03 smarte roboter wie weit ist die forschung zur künstlichen intelligenz? wodurch unterscheiden sich mensch und maschine noch? u n s i c h t b a r e x p l o s i v a u s g e t r o c k n e t auf der spur der geisterteilchen munition auf dem meeresgrund wenn wasser zum knappen gut wird

auf tauchgang so trüb die luft an land zu sein scheint, so klar wirkt die sicht auf das gelbe objekt unter der wasseroberfläche, die die beiden gegensätzlichen sphären trennt. in unserem wissenschaftsbild begibt sich das unterwasserfahrzeug jago vom geomar helmholtz- zentrum für ozeanforschung kiel auf den weg in die tiefe des atlantiks vor den kapverdischen inseln. im hintergrund ragen die gebirge der zweitgrößten kap- verdischen insel santa antão hervor. an bord des forschungs- schiffes poseidon, das in der nähe auf position gegangen ist, überwacht eine internationale forschungsgruppe den tauchgang. im fokus der expedition steht die sogenannte „pelagische zone“ – der bereich des ozeans unterhalb von 200 metern tiefe. es ist der größte lebensraum auf unserem planeten, aber auch der am wenigsten erforschte. die ge- wässer rund um die kapverden sind ideal für forschungsarbeiten in der tiefsee. die hänge der vulkaninseln fallen unter wasser steil ab bis in tiefen von mehr als 4.000 metern, wodurch die tiefsee nahe an die inseln reicht. während der expedition konnten wichtige erkenntnisse zum nahrungsnetz im tropischen ostatlantik gewon- nen werden, der für die biodiver- sität im gesamten atlantik eine wichtige rolle spielt. franziska roeder  www online mehr eindrucksvolle bilder aus der wissenschaft finden sie hier: www.helmholtz.de/ wissenschaftsbild helmholtz perspektiven | winter 2016/17 3

e d i t o r i a l 08 20 26 40 liebe leserinnen, liebe leser, besitzen sie einen roboter, der ihren rasen mäht oder in der wohnung staubsaugt? oder gar ein selbstfahrendes auto? das ist vermut- lich erst der anfang: dank den rasanten fort- schritten der künstlichen intelligenz könnten roboter schon bald vom unermüdlichen, dumpfen helfer zum cleveren kameraden in allen lebenslagen aufsteigen. ob und wie sich mensch und maschine dann noch unterschei- den, erfahren sie in unserer titelgeschichte. smarte roboter könnten auch unter was- ser hilfe leisten: vor deutschen küsten lagern noch immer millionen tonnen munition. das „erbe der kriege“ birgt unabsehbaren gefah- ren für mensch und umwelt, wenn es nicht unschädlich gemacht wird. statt tief ins meer geht es mit den „super- stars der teilchenphysik“ hoch hinaus ins all. wir berichten über die mühsame jagd nach den unsichtbaren neutrinos und ihrer quelle. übrigens: folgen sie einfach den icons im heft und tauchen sie online noch tiefer ein in die bunte welt der forschung. viel spaß beim lesen, anschauen und hören! annette doerfel pressereferentin 36 abonnement möchten sie die druckausgabe der helmholtz perspektiven kostenlos beziehen? dann schreiben sie eine mail an: perspektiven@helmholtz.de helmholtz perspektiven 03/2018 5

helmholtz extrem der schnellste wasserkocher f o r s c h u n g erhitztmit einem röntgenlaser lässt sich wasser in nur 75 femtosekunden von zimmertemperatur auf 100.000 grad celsius erhitzen. bild: bildkistl/fotolia am heimischen herd hat man das gefühl, dass wasser erst nach einer gefühlten ewigkeit kocht. mit einem röntgenlaser geht das hingegen sehr viel schneller: ein forscherteam hat damit wasser von zimmertemperatur auf 100.000 grad celsius in weniger als 75 femtosekunden aufgeheizt – das ist der milliardste teil einer millionstel sekunde. das experiment erschafft damit den wohl schnellsten wasserkocher der welt. die forscher schossen mit dem freie-elektronen-laser lcls am us-forschungszentrum slac ultrakurze und hochintensive röntgenblitze auf einen feinen wasserstrahl. „das ist sicherlich nicht der übliche weg, wasser zu kochen“, erläutert forschungs- leiter carl caleman vom center for free-electron laser science (cfel) bei desy. „normalerweise rüttelt man quasi immer stärker und stärker an den wassermolekülen, wenn man wasser erhitzt.“ auf der molekularen ebene ist hitze gleich bewe- gung. je heißer, desto stärker bewegen sich die moleküle eines stoffs. anders bei diesem expe- riment: „der röntgenblitz schlägt die elektronen aus den wassermolekülen hinaus und zerstört so die balance der elektrischen ladung. die atome spüren plötzlich eine starke abstoßende kraft und beginnen, sich heftig zu bewegen“, sagt caleman. dadurch durchläuft das wasser eine phasenum- wandlung von einer flüssigkeit zu einem plasma. plasma ist materie in einem aggregatzustand, bei dem die elektronen von den atomen gelöst wurden, so dass eine art elektrisch geladenes gas entsteht. „während aus dem flüssigen wasser ein plasma entsteht, behält es jedoch die dichte des flüssigen wassers bei, da die atome noch keine zeit hatten, sich nennenswert zu bewegen“, er- läutert ko-autor olof jönsson von der universität uppsala. dieser exotische zustand kommt auf der erde nirgends natürlicherweise vor. wasser besitzt verschiedene anomalien, etwa bei der dichte, der wärmekapazität und der wärmeleitfähigkeit. diese anomalien sollen im rahmen des künftigen, bei desy geplanten centre for water science genauer untersucht werden.  annette doerfel www online alle ausgaben von helmholtz extrem unter: www.helmholtz.de/ extrem helmholtz perspektiven 03/2018 7

