Einsetzen einer Prothese entstehen. Das Prinzip besteht darin, das Knochenmark aus dem gebrochenen Knochen zu entnehmen, bevor die Knochenbildung durch die Injektion anaboler Hormone angeregt wird. Die ersten Versuche an Mausen sind bereits uberzeugend. Das neue Gewebe, das strukturell und biologisch normal ist, verleiht dem Knochen auch bessere biomechanische Eigenschaften, als durch chirurgische Prothetik erreicht werden konnte.

Eine vielversprechende Technik, vor allem fur den Einsatz bei alteren Menschen. Da diese fur Bruche besonders anfallig sind, leiden sie auch am haufigsten unter den Komplikationen nach dem Einsetzen einer Prothese.

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Heilender Kautschuk

Ingenieure der Hochschule für Physik und Industrielle Chemie – ESPCI (École Supérieure de Physique et de Chimie Industrielles) (FR) haben einen neuen Kautschuk entwickelt, der sich bei einem Riss spontan wieder selbst reparieren kann. Dieses Material, das aus einer Mischung aus Pflanzenöl und einer Harnstoffverbindung entstanden ist, ist nicht nur erneuerbar und preiswert, sondern darüber hinaus auch noch biologisch abbaubar. Dieser revolutionäre Kautschuk hebt sich durch seine chemische Zusammensetzung hervor. Die für den Naturgummi typischen Polymerketten bilden sich auf der Basis dreier unterschiedlicher Bindungsarten, nämlich ionischen, kovalenten und Wasser - stoffbindungen. Der neue Werkstoff besteht nur aus Wasserstoffbindungen, die sich unter Druck und in Umgebungs - temperatur auflösen. Allerdings gibt es auch einen Nachteil: Da die beiden anderen Bindungsarten fehlen, ist der Werkstoff sehr empfindlich. Deshalb arbeiten die Forscher vom ESPCI noch an seiner Stabilisierung, bevor sie sich mit möglichen Anwendungen für seine Vermarktung beschäftigen.


Antidepressiva: ein Jungbrunnen?

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Konnte ein Antidepressivum der Schlussel fur die ewige Jugend die die Wirkung von Serotonin aufhebt. Andere Versuche befassen sich jetzt genauer mit diesen Medikamenten.

Unter diesen hebt sich eines ganz klar hervor: Mianserin. Wurmer, denen man diese Substanz verabreicht hatte, hatten eine um 31 % hohere Lebenserwartung als normale Wurmer. Dieses Phanomen konnte durch die Wirkung von Mianserin auf die Rezeptoren SER-3 und SER-4 erklart werden, die an der Regulierung des Hunger- und Sattheitsgefuhls beteiligt sind.

Werden sie gehemmt, entsteht ein falsches Hungergefuhl. Angesichts alterer Studien, die gezeigt haben, dass der Hunger die Lebensdauer bei Wurmern und bestimmten Saugetieren verlangert, hoffen die Wissenschaftler, Mianserin als ein

Mittel gegen das Altern einsetzen zu konnen. Derzeit laufen Versuche an Mausen.

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Nachrichten aus Europa

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Europäische Biodiversität

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Die Europäer lieben die Natur und wollen diese schützen. Aus dem Eurobarometer Attitudes towards the issue of biodiversity, das Ende 2007 veröffentlicht wurde, geht hervor, dass 93 % der Bürger der Europäischen Union den Schutz der biologischen Vielfalt als eine moralische Pflicht ansehen. Das verwundert nicht, da 70 % der Befragten sich dessen bewusst sind, dass der Mensch zum Großteil für die Zerstörung der Vielfalt in unserer Umwelt verantwortlich ist. Aber obwohl die ersten Maßnahmen zum Schutz der biologischen Vielfalt in Europa bereits in den 1970er Jahren getroffen wurden, kennen nur etwa 20 % der Bürger das Netzwerk Natura 2000, den Eckpfeiler der europäischen Politik in diesem Bereich. Dieses Jahr soll eine Informationskampagne gestartet werden, die die Bürger Europas für die biologische Vielfalt mobilisieren soll und vielleicht dazu beitragen wird, diese Lücke zu füllen.


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Leitmärkte im Anmarsch

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Ein wichtiges Gebot für die Errichtung einer Wissensgesellschaft in Europa ist die Beschleunigung des Wissenstransfers zwischen öffentlicher Forschung und Industrie. In der Union gibt es ein riesiges Forschungspotenzial, das von der Industrie kaum genutzt wird. Und eben aus diesem Grund verläuft ein tiefer Graben zwischen Potenzial, das der Zivilgesellschaft diesen zu befassen.


