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ein Jahr neigt sich dem Ende zu, in dem die Welt noch einmal unberechenbarer geworden ist, als sie es ohnehin schon war. Otmar Wiestler, Präsident der Helmholtz-Gemeinschaft, blickt in dieser Ausgabe auf die vergangenen, für die gesamte Wissenschaftslandschaft sehr bewegenden Monate zurück. Hoffnung geben uns Talente aus der ganzen Welt, die in der Helmholtz-Gemeinschaft einen sinnvollen Beitrag für die Gesellschaft leisten. Ulrika Beitnere vom Max Delbrück Center ist eines dieser Talente. Sie ist gerade von Kalifornien nach Berlin gezogen, um in der Diabetesforschung zu arbeiten. Wir stellen sie Ihnen hier vor. Der Dezember ist wie kein zweiter Monat Konsumzeit. Doch die Schattenseite einer gigantischen Menge Plastik, die jedes Jahr in die Umwelt gelangt, ist gesundheitliche Belastung für praktisch alle Organismen in den Ozeanen, an Land und auch für uns Menschen. Melanie Bergmann vom Alfred-Wegener-Institut spricht sich für ein internationales Abkommen zur Eindämmung von Plastikmüll aus. Und schließlich: Wer noch etwas Besonderes für das Weihnachtsessen sucht, wird am Ende dieses Newsletters vielleicht fündig. Damit wünschen wir Ihnen eine angenehme Lektüre, frohe Feiertage und einen guten Start in das neue Jahr! |
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Es ist zur Tradition geworden, dass Otmar Wiestler zum Jahresende einen Weihnachtsgruß an die Mitarbeiter:innen aller Helmholtz-Zentren sendet. In