t i t e lt h e m a t i e lt h e m a helmholtz perspektiven 03/2018 9

gesteuertder pflegeroboter edan kann aus muskelsignalen und unterstützt von künstlicher intelligenz schließen, was von ihm gefordert wird. bild: sven hoppe/dpa smile-teams am dlr-institut für robotik und mechatronik. herz des projekts sind zwei systeme, denen ein futuristischer name gemein ist: „rollin’ justin“ heißt das eine konzept, edan das andere. „wir wollen in erster linie herausfinden, wo die robotik in pflegeheimen unterstützen kann“, er- zählt hagengruber, die zur edan-forschergruppe gehört. „wir wollen den pfleger nicht ersetzen, wir wollen ihn unterstützten und ihm manche aufgaben vereinfachen, damit er mehr zeit für den pflegebedürftigen hat.“ edan – eine kombination aus rollstuhl, beweglichem roboterarm und hand – hat bereits erfahrungen in der pflege von menschen mit motorischen einschränkungen sammeln können. restmuskelsignale im arm des patienten steuern es. künstliche intelligenz lässt edan dabei vor- ausschauend handeln, denn dank gesammelter daten kann er vorhersehen, was sein schützling als nächstes tun möchte. auch „rollin’ justin“ hat sich bereits in der praxis bewährt – er ist ein hu- manoider roboter, der stattliche 1,91 meter misst. doch wie integrieren sich die zwei roboter in den laufenden betrieb eines pflegeheims und welche aufgaben übernehmen sie dort? „das wollen wir nicht aus unserer ingenieurssicht entscheiden“, sagt annette hagengruber. „deshalb arbeiten wir eng mit der caritas in garmisch-partenkirchen zusammen. justin und edan werden dort ab ende 2018 eingesetzt.“ die vision: in pflegeheimen könnten sie routineaufgaben übernehmen. und bei den patienten zu hause wären sie dafür zu- ständig, im haushalt zu helfen, brille oder wasser- glas zu bringen und im notfall eigenständig einen arzt zu rufen. www online was macht alexander gerst im all? mehr dazu unter: www.helmholtz.de/ gerst-im-all menschen in häuslicher umgebung unter- stützen, können auch die roboter, die tamim asfour mit seinem team entwickelt. der professor helmholtz perspektiven 03/2018 1 1

„wenn es jedoch darum geht, dass roboter physisch mit der welt inter- agieren, da machen wir gerade die allerersten schritte.“ „die größten durchbrüche auf dem gebiet des ma- schinellen lernens haben wir erst in den vergan- genen jahren erreicht“, sagt torsten kröger. „und fast wöchentlich kommen neue hinzu.“ so könnten computer objekte auf bildern inzwischen besser erkennen als der mensch. „bei der aktuellen entwicklung müssen wir aber zwischen zwei grundlegenden fähigkeiten unterscheiden: der perzeption – also der visuellen bild- oder spracherkennung – und der aktuation, also dem aktiven eingreifen in die physische welt.“ für den ersten bereich, die perzeption, haben schnelle computer, günstige speicher und vor allem riesige, teils frei verfügbare datenmengen das maschinelle lernen zum mittel der wahl gemacht. „das internet ist voll von texten, bildern oder videos, die wir zum training neuronaler netze nutzen können.“ vor allem dieser daten- fülle verdanken perzeptive ki-systeme ihre hohe leistungsfähigkeit. „wir machen jedoch gerade erst die allerersten schritte, wenn es darum geht, dass roboter physisch mit der welt interagieren“, sagt kröger. die herausforderung sei weniger, einen einzelnen roboter auf eine laborumgebung zu trainieren, sondern ein system stabil und sicher in alltagssituationen zu integrieren. dass sich die welt auf große fortschritte ein- stellen darf, da ist er sich mit den meisten seiner kollegen einig. tamim asfour, der roboterentwick- ler aus karlsruhe, ist sich sicher: seine roboter werden in naher zukunft nicht nur hand in hand von google ans kitam kit arbeitet torsten kröger am institut für anthropo- matik und robotik. zuvor war er als bereichsleiter für robotersoftware bei google tätig. bild: kit mit servicetechnikern ihren dienst tun, sondern auch im haushalt helfen. seine vision: „ich würde gern einen roboteranzug, ein sogenanntes exoske- lett, bauen, das mir etwas beibringt“, verrät asfour. „stellen sie sich vor, ich will tango tanzen lernen. dann würde sich eine ki die fertigkeit beim besten tangotänzer der welt abschauen und auf das exoskelett übertragen. dieses führt dann meine bewegungen, bis ich selbst perfekt tanzen kann.“ das wäre der nächste große schritt: der roboter wäre dann nicht mehr bloß werkzeug oder gar arbeitskollege, sondern sogar lehrer.  kai dürfeld künstliche intelligenz die künstliche intelligenz (ki) ist schwer zu definieren. einig ist sich die wissenschaft, dass die fähigkeit zu lernen eine grundvoraussetzung für ki ist. die schwache ki nutzt computer und algorithmen, um die kognitiven prozesse des menschen nachzuahmen, muster in bildern zu erkennen und das gesprochene wort zu verstehen oder text in sprache zu verwandeln. die starke ki versucht, maschinen selbstständiges denken und verstehen beizubringen. auf diesem gebiet steht die wissenschaft noch relativ am anfang. maschinelles lernen maschinelles lernen (machine learning) ist ein ansatz, der auf die verfügbarkeit großer datenmengen (big data) baut. dabei werden einem computerprogramm unzählige datensätze vorgelegt. nach einer trainingsphase ist es in der lage, die erlernten muster auch in neuen datensätzen zu finden und einzuordnen. weitere begriffe finden sie hier: www.helmholtz.de/ki helmholtz perspektiven 03/2018 1 3