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Zwei neue Agenturen für die Forschung

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Seit Dezember 2007 wird die europäische Forschung durch zwei neue Organe verstärkt. Einerseits steht die Exekutivagentur des Europäischen Forschungsrats ab sofort an der Spitze des Europäischen Forschungsrats (European Research Council, ERC). Sie wird das 7 Mrd. EUR umfassende Budget des Programms Ideen des 7. Rahmenprogramms (RP7) verwalten, mit dem Grundlagenforschung unterstützt wird. Auf der anderen Seite steht die Exekutivagentur für die Forschung. Sie ist für die Verwaltung des Marie-Curie-FörderprogrammsKommissar Janez Potočnik ein.


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Eine neue kraftvolle Behandlung!

Wird die Gentherapie zur Auslöschung der Muskeldystrophie beitragen? Diese genetische Krankheit, an der einer von 3 500 Jungen von Geburt an leidet, zeichnet sich durch die Unfähigkeit der Zellen aus, das Muskelprotein Dystrophin zu synthetisieren. Eine französisch-italienische Forschergruppe hat jetzt versucht, diesen Fehler mit Hilfe einer Gentherapie durch „Exon-Springen“ zu korrigieren. Bei dieser Technik wird der falsche Teil des Dystrophin kodierenden Gens in vitro ausgeschaltet, bevor über einen Lentivirus geschädigt ist.


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Vision: 7/7

30 Jahre Forschung mit einem Augenschlag verschwunden? Eine französisch-amerikanische Studie hat einen neuen Aspekt der Funktionsweise der visuellen Aufmerksamkeit nachgewiesen. Seit 30 Jahren wird diese als ein einzelner „Aufmerksamkeitsstrahl“ angesehen, der sich auf die Objekte richtet, um die Verarbeitung durch das Gehirn zu ermöglichen. Neue Forschungen behaupten dagegen, dass es sich um mehrere unabhängige Strahlen handelt, mit denen die Aufmerksamkeit gleichzeitig auf mehrere Objekte gelenkt werden kann. Eine neue, von Forschern des CNRS (FR) entwickelte Methode Sekunde zwischen den Zielen Objekt konfrontiert sind.

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Asien online

Mit dem Internet rücken die europäische und die asiatische Welt der Forschung näher zusammen. Ende Februar 2008 haben sich die Europäische Kommission und die asiatischen Partner des Netzwerks Trans-Eurasia Information Network (TEIN2) auf die Entwicklung eines Breitbandnetzes geeinigt, das die europäische und die asiatische Wissenschaftlergemeinschaft miteinander verbinden soll.Zusätzliche 18 Mio. EUR werden daher freigegeben, um den Betrieb von TEIN2 bis 2011 sicherzustellen, des Mittleren Ostens verbunden.

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Eine Uhr unter der Haut

Menschen mit Schlafstörungen müssen meist mehrere Tage lang beobachtet werden, um die Ursache für ihre Erkrankung diagnostizieren zu können. Dank der Arbeit eines Forscherteams im europäischen Projekt EUCLOCK könnte diese schwierige Etappe für manche Menschen bald der Vergangenheit angehören. Obwohl unsere zirkadische Uhr (vom lateinischen circa diem, was so viel bedeutet wie fast ein Tag) sich im Hypothalamus befindet, synchronisiert diese in Wirklichkeit zahlreiche andere Uhren in praktisch all unseren Zellen. Dies ist ein besonderer Mechanismus, der einerseits unseren Chronotyp (d. h. ob wir Früh- oder Spätaufsteher sind) und andererseits unseren zirkadischen Oszillator bestimmt (das ist der Zellrhythmus, der die erheblich vereinfacht.

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Eine nachhaltige Luftfahrt

Im Februar 2008 hat die Europäische Kommission die neue gemeinsame Technologieinitiative (Joint Technology Initiative, JTI) Clean Sky gestartet, die Europa an die Spitze der umweltfreundlichen Luftfahrt führen soll. Im Rahmen einer öffentlich-privaten Partnerschaft, die 86 Organisationen aus 16 Ländern umfasst, bezweckt dieses Programm, über sieben Jahre) ausgestattet, kontinuierlich an.