überhaupt gibt. stellen wir uns einmal vor, eine künstliche intelligenz wür- de plötzlich in der ich-form von sich sprechen und würde gefühle zeigen. vielleicht weint ein humanoider roboter tränen, weil er traurig darüber ist, dass sein roboterkollege verschrottet wurde. wie würden wir unterscheiden, ob eine solche gefühlsregung echt ist? wie könnten wir sicher sein, dass sie ausdruck einer persönlichkeit ist, dass er trauer so empfindet wie wir menschen? die träne könnte auch bloß anprogrammiert sein. oder vielleicht auch ankonditioniert. vielleicht hat der roboter beobachtet, dass menschen in solchen situationen auch so etwas tun. wir haben mit robotern einfach keine diskursgemeinschaft. nun haben wir zwar auch bei menschen gelegentlich das problem, dass sie sich verstellen, dass sie betrügen oder sich als jemand ausgeben, der sie nicht sind. das erken- nen wir auch nicht immer sofort, aber über eine gewisse zeit hinweg haben wir dann doch möglichkeiten, hinter die fassade zu schauen. bei robotern wüsste ich nicht, wie diese diskurs- gemeinschaft hergestellt werden soll. vielleicht ist es aber gerade die fehlen- de diskursgemeinschaft, die roboter für manche aufgaben geradezu prä- destiniert: wo sehen sie für die nahe zukunft solche einsatzfelder? es gibt viele bereiche, wo es gut wäre, wenn menschen dort nicht mehr hin- müssten – der weltraum zum beispiel. aber auch in unserer direkten umwelt haben wir solche orte: nach unfällen in kernkraftwerken oder in chemieanla- gen, zum minenräumen und so weiter. da sind roboter schon heute im dienst und das ist gut. dann gibt es bereiche der autonomisierung, die einfach effi- zienzsteigerungen versprechen, das ist der bereich industrie 4.0. der kollege roboter. ein anderer bereich ist die ver- kehrssicherheit: selbstfahrende autos sind ja ebenfalls ki-gesteuerte roboter. und so ein bordcomputer trinkt keinen alkohol, kriegt keine schlechte laune, wird nicht müde und auch nicht mein freund, der roboter?auf dem kuromon-markt in osaka, japan, legt ein mädchen seine hand in die eines roboters. bild: andy kelly (askkell)/unsplash aggressiv. in so einem regelgeleiteten system hat technik einfach vorteile gegenüber menschen. es wird ja auch darüber diskutiert, dass roboter ärzten bei komplexen operationen assistieren könnten … … und ich bin mir sicher, dass es noch weitere felder geben wird, in denen roboter und ki sehr gute dienste leisten können. ich glaube aber auch, dass die fortschritte der ki und der robotik es uns menschen ermöglichen, uns selbst besser zu verstehen. vor allem wenn wir uns damit auseinandersetzen, wann roboter besser sind und wann sie menschen ersetzen können, lernen wir viel darüber, was uns als menschen ausmacht. ki-gesteuerte roboter sind also eine chance für die menschliche gesell- schaft? das lässt sich schwer pauschalisieren. in jeder entwicklung lassen sich chancen sehen und auch immer risi- ken. chancen sehe ich darin, dass wir tätigkeiten abgeben können, die unangenehm, lästig oder auch gefähr- lich sind. dadurch haben menschen mehr zeit für andere dinge. nehmen wir die pflegerobotik: würden dort ein- fache aufgaben an roboter abgegeben, hätten die pflegekräfte mehr zeit für die patienten. dann kommt aber sofort die frage: würden die menschlichen pflegekräfte nicht einfach eingespart? und genau hier zeigt sich das eigent- liche problem. es liegt gar nicht an der technik, ob sie zur chance oder zum risiko für die gesellschaft wird. es liegt an unseren menschlichen entscheidun- gen. es liegt daran, wie wir die technik einsetzen und wie wir die ressourcen verteilen. wie diese zukunft wird, hängt von uns ab – und nicht davon, wie die roboter sich verhalten.  interview: kai dürfeld helmholtz perspektiven 03/2018 1 5 1 5

bessere lebensqualität nach brustkrebsdiagnose jedes jahr erkranken in deutschland mehr als 70.000 frauen an brustkrebs. dank großer fortschritte in der früherkennung und therapie überleben rund 80 prozent von ihnen die ersten fünf jahre nach der diagnose. wissenschaftler vom deutschen krebs- forschungszentrum (dkfz) haben nun verschiedene aspekte der lebensqualität von betroffenen frauen untersucht. ihr ergebnis: die lebensqualität von brustkrebsüberlebenden gleicht sich fünf jahre nach der diagnose weitestgehend wieder an die werte der allgemeinbevölkerung an. während der behandlung sind die physischen, emotionalen, sozialen und kognitiven funktionen der patientinnen stark eingeschränkt. „auch wenn sie während der bild: hanack/fotolia behandlung unter deutlichen einschränkungen der lebensqualität leiden, so klingen die belastenden symptome doch langfristig bei der mehrheit wieder ab“, sagt karen steindorf, leiterin der studie. die patientinnen litten allerdings weiterhin unter stärkeren schlafproblemen, kognitiven beeinträchtigungen, erschöpfung, hormonbedingten problemen und gelenkbeschwerden. die ergeb- nisse sollen helfen, die nachsorge gezielter an die beschwerden anzupassen und zu verdeutlichen, dass handlungsbedarf für eine bessere und längerfristige nachsorge besteht. originalpublikation: quality of life research 2018, doi: 10.1007/s11136-018-1866-8 das geheimnis der wellen enträtseln meteorit mit ältester magnetischer signatur wo wasser ist, da sind auch wellen. die entstehung und dynamik von wellen ist bis heute jedoch rätselhaft. der physiker marc buckley vom helmholtz-zentrum geesthacht (hzg) hat nun eine wasserfeste laserapparatur entwickelt, mit der er die bewegung von wellen aufzeichnet. damit will er ableiten, wie die windenergie in wellenbewegungen umge- wandelt wird. der laser strahlt dabei die wellen an und setzt markierungspunkte, die von hochleistungs-digitalkameras erfasst werden. die bewegungen der welle und auch die entstehenden luftverwirbelungen über der welle lassen sich so sichtbar machen. „wir können daraus ablesen, wo und wie energie übertragen wird und wie sich der bewegungsimpuls der luftströmung der welle fortsetzt“, sagt marc buckley. mit dem neuen verfahren lassen sich wichtige erkenntnisse zur entstehung von hurrikans gewinnen. außerdem verspre- chen sich die wissenschaftler informationen, mit denen sich mathematische klimamodelle optimieren lassen. aufgewühltwie windenergie in wellen umgewandelt wird, ist noch immer nicht ganz enträtselt. bild: ralf weisse/hzg mystischkünstlerische gestaltung einer scheibe aus gas und staub bild: jpl-caltech/nasa mehr als 4,5 milliarden jahre reiste der meteorit bishunpur durchs all, bevor er vor rund 100 jahren in indien auf die erde stürzte. ein internationales forscherteam konnte nun zeigen, dass der me- teorit die älteste bislang bekannte magnetische aufzeichnung in sich trug. sie stammt aus der frühphase des sonnensystems. dazu untersuchten die forscher mithilfe von elektronenmikroskopen des ernst ruska-centrums am forschungszentrum jülich winzige einschlüsse aus eisenkörnchen, die sich in millimetergroßen schmelzkügelchen im inneren des meteoriten befanden. dieses magnetische feld könnte eine der treibenden kräfte dafür gewesen sein, dass sich das frühe sonnensystem in einer – astronomisch gesehen – atemberaubend kurzen zeitspanne von wenigen millio- nen jahren aus einer scheibe aus gas und staub entwickelt hat. originalpublikation: nature communications 9 (2018) 1173 helmholtz perspektiven 03/2018 1 7

der forschungspodcast der helmholtz-gemeinschaft f o r s c h u n g erst lesen, dann hören künstliche muskeln für roboter, autonome maschinen für den haushalt oder die pflege sowie mini-helfer im menschlichen körper – darüber spricht der biomaterialforscher andreas lendlein vom helmholtz-zentrum geesthacht (hzg) in folge 135 des resonator-podcasts. das prinzip ist ähnlich wie bei schrumpf- folien oder -schläuchen, die sich bei hitze zusammenziehen: forscher arbeiten an polymeren – speziellen kunststoffen – deren formgedächtnis programmiert werden kann. ändert sich die temperatur oder etwa ein magnetfeld, bewegen sie sich. dadurch werden fäden möglich, die sich selbst verknoten können – ein meilenstein für die chirurgie. wer jetzt schon an science-fiction denkt, der sollte sich den podcast mit andreas lendlein vom helmholtz-zentrum geesthacht (hzg) anhören. lendlein leitet das institut für biomaterialforschung in teltow – und hält sich in seiner forschung mit den selbstverknotenden fäden gar nicht länger auf, denn die gibt es schon seit einigen jahren. seine aktuelle heraus- forderung: „man kann maschinen bauen, mit denen bestimmte formänderungen immer und immer wieder durchgeführt werden können.“ dies wird durch eine wiederholung des signals ermöglicht, wodurch die materialien mit ihrer fortlaufenden bewegung zu sogenannten „weichen aktuatoren“ werden. denkbare anwendungen gibt es viele: die polymere könnten etwa wie eine art künstlicher muskel in robotern fungieren, die vor allem aus kunststoffen und anderen weichen materialien gebaut werden. in diesem forschungsfeld, das „soft robotics“ heißt, könnten hilfsroboter für den haushalt, die pflege, die indust- rie oder auch für die medizin entwickelt werden. „wenn in rohrsystemen repara- turen zu erledigen sind, könnte man sich beispielsweise einen schwimmenden soft robot vorstellen“, erklärt andreas lendlein. oder flugzeuge, die ihre trag- flächenform nach dem start verändern, sodass sie energiesparender gleiten. vorstellbar sind auch mini-roboter, die im menschlichen körper unterwegs sind und so ärzte unterstützen. der resonator- podcast liefert also material, das nicht nur die herzen von science-fiction-fans höherschlagen lässt.  elena hungerland audio mehr wissenschaft auf die ohren gibt es hier: www.helmholtz.de/ resonator-135 helmholtz perspektiven 03/2018 1 9

dass es in der zweiten sommerhälfte zunehmend trockener wird. dies stelle die region vor große herausforderungen, denn in tadschikistan, turk- menistan und usbekistan sind bis zu 90 prozent der landwirtschaft von künstlicher bewässerung abhängig. „erschwert wird die situation dadurch, dass die traditionelle landwirtschaft in der region mit dem anbau von baumwolle und reis zu viel wasser benötigt“, so sergiy vorogushyn. außer- dem seien die bewässerungssysteme ineffizient und manches wasser komme gar nicht erst an. partner von der universität würzburg analysieren mit ihren satellitenbasierten fernerkundungs- methoden daher auch bewässerte flächen. „wassermanagement ist eine daueraufgabe und erfordert lang- fristige planung und finanzierung.“ worauf kommt es vor allem an? „in der region ist eine gute wasserwirtschaft wichtig, und dafür sind entscheidungsträger auf vorhersagen ange- wiesen“, sagt der hydrologe. eine besonderheit sei, dass aus kirgistan und tadschikistan große teile des wassers für die ganze region stammen. dort befinden sich gletscher und schneespeicher, von denen aus während der schmelzperiode das wasser in die tiefer gelegenen regionen fließt; zudem entspringen in den ländern mehrere flüsse. vor dem zusammenbruch der sowjetunion regelten quoten die wasserverteilung zwischen den sogenannten ober- und unterliegerstaaten, heute verhandeln die länder die verteilung unter- einander. „wir fokussieren uns zwar auf wissen- schaftliche fragestellungen“, sagt vorogushyn, „jedoch unterstützt unser statistisches wasservor- hersagemodell auch den politischen dialog.“ ein klassischer verhandlungskonflikt: beim betrieb von wasserwerken gibt es zwei varianten. wenn wasser im herbst gespeichert wird, lässt es sich im winter zur energieerzeugung nutzen. wird es im frühjahr gesammelt, kann es im sommer der landwirtschaft zugute kommen. „vier der staaten nutzen unser modell in ihren hydrome- teorologischen diensten. dadurch haben sie eine einheitliche datenbasis, wenn sie prognostizieren, wie viel wasser in der nächsten vegetationsperiode verfügbar ist. so gibt es weniger missverständnis- se am verhandlungstisch.“ „wassermanagement ist eine daueraufgabe und erfordert langfristige planung und finanzie- rung“, so fasst es dietrich borchardt zusammen, leiter des themenbereichs wasserressourcen modellregionprobenentnahme im fluss kharaa in der mongolei bilder: andré künzelmann/ufz wassertransportam rand der mongolischen städte verfügt die mehrheit der einwohner weder über einen trinkwasser- noch über einen abwasseranschluss. und umwelt am ufz. auch er ist in zentralasien aktiv, vornehmlich in der mongolei. „neben der quantitativen wasserknappheit gibt es auch die qualitative knappheit, das ist sicherlich der unbe- kanntere trend“, sagt dietrich borchardt. laut der umweltschutzorganisation wwf haben weltweit über 780 millionen menschen keinen zugang zu sauberem trinkwasser und 2,6 milliarden menschen leben ohne grundlegende sanitärein- richtungen. borchardt betont, dass der kontakt mit kon- taminiertem wasser, aber auch die zunehmende versalzung große probleme seien. weltweit helmholtz perspektiven 03/2018 2 1

lichen bereich ist die abwasserentsorgung nicht ans kanalnetz gebunden, sondern funktioniert vor allem über sickergruben – aufgrund der durch- lässigen karstböden gelangt das abwasser oft unbehandelt direkt ins grundwasser. diese probleme gehen die wissenschaftler an: „ein dezentrales system lässt sich lokal schnell aufbauen und erlaubt flexibel auf die dynamik des bevölkerungswachstums zu reagieren“, sagt müller. es stehe außerdem mehr wasser für die landwirtschaft zur verfügung, denn statt frischwasser könne auf den feldern wiederaufbe- reitetes wasser genutzt werden. schließlich werde das grundwasser vor ungereinigtem abwasser geschützt. „gerade der grundwasserschutz hat uns viele türen für die zusammenarbeit mit der politik geöffnet.“ so mündete die arbeit auch in ein politisches rahmenwerk zum dezentralen abwassermanagement für jordanien. wo aber ist der bau einer abwasseranlage am sinnvollsten? wo muss durch neue abwasser- systeme grundwasser geschützt werden? ein pla- nungstool mit dem namen allows soll behörden, stadtverwaltungen und unternehmen die entschei- dungsfindung erleichtern. neben topografischen, hydrologischen und technischen daten fließen dort auch sozioökonomische informationen ein. ver- schiedene szenarien für zentrales und dezentrales abwassermanagement erlauben den entscheidern, die nötigen mittel zu vergleichen und integrierte abwassersysteme zu implementieren. müller bilanziert: „mit einem überschaubaren einsatz von technik lässt sich auch unter schwierigen rahmenbedingungen sehr viel erreichen.“  kristine august wissenstransfermit aus- und weiterbildungsprogrammen wurden die verantwortlichen vor ort zur umsetzung der entwickelten verfahren befähigt. deutscher umweltpreis 2018 das forscherteam des ufz-departments „umwelt- und biotech- nologisches zentrum“ mit roland a. müller, manfred van afferden und mi-yong lee erhält ende oktober gemeinsam mit wolf-michael hirschfeld, dem initiator des „bildungs- und demonstrations- zentrums für dezentrale abwasserbehandlung in leipzig“ den deutschen umweltpreis 2018. das interdisziplinäre expertenteam hat neuartige systemlösungen zur dezentralen abwasserreinigung in einem schwierigem politischen umfeld entwickelt, konsensfähig gemacht und in die praxis umgesetzt. www.helmholtz.de/umweltpreis wasserknappheitbewässerungskreise im nahen osten. hohes bevölkerungswachstum lässt die nachfrage nach nutzbarem wasser stetig steigen. helmholtz perspektiven 03/2018 2 3