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Genkatalog online

Um effizienter zu sein, hat die Genforschung jetzt auch das Internet für sich eingespannt. Mit 12 Mio. EUR aus dem RP7 wird das neue Projekt GEN2PHEN (Genotype-to-phenotype databases: A holistic solution) einen Online- Katalog zu den Zusammenhängen zwischen Gesundheit und genetischen Variationen erstellen. In den vergangenen Jahren wurden in dieser Disziplin riesige Fortschritte erzielt, jedoch ohne dass ein universelles System mit Hilfe neuer Informationstechnologien diese wertvollen Informationen an einer zentralen Stelle sammeln würde. Diabetes, Herzleiden, Fettleibigkeit oder auch Autoimmunkrankheiten – alle diese weit verbreiteten Erkrankungen haben eine genetische Ursache. Die 17 Partner des Projekts GEN2PHEN werden jetzt eine Datenbank und eine Suchmaschine entwickeln, die medizinischen Genetikern den Zugang zu den neuesten Arbeiten in ihrer Disziplin ermöglichen wird. Das Projekt beabsichtigt auch, dieses Portal mit anderen, ähnlich seltenen Initiativen auf internationaler Ebene zu verknüpfen.

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Porträt eines Elektrons

© Johan Mauritsson/Lund University © Johan Mauritsson/Lund University

Ein Elektron zu filmen, ist schwierig. Denn es benötigt nur 150 Atto - sekunden (10-18 Sekunden), um ein Atom zu umkreisen. Aber einer Forschergruppe der Fakultät für Ingenieurwissenschaften an der Universität Lund (SE) ist diese Spitzenleistung gerade gelungen. Bisher erfolgte die Erforschung der Phase direkt nach der Ionisierung.

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Auch in der Arktis herrscht Resistenz

Trotz ihrer Isolation weisen auch die Vögel der Arktis bereits Spuren von Arzneimittelresistenz auf. Während der Polarexpedition Beringia 2005 haben schwedische Forscher die Kotproben von dafür gefunden werden. Die usw.) zu favorisieren.


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Lässt sich die Tuberkulose deaktivieren?

Im Rahmen des europäischen Projekts TB-VAC (Tuberculosis Vaccine Cluster) wurde jetzt das Gen entdeckt, mit dem Tuberkulose inaktiv bleibt. Rund 90% der Tuberkuloseträger sind von einer latenten Variante der Krankheit betroffen, und die Wahr - scheinlichkeit, dass diese Krankheit bei ihnen ausbricht, liegt bei nur 10 %. Um das für diesen inaktiven Zustand zuständige Gen ausfindig sechs Monate beträgt, zu verkürzen.


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Roboter mit Schnurrhaaren

Der Tast- und Spürsinn von Tieren übersteigt die entsprechenden Fähigkeiten des Menschen um ein Vielfaches. Die Forscher des neuen europäischen Projekts Biotact (Biomimetic technology for vibrissal active touch) haben dies gut verstanden. Ihr Ziel? Sie wollen sich von zwei Profis des Tastens, der Kanalratte und der etruskischen Spitzmaus, inspirieren lassen, um Roboter mit einem ähnlichen Tastsinn zu entwickeln. Ihre Nasenhärchen – der „Schnurrbart“ – verleihen diesen Tieren einen besonders empfindlichen eingesetzt werden können.

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Diabetes und Fettleibigkeit

Ein Gen, das eine zentrale Rolle bei Diabetes Typ 2 und Insulinresistenzen spielt, wurde jetzt im Rahmen der europäischen Projekte EXGENESIS (Health benefits of exercise: identification of genes and signalling pathways involved in effects of exercise on insulin resistance, obesity and the metabolic syndrome) und EUGENE2 (European NETWORK on functional genomics of type 2 diabetes) entdeckt. Bei ihren Untersuchungen konzentrierten sich die Forscher auf Diacylglycerol kinase (DGK) delta, ein wichtiges Enzym, das für die Erhaltung der Insulinempfindlichkeit der Zellen zuständig ist. Dabei entdeckten die Forscher, dass das für die Synthese dieses Enzyms verantwortliche Gen im Muskelgewebe von Diabetespatienten oder Patienten mit hohen Blutzuckerwerten weniger aktiv ist. Der erhöhte Blutzuckerwert senkt von DGK delta ankurbeln.