„es geht darum, eine balance verschiedener motive zu erhalten.“ erkenntnisgewinn, die pure lust daran, neues zu entdecken, die welt besser zu ver- stehen – das ist ein entscheidendes motiv für zahlreiche wissenschaftlerinnen und wissen- schaftler. dies ebenso kritisch wie ergebnisoffen zu tun, ist für viele von uns die entscheidende antriebskraft dafür, wissenschaft zu betreiben. hier geht es um erkenntnis um ihrer selbst willen, um aufklärung und die suche nach wahrheit. daneben – oder in vielen fällen zusätzlich – gibt es andere motive, zu forschen: wir wollen beispielsweise in der medizin dazu beitragen, bestimmte krankheiten besser zu verstehen und er- folgreich zu behandeln. wir untersuchen das klima unserer welt, um beiträge zu ihrem schutz zu leis- ten. oder wir wollen herausfinden, wie künstliche intelligenz ganz konkret unseren alltag verändert und cyber security unser digitales leben sicherer macht. hier ist die motivation dafür, forschung zu betreiben, mit einem weiteren, konkreten ziel verbunden – mit einem nutzen für die menschen. natürlich darf wissenschaft nicht darauf reduziert werden, immer einen augenscheinlichen gesellschaftlichen nutzen zu haben. doch gleich- zeitig müssen wir uns auch fragen: liefern wir das, was die gesellschaft von uns erwartet, wofür wir aus steuermitteln finanziert werden? forschen wir in ausreichendem maße auch an dem, was gesell- schaftlich relevant ist? und tun wir genug, um das, was wissenschaft leistet, und das, was sie nicht leisten kann, ausreichend zu kommunizieren? beide motivationsquellen sind in meinen augen legitime anliegen, um wissenschaftlich zu arbeiten. forscherinnen und forscher, die mit ihrer arbeit einen nutzwert für die gesellschaft erbringen wollen, suchen die konkrete anwen- dung. die gesellschaft, wir alle, profitieren davon, indem wir eine bessere medizin erhalten, mobili- tät aus erneuerbaren energien oder roboter, die uns unliebsame aufgaben abnehmen. dabei müssen wir allerdings immer im auge behalten, dass von neugier getriebene und auf fundamentale erkenntnisse ausgerichtete grund- lagenforschung ein entscheidender impulsgeber für mögliche anwendungen ist. ohne sie wird es letztlich auch keine echten innovationen geben. wie also passt das alles zusammen? bei der frage nach dem nutzen von wissenschaft geht es darum, dass beides möglich ist und möglich bleibt, dass wir eine balance der verschiedenen motive bewahren. ebenso wenig wie wir die an- wendbarkeit von wissen ignorieren sollten, soll- ten wir uns ausschließlich von einem verwertbar- keitsgedanken leiten lassen. erst ein vielfältiges nebeneinander kreiert eine lebendige, produktive wissensgesellschaft.  otmar d. wiestler präsident der helmholtz-gemeinschaft www online diskutieren sie mit uns unter dem folgenden link über den wert der wissenschaft: www.helmholtz.de/ blickwinkel helmholtz perspektiven 03/2018 2 5

die superstars der teilchenphysik forscher spüren dem rätsel der neutrinos nach – und kommen dabei mehr als 60 jahre nach deren entdeckung allmählich einem der größten rätsel der naturwissenschaften auf die spur. was große experimente in der physik an- geht, stiehlt der teilchenbeschleuniger lhc am europäischen kernforschungs- zentrum cern in genf seit der entdeckung des higgs-teilchens allen die show. doch auch andere, ebenfalls riesige forschungsanlagen halten die physik mit ihrer suche nach einem unscheinbaren elementarteilchen in atem: dem neutrino. guido drexlin, teilchenphysiker am karls- ruher institut für technologie (kit), sagt: „im zoo der uns bekannten elementarteilchen sind neu- trinos die viel beachteten superstars, die in ihrer bedeutung für unser modernes weltbild quarks und co. weit in den schatten stellen.“ die jüngere geschichte gibt ihm recht: in den vergangenen 30 jahren gingen ganze vier physik-nobelpreise an die neutrinoforschung. dabei sind diese superstar-teilchen ausge- sprochen schwer zu fassen. es liegt in ihrer natur, kaum mit dem rest des universums zu interagie- ren: sie besitzen keine elektrische ladung und kein magnetisches moment. auch die kernkräfte der atome lassen neutrinos kalt. selbst ihre theoretische schwerkraftwirkung wäre irrelevant klein. damit bleibt von den vier grundkräften, welche die physik heute kennt, nur die schwache wechselwirkung. und die ist genau das: schwach. eine vorahnung davon hatte schon der vater des neutrinos, quantenphysik-pionier wolfgang pauli. er war um 1930 einem rätsel auf der spur: beim zerfall von atomkernen schien ein teil der energie, die dabei frei wird, stets zu verschwin- den. dass derartiges nicht passieren kann, ist je- doch einer der wichtigsten grundsätze der physik. sein nach eigener aussage verzweifelter ausweg: ein noch unbekanntes teilchen, das die fehlende energie davonträgt. paulis ausweg blieb eine reine vermutung, bis das neutrino mitte der 1950er-jahre erstmals in einem groß angelegten experiment nachgewie- sen wurde. pauli erfuhr wenige jahre vor seinem tod per telegramm von der entdeckung. seitdem brachte die aufwendige erforschung der sogenann- ten geisterteilchen immer neue überraschungen ans licht. „erst seit knapp zwei jahrzehnten wissen wir, dass neutrinos – entgegen früheren vorhersagen der teilchenphysiker – überhaupt eine ruhemasse besitzen“, berichtet guido drexlin vom kit. dort, in karlsruhe, wollen die neutrino- forscher nun mit einem neuen experiment dem noch unbekannten wert der neutrinomasse auf den grund gehen. im juni 2018 konnte nach 15 jahren bauzeit endlich das katrin-experiment in betrieb gehen. es untersucht den radioaktiven zerfall einer bestimmten variante des elements wasserstoff, genauer gesagt den beta-zerfall von tritium. damit setzt katrin genau dort an, wo wolfgang pauli vor fast 100 jahren dem neutrino erstmals auf die spur kam. das prinzip der messung basiert auf der berühmten formel e=mc² aus albert einsteins spezieller relativitätstheorie. die gesuchte beeindruckendblick ins innere des riesigen katrin-vakuumtanks bild: michael zacher helmholtz perspektiven 03/2018 2 7

aufgereihtinsgesamt 5.160 digitale optische module (dom) hängen bei icecube an 86 stahltrossen in rund einem kubikkilometer eis. illustration: jamie yang/the icecube collaboration die gemeinschaftliche beobachtung lieferte tat- sächlich eine wahrscheinliche quelle: den blazar txs 0506+056. dabei handelt es sich um die tur- bulente, stark aufgeheizte umgebung des schwar- zen lochs im zentrum einer mehrere milliarden lichtjahre entfernten galaxie. „das ist ein meilen- stein für das junge feld der neutrino-astronomie“, sagt marek kowalski, einer der beteiligten forscher und leiter der neutrino-astronomie am desy. „mehr als ein jahrhundert nach der entdeckung der kosmischen strahlung durch victor hess im jahr 1912 hat icecube damit erstmals eine kon- krete extragalaktische quelle der energiereichen teilchen geortet.“ ist damit der ersehnte durchbruch gelungen? kai zuber bleibt vorsichtig: „ein einzelnes ereignis kann immer ein zufall gewesen sein. doch wenn noch ein paar mehr neutrinos entdeckt werden, deren herkunft mit signalen in anderen telesko- pen übereinstimmt, wird es richtig spannend.“  michael büker www online wissenschaftscomic „klar soweit? no. 49“ über die jagd nach neutrinos: www.helmholtz.de/ comic quer durchs allgammastrahlen, kosmische strahlung und neutrinos nehmen aufgrund ihrer eigenschaften sehr unterschiedliche wege durchs all. bild: juan antonio aguilar & jamie yang, icecube/wipac helmholtz perspektiven 03/2018 2 9

f o r s c h u n g nachgefragt: „wie erzeugt man ein neues element?“ wie aus dem nichtswoher kommen die neuen elemente im periodensystem? bild: helmholtz viele kennen das periodensystem der elemente aus dem chemieunterricht – aber wohl noch in kürzerer form: im laufe der jahre ist die tafel umfangreicher geworden, heute sind 118 ele- mente darauf verzeichnet. michael block befasst sich am gsi, helmholtzzentrum für schwerionen- forschung, mit superschweren elementen und erklärt, woher die neuen elemente kommen. uran ist das schwerste element, das heute natürlich auf der erde vorkommt. es hat die ordnungszahl 92 – denn genau so viele proto- nen finden sich in seinem atomkern. je höher die ordnungszahl, desto schwerer das element. uns interessiert, welches das schwerste element über- haupt ist. in experimenten versuchen wir daher, immer schwerere elemente zu erzeugen. die idee dabei ist, atomkerne zweier stabiler, natürlich vorkommender elemente zu verschmelzen und so ein neues element zu erzeugen. auf gerader flugbahn schießen wir dafür in unserem teilchen- beschleuniger ein element wie ein projektil auf eine dünne trägerfolie, die aus dem zielelement besteht. das beschleunigte element durchdringt die folie mit etwa 30.000 kilometern pro sekunde. normalerweise stoßen sich die atomkerne der ursprungselemente ab, weil beide positiv geladen sind. wegen der hohen geschwindigkeit wird dieser effekt jedoch überwunden und sie können zu einem neuen element verschmelzen. dessen ordnungszahl ergibt sich aus der anzahl der protonen der ursprungselemente. die künstlich erzeugten elemente existieren nur bruchteile von sekunden, da ihre atomkerne schnell zerfallen. dabei hinterlassen sie allerdings messbare spuren. mehrere elemente wurden am gsi entdeckt – so etwa das nach unserem standort benannte element „darmstadtium“ mit der ord- nungszahl 110. all diese aufwendigen experimente dienen nicht dem selbstzweck. gibt es etwa besondere chemische eigenschaften bei den künstlich erzeug- ten elementen? wenn wir die kräfte besser verste- hen, die in ihren atomkernen wirken, können wir rückschlüsse auf unser universum ziehen. letztlich wirken dort die gleichen kräfte. nachgefragt hat kristine august www online alle ausgaben von nachgefragt: www.helmholtz.de/ nachgefragt helmholtz perspektiven 03/2018 3 1