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Columbus hat an die ISS angedockt

Columbusist endlich im Hafen angelangt. Nachdem er am 7. Februar im Laderaum der Raumfähre Atlantis sicher verstaut worden war, wurde der Weltraumvorposten vier Tage später an die Internationale Weltraumstation (ISS) angekoppelt. In diesem europäischen multidisziplinären Labor sollen über Modul ergänzt werden.

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Errata

© Jacques  Guinberteau/Inra © Jacques Guinberteau/Inra

In der Ausgabe Nr. 55 von research*eu ist auf Seite 12 ein Fehler bei der Illustration aufgetreten. Die Fotos von Dominique Marbouty und Philippe Bourgeault wurden versehentlich vertauscht. Die Online- Version des Artikels wurde bereits korrigiert. Das Foto von der Lophelia pertusa, das im Februar 2006 auf Seite 7 von FTE Info Nr. 48 veröffentlicht wurde, wurde André Freiwald zugeschrieben.Tatsächlich handelt es sich um ein Foto des Teams von Steve W. Ross, Professor am Center for Marine Science in Maarvin Moss, Wilmington (USA). Dieses Foto wurde in den Tiefen des Atlantiks geschossen, vor der Küste von North Carolina. In der Ausgabe Nr. 54 research*eu, S.35 (Die Geheimnisse des Agaricus) haben wir nicht angegeben, dass wir die Aufnahme des Agaricus bisporus von einem Forscherteam am INRA (FR) erhalten haben, die diesen Pilz in der Atlantikregion studiert. Die Urheberrechte liegen bei Jacques Guinberteau/Inra.

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Wissenschaft griffbereit

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Kinder und Gelehrte sind gleichermaßen neugierig

Das Portal sieht aus wie ein Comic. Hier wird man von einer Katze empfangen, die vor einem Palast in Miniaturausführung mit Fenstern mit verschiedenen Darstellungen steht. Ein Schlüssel öffnet den Weg zum Wissen. Hinter einer witzigen Wissenschaftlerfigur verbergen sich Forscher, die von ihrer Forscherleidenschaft erzählen – aber auch von ihrer Kindheit, ihrem Lieblingssport oder Lieblingstier. In einer Bibliothek sind kurze Texte zu Fragen zu finden, die Kinder stellen und auf „Wissenschaftler sind ganz normale der Kinder beantworten.

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Geschichte und Wissenschaften

Allen, die sich für die Vergangenheit interessieren, um die Gegenwart besser zu verstehen, ermöglicht eine exzellente Website, sich in das Labyrinth der Entdeckungen zu stürzen. Dort findet man viele Links (zu Medizin, Technik, Wissenschaftsphilosophie usw.), die zu Bibliotheken, Archiven, Museen, Vereinigungen, Veröffentlichungen und anderen Quellen des Wissens führen. Diese Arbeit ist der DHST (Division of History of Science and Technology of the International Union of History and Philosophy of Science) zu verdanken, die unterwissenschaftliche Arbeiten fördern.

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Der Weg der Primaten

Schimpanse aus dem Schutzgebiet von Bakoumba, Gabun. © Cyril Ruoso/BIOS Schimpanse aus dem Schutzgebiet von Bakoumba, Gabun. © Cyril Ruoso/BIOS

„Schaut man sich nur das Gesicht an, könnte man auch denken, dass es sich bei diesem Tier um den letzten Affen oder um den ersten Menschen handelt, denn außer einer Seele hat er alles, was wir auch haben…“ Diese Zeilen schrieb Buffon im 18. Jahrhundert über den Orang-Utan. Inzwischen weiß man, dass sich die Linien der Menschenaffen (Orang-Utans, Gorillas, Schimpansen) und die des Menschen vor 7 bis 10 Millionen Jahren trennten. Man weiß, dass der Mensch nicht das einzige Wesen ist, das auf zwei Beinen läuft, Werkzeuge benutzt, lacht, ein Bewusstsein seines Ichs hat, in sozialen Verbänden lebt und kulturelle Haltungen verbreitet… Man weiß, dass Schimpansen und Orang-Utans (wie auch der Primaten mit alarmierenden Neuchâtel, bis zum 26. Oktober 2008.