ziel ist es, dass eine software künftig auf den aufnahmen die munition entdeckt“, sagt greinert. genau zu wissen, wo wie viel ausgedienter sprengstoff liegt, ist wichtig, um die umwelt- folgen zu ermitteln. wissenschaftler vom geomar haben im rahmen des projekts neue analysemethoden entwickelt, um die gelösten stoffe aus der munition aufzuspüren. „je stärker die munition korrodiert, desto mehr gefährliche substanzen treten aus. über die meeresbewohner gelangen sie dann auch in die menschliche nahrungskette“, umreißt edmund maser das problem. er leitet an der christian- albrechts-universität in kiel das institut für toxi- kologie und ist mit seinen kollegen inzwischen auch ein spezialist im bereich der umwelt- forschung. häufig enthalte die munition trinitro- toluol, besser bekannt als tnt. „untersuchungen haben ergeben, dass tnt unter anderem krebs- erregend wirkt“, sagt maser. für die analyse der munitionsbestände hat er ein ausgeklügeltes verfahren entwickelt: er hat muscheln in kleine körbchen gesetzt und diese dann von tauchern im meer fixieren lassen – direkt auf der oberfläche der munition und in verschiedenen abständen zu den fundstellen. „die muscheln filtern jeden tag mehrere liter wasser, und wir sind davon ausgegangen, dass sich deshalb eventuelle schad- stoffe in ihnen nachweisen lassen“, erläutert er die herangehensweise. nach einigen wochen holten taucher die muschelkörbchen wieder an die oberfläche, und tatsächlich konnten die hoch- auflösenden messgeräte der toxikologen ein- deutige veränderungen feststellen: zwischen umweltfolgenum fest- zustellen, ob muscheln schadstoffe der munition aufnehmen, werden sie in säcken an sogenannten muschelverankerungen befestigt und alle drei monate analysiert. bild: jens greinert weit verbreitetfast vor allen küsten europas findet man munition, die durch verklappung, blindgänger oder militärische übungen dorthin gelangt ist. karte: aaron beck sein spezielles echolot dort auf dem meeresgrund aufspürte: torpedos, seeminen, grundminen – alle diese überbleibsel aus zwei weltkriegen, die allmählich vor sich hin rosten. 1,6 millionen tonnen munition liegen nach offiziellen schätzungen im wasser vor deutschen küsten, überwiegend nach dem zweiten weltkrieg bewusst versenkt. es ist eine heikle mission, auf der sich die wissen- schaftler an den deutschen küsten befinden: das forschungsprojekt, das geologe jens greinert leitet, heißt udemm – ein akronym für „um- weltüberwachung vor, während und nach der delaboration von munition im meer“. 1,6 mil- lionen tonnen munition liegen nach offiziellen schätzungen im wasser vor deutschen küsten, überwiegend nach dem zweiten weltkrieg bewusst versenkt. die besatzungsmächte wollten den restlichen sprengstoff, der noch in deutschen kasernen lagerte, im zuge der entmilitarisierung deutschlands unschädlich machen und entschie- den sich, ihn vor den küsten zu verklappen. „wir wissen ungefähr, an welchen stellen die munition ins meer geworfen wurde, das wurde alles in seekarten eingezeichnet“, sagt jens greinert. das problem: die kartierung ist denkbar ungenau. „die schiffe fuhren einfach soundso lang in einem bestimmten kurs auf die see hinaus und warfen die munition dann ab.“ die vermuteten unterwas- serlagerstätten sind heute sperrgebiet, schiffe dürfen dort nicht fahren – außer, sie bekommen eine sondergenehmigung wie die wissenschaftler vom udemm-team. sie untersuchen während der projektlaufzeit vor allem das ostseegebiet nahe der kolberger heide, in dem tausende spreng- körper versenkt worden sind. das projekt, das vom bundesministerium für bildung und forschung (bmbf) finanziert wird, soll zum einen möglichkeiten entwickeln, die munition möglichst präzise ausfindig zu machen, und zum anderen herausfinden, wie stark sich die sprengstoffsubstanzen am meeresboden ausbrei- ten. denn von diesen überbleibseln der kriege geht nicht nur explosionsgefahr aus. sie enthal- ten auch zahlreiche schadstoffe, die sie mit dem verrosten allmählich freisetzen. für das aufspüren ist die arbeitsgruppe von jens greinert zuständig. das team nutzt dabei sogenannte multibeam-kartierungen, bei denen moderne echolote den boden absuchen. „unser helmholtz perspektiven 03/2018 3 3

aufgespürtmit moder- ner fächerecholottechnik können munitionskörper sichtbar gemacht werden. die kreisrunden flächen zeugen von den versuchen, die munition durch spren- gungen zu beseitigen. bild 4: jens greinert 4 offiziell vorgestellt wurde. zeitgleich fiel der start- schuss für ein weiteres projekt: bei robemm entwickeln forscher ein robotersystem, das die munition unter der wasseroberfläche unschädlich macht und birgt – auch hier sind wissenschaftler vom geomar beteiligt. für die grundsätzliche frage, wie man am besten mit den munitionsvorräten umgeht, sollen beide forschungsprojekte wichtige anhaltspunk- te geben. dass sich alle 1,6 millionen tonnen sprengstoff vor den deutschen küsten bergen lassen, halten fast alle experten für illusorisch – zumal vor der nordsee wegen der gezeiten längst schlick über der munition liegt. und selbst auf schifffahrtsrouten liegt munition: „jedes schiff, das in die kieler förde fährt, passiert minen“, sagt geomar-forscher jens greinert – „die können zwar nicht mehr von selbst explodieren, aber sie liegen da.“ in der vergangenheit gab es schon kontrol- lierte sprengungen, aber auch die haben eine reihe von negativen auswirkungen. „ein problem ist, dass der sprengstoff wegen des sauerstoffmangels unter wasser nicht vollständig verbrennt“, sagt toxikologe edmund maser. stattdessen verteilen sich auch kleine klumpen von tnt am meeres- boden, „da sind selbst fußballgroße brocken dabei“. eines seiner muschelkörbchen hat maser auch direkt an einem solchen klumpen befestigen lassen – und ein erschreckendes ergebnis erzielt: in den muscheln war die schadstoffkonzentration 50-mal höher als neben den kompletten spreng- körpern, wo offenkundig weniger gefährliche substanzen entweichen. und vor allem: wenn die metallhülle um den sprengstoff fehlt – entweder nach einer kontrollierten sprengung oder nach der vollständigen korrosion –, lassen sich die minen und torpedos am meeresgrund kaum noch detektieren. jens greinert indes rüstet sich wieder ein- mal zu einer expedition. im oktober geht es mit dem forschungsschiff poseidon in die flens- burger und die lübecker bucht bis hin zur polnischen grenze. drei wochen lang wird er mit seinen kollegen den boden mit den speziellen sonargeräten absuchen. nur an den schaurigen anblick der todbringenden waffen dort am meeresgrund, der sich ihm auf dem bildschirm zeigt – an den könne er sich auch nach vielen ausfahrten einfach nicht gewöhnen.  kilian kirchgeßner bildergalerie mehr eindrücke gibt es in unserer bildergalerie unter: www.helmholtz.de/ munition-im-meer helmholtz perspektiven 03/2018 3 5