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Es war einmal… die DNA

Alles über die DNA. Ausgangspunkt sind 41 Konzepte, die mit Hilfe verschiedener „Zugänge“ (Definitionen, Interviews „Kinder gleichen ihren Eltern“. „Die DNA ist lediglich ein Ausgangspunkt für das Verständnis des menschlichen Genoms“) einfach erklärt werden. Vom ersten bis zum letzten Thema führt der Weg von der Mendel’schen Vererbungslehre bis zum molekularen Klonen. Diese aufeinander folgenden Entdeckungen werden aus ihrem historischen Blickwinkel heraus analysiert, wobei auch die verschiedenen experimentellen Interpretationen, zu denen sie geführt haben, beleuchtet werden. Diese Website geht folglich über ein einfaches Glossar, das Wissen erklärt, hinaus. Sie zeigt die Verbindungswege zwischen den Hypothesen und den Tatsachen auf. Damit wird ein experimenteller Ansatz vorgestellt, der die Komplexität des Lebens berücksichtigt. Das wissenschaftliche Niveau richtet sich an die oberen Jahrgänge der Sekundarstufe auswählen.


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Virtuelle Archäologie

Der Circus Maximus in Rom in seiner Umgebung. ©Ausonius Der Circus Maximus in Rom in seiner Umgebung. ©Ausonius

Wie sah wohl der Leuchtturm von Alexandria in der ptolemäischen Epoche aus oder der Circus Maximus in Rom und die mittel - alterlichen Kathedralen, als sie noch bunt angemalt waren? Um ihre Hypothesen zu untermauern, können sich die Forscher an Spezialisten dreidimensionaler Technologieplattformen PTF3D (plate forme technologique trois dimensions) wenden. Eine davon, mit dem Namen Archéovision, befindet sich im Ausonius-Institut (CNRS/Universität Bordeaux – FR), das auf Archäologie und die Geschichte der Antike und des Mittelalters spezialisiert ist. Mit Hilfe beeindruckender technologischer Möglichkeiten können dreidimensionale Darstellungen erstellt werden, um zerfallene und sogar bereits verschwundene Bauwerke zu rekonstruieren. Diese Plattform steht auch Besuchern offen. „Es handelt sich um ein einzigartiges Werkzeug in Europa, mit dem einem wachsenden Publikum die Arbeiten der archäologischen Expeditionen näher gebracht werden.Mit Archéovision kann man vor allem in der Zeit zurückreisen und virtuelle Modelle in 3D und im Relief besichtigen“, erklärt Pierre-Yves Saillant vom Ausonius-Institut. Für Schulen besteht die Möglichkeit der Teilnahme an Workshops zur gewonnen wurden.“


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Physik an der Straßenecke

© Božo Kos © Božo Kos

Ist der Mond, wenn er aufgeht, wirklich größer als mitten in der Nacht, wenn er hoch am Himmel steht? Warum ist der Himmel blau? Warum trocknet Wäsche bei Wind schneller? Wie wärmt ein Mikrowellenherd das Essen? Im Rahmen des Jahres der Physik (2005) hat das Zentrum Hisa experimentov in Ljubljana (SL) 50 Fragen und Hebräisch verfügbar sein.


Pädagogische ecke

Vom Käse zur Lichtgeschwindigkeit

© Qwentes – M.F.L. © Qwentes – M.F.L.

Wie lässt sich die Lichtgeschwindigkeit mit Hilfe von geriebenem Käse messen? Für diese unfehlbare Technik werden Mikrowellen verwendet. WIFI, GPS oder auch Radarfallen – all diese Technologien verwenden elektromagnetische Wellen, die im Frequenzbereich von 0,3 bis 300 GHz (Gigahertz) liegen. Der häusliche Mikrowellenherd strahlt in diesem Bereich mit 2,45 GHz, was etwa 2,45 Mrd. elektromagnetischen Schwingungen pro Sekunde (Hz) entspricht. Grund hierfür ist, dass er so nahe wie möglich an die natürlichen Rotationsfrequenzen der Wassermoleküle herankommen muss. Die Wassermoleküle sind polarisiert, d. h. sie besitzen einen Plus- und einen Minuspol. Durch das elektromagnetische Feld des Herds werden die Wassermoleküle in Rotation versetzt, stoßen gegen benachbarte Moleküle und erhitzen diese. Das Wasser nimmt also die Mikrowellen auf und wandelt ihre Energie in Wärmeenergie um. Wenn man den Mikrowellenherd ein wenig zweckentfremdet, lassen sich eine Vielzahl einzigartiger Experimente damit durchführen. Dazu gehört auch ein Test, bei dem mit Hilfe von geriebenem Käse die Lichtgeschwindigkeit ermittelt werden kann. Legen Sie einen Streifen Käse auf den Drehteller des Mikrowellenherds. Achten Sie darauf, dass Sie den Teller erhöhen, damit er sich nicht dreht, wodurch eine homogene Verteilung der Strahlen erzielt werden würde. Schalten Sie das Gerät mit mittlerer Stärke für etwa 15 Sekunden ein… und sehen Sie sich das Ergebnis an: Die „Käsestrecke“ besteht jetzt abwechselnd aus etwa 10 cm langen geschmolzenen und rohen Abschnitten. Hierbei handelt es sich um die Wellenlänge des Geräts! Was hat das mit der Lichtgeschwindigkeit zu tun? Es ist die Ausbreit ungsgeschwindigkeit der Mikrowellen, denn sie ist selbst elektromagnetischer Natur. Sie wird ermittelt, indem die Länge zwischen zwei Abschnitten mit geschmolzenem Käse, also etwa 0,12 m, mit der Frequenz der gesendeten Wellen, d. h. 2 450 000 000 Hz, multipliziert wird. Das Ergebnis beträgt 294 000 000 m/s und ist damit – angesichts des simplen Versuchsaufbaus überraschenderweise – nicht weit von der Realität entfernt: 299 792 458 m/s. Das Ergebnis dieses amüsanten und ungefährlichen Experiments ist auch essbar!