stefanie lutz nimmt die gletscheroberfläche genauer in augenschein. nackt liegt ihr der grönländische eisschild zu füßen. die richteten erstmals im jahr 1870 von den graubraunen eisalgen. wie viele arten die gletscher jedoch besiedeln und wie sie überleben, sommersonne hat die schneedecke des ist unklar – ebenso die frage, wie stark ihre vergangenen winters längst weggeschmol- blüten die schmelze des eisschilds vorantreiben. zen. die sonnenstrahlen lecken jetzt direkt am „wir nehmen an, dass die schnee- und eisalgen die eis und verwandeln die oberfläche in ein holpriges rückstrahlkraft der eisoberfläche von 90 auf bis zu mosaik aus pfützen, rinnsalen und zahllosen eis- 20 prozent verringern. dort, wo die algen wachsen, höckern, die an verwaiste schneereste vom straßen- reflektiert das eis die sonnenenergie nur noch zu rand erinnern. graue trübsal statt weißer pracht. einem kleinen teil. die restliche wärme wird absor- doch dieses dreckige eis ist der grund, warum biert“, erklärt stefanie lutz. stefanie lutz nach grönland gekommen ist. „die ob diese schätzungen stimmen, untersucht die graue farbschattierung wird durch eisalgen hervor- biologin gemeinsam mit glaziologen, physikern und gerufen, die in der oberen eisschicht überwintern chemikern im interdisziplinären forschungsprojekt und große algenblüten formen, wenn die oberfläche „black&bloom“, zu dem das zeltcamp auf dem eis- schmilzt“, sagt die mikrobiologin. schild gehört. „wir wollen am ende der feldarbeiten diese grundsätzliche erkenntnis ist nicht neu. in der lage sein, das zusammenspiel von sonne, schon die alten griechen wussten, dass bestimmte eis und algen zu modellieren, sodass diese prozesse algenarten im schnee wachsen und ihn großflächig schon bald in die großen klimamodelle einfließen grün bis rot einfärben können. polarforscher be- können“, erläutert die potsdamerin. l e p a a r ta g e m ü s s e n d i e f o r s c h e r d i e z e l t e l e n , d a d e r u n t e r g r u n d u n r e g e l m ä ß i g s c h m i l z t . k r a f t a k t a l n e u a u f s t e l l d : l i a n e g . b e n n i n g / g f z b i bild: stefanie lutz labor im zeltgeschmolzene schnee- und wasserproben werden gefiltert, um sie für den heimtransport zu konservieren. eingesammeltstefanie lutz bei einer probennahme von schnee mit eisalgen bild: liane g. benning/gfz helmholtz perspektiven 03/2018 3 7

„die algenkonzentration war am ende an einigen stellen so hoch, dass wir in einem milliliter geschmolzenen eises bis zu 10.000 eisalgen gezählt haben.“ fließend warmes wasser wie ein echter luxus an. im die ergebnisse zur biodiversität der eis- und schnee- camp gab es nur eine kurze katzenwäsche mit was- algen westgrönlands verarbeitet stefanie lutz derzeit ser aus dem wasserkocher“, erzählt sie. ihr proben- zu einem fachartikel. außerdem hat sie die daten an material durchläuft in den laboren viele analysen. ihre black&bloom-kollegen an der universität bristol stefanie lutz extrahiert unter anderem die eisalgen- geschickt. diese werden die zahlen in das erste com- dna und bestimmt die artenvielfalt. die ergebnisse putermodell integrieren, welches die wechselwirkun- bestätigen ihre vorherigen arbeiten: „es gibt auf der gen zwischen algen, eisschild und sonne simulieren welt zwei dominante eisalgenarten, die auch auf dem wird. gemeinsam sollte das black&bloom-team also grönländischen eisschild für die eisverfärbungen schon bald in der lage sein, den einfluss der eisalgen verantwortlich sind. in den schneeproben haben wir auf die gletscherschmelze in grönland genau und zudem fünf der sechs typischen schneealgenarten großflächig zu beschreiben.  gefunden, wenn auch nur in sehr geringer konzen- tration“, berichtet die wissenschaftlerin. sina löschke durchleuchtetmikros- kopische aufnahmen von rot pigmentierten runden schneealgen und läng- lichen braunen eisalgen bilder: stefanie lutz viel unterwegsstefanie lutz untersucht eisalgen nicht nur in grönland, son- dern auch auf spitzbergen oder wie hier in norwegen. bild: national geographic helmholtz perspektiven 03/2018 3 9

p o r t r ät die nach den sternen greift heike rauer sucht nach planeten außerhalb des sonnensystems und denkt darüber nach, wie sich außerirdisches leben nachweisen ließe. jetzt hat die physikerin am berliner institut für planetenforschung des dlr das steuer übernommen.

k l e i n e f o r s c h e r bunter blubberspass mit der lavalampe e x p e r i m e n t e x p e r i m e n t sicherlich kennt ihr diese lampen, in denen eine bunte flüssigkeit in dicken blasen vom boden nach oben steigt. man nennt sie lavalampen, da sie an geschmolzenes gestein bei vulkanausbrüchen erinnern. gekaufte lavalampen enthalten oft reizende und leicht entzündliche chemikalien — unsere nicht! das brauchst du: so geht's: 1. fülle eine glasflasche zu etwa ¼ mit wasser und färbe es nach belieben mit lebensmittelfarbe. 2. kippe die glasflasche leicht und gieße vorsichtig öl in die flasche, bis sie fast voll ist. das öl sollte auf dem wasser schwimmen und sich nicht damit mischen. 3. teile eine brausetablette in vier stücke und gib ein stück in die flasche. schraub den deckel fest zu und beobachte, wie bunte blasen nach oben steigen. 4. wenn es weniger blubbert, gib ein weiteres stück der brausetablette in die flasche. diesen vorgang kannst du so oft wiederholen, wie du möchtest. wasser glasflasche mit schraubverschluss tipp: es gibt einen tollen effekt, wenn du die glasflasche von unten mit einer taschenlampe beleuchtest. brausetabletten (z.b. vitamin c) öl (z.b. sonnen- blumenöl) lebensmittelfarbe erklärung: da die dichte des öls geringer als die des wassers ist, „schwimmt“ das öl auf dem wasser. die brausetablette sinkt durch ihr gewicht nach unten und gibt beim auflösen kleine bläschen aus kohlenstoffdioxid ab. diese gasblasen steigen aufgrund ihrer geringeren dichte im vergleich zu wasser und öl nach oben und nehmen dabei etwas eingefärbtes wasser mit. an der oberfläche entweicht das gas und übrig bleibt das wasser, das nun langsam wieder nach unten sinkt, weil es schwerer als das öl ist. so entsteht der lavaeffekt. dichte ist übrigens ein begriff aus der physik. sie beschreibt bei einem körper das verhältnis von seiner masse zu seinem volumen (das ist der platz oder raum, den ein gegenstand ausfüllt). www video online hier auch als video unter: mehr über die schülerlabore: www.helmholtz.de/ experiment www.helmholtz.de/ schuelerlabore dieses experiment stammt von: dlr _school_lab tu dortmund raus aus der schule, rein ins labor – unter diesem motto laden das dlr und die tu dortmund schülerinnen und schüler der mittel- und oberstufe in ihr dlr_school_lab ein. neben dem besuch des labors mit seinen zahlreichen experimentieranlagen besteht für schulklassen je nach altersstufe auch die möglichkeit, den großen elektronenbe- schleuniger delta zu besichtigen. das dlr _school_lab tu dortmund feiert im november 2018 seinen 10. geburtstag. emil-figge-str. 66, 44227 dortmund tel.: +49 231-7556056 e-mail: schoollab-tudortmund@dlr.de www.tu-dortmund.de/schoollab www.dlr.de/schoollab/tu-dortmund helmholtz perspektiven 03/2018 4 3 4 34 34 34 34 3