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Nachwuchsforscher

Arno, Physiker, 36 Jahre

© Frank Luerweg/Uni Bonn © Frank Luerweg/Uni Bonn

Vor 16 Jahren habe ich mit meinem Physikstudium begonnen. 16 Jahre Physik – das ist fast die Hälfte meines bisherigen Lebens… So gesehen müsste ich eigentlich anfangen, mich zu langweilen. Das ist aber absolut nicht der Fall, im Gegenteil. Während all dieser Jahre hat sich die Bedeutung von „Ich mache Physik“ ständig geändert. Student, Praktikant, Doktorand, Postdoc, Universitätsprofessor – jede dieser Etappen bringt ihre eigenen Herausforderungen, Freuden, Verant - wortungen, Möglichkeiten und Zweifel mit sich. Die Motivation ist jedoch gleich geblieben: Das fundierte Verständnis eines Teils der Welt, die uns umgibt, ist ein sehr zufriedenstellendes und zugleich auch beruhigendes Gefühl. Aus diesem Grund hat mich von Anfang an eine akademische Laufbahn in der Grundlagen forschung interessiert. Außerdem habe ich schon in meiner Kindheit gerne experimentiert und wollte technische und mechanische Objekte verstehen und reparieren. Was gibt es dann Besseres, als diese Passion später in der Physik weiter auszuleben? Aber es ist nicht alles rosig. Um Erfolg zu haben, sind Talent, Ambition und vor allem sehr viel Arbeit nötig.

Aber man braucht auch eine Menge Glück. Glück bei der Auswahl eines Forschungsthemas, das auch gefällt; Glück, um im richtigen Moment am richtigen Ort zu sein, die richtigen Leute zu kennen, dass irgendwo eine Stelle frei wird usw. Die Liste enthält eine lange Reihe von Unwägbarkeiten. Das trifft zwar auch für alle anderen Aspekte des Lebens zu, aber die Ungewissheit wiegt schwerer, je länger der Weg ist und je weniger Notausgänge sich anbieten.

Daher könnte man vielleicht sagen, dass eine der wichtigsten Eigenschaften, um heutzutage im akademischen System Erfolg zu haben, Optimismus ist. Vor kurzem ist für mich auch eine andere Motivation wichtig geworden: Als Teamleiter habe ich das Glück, ein Dutzend Studenten zu betreuen. Ihr Enthusiasmus, ihre Neugierde, ihr natürliches Herangehen an die Forschung, zu sehen, wie sie mit den Herausforderungen, die sie sich gestellt haben, sowohl als Forscher als auch als Mensch wachsen, all das bereitet mir eine unheimliche Freude. Es ist überaus befriedigend, dabei eine aktive Rolle zu spielen. Würde ich mich wieder genauso entscheiden, wenn ich die Zeit zurückdrehen könnte? Ja – offen gesagt, hat sich mir die Frage, meinen Traum, Forscher zu werden, aufzugeben, nie wirklich gestellt.

Würde ich meinen Studenten eine akademische Laufbahn empfehlen? Ich würde ihnen eine lange Liste mit Unwägbarkeiten geben und ihnen anraten, gut darüber nachzudenken.

Arno Rauschenbeutel,
Universität Mainz (DE)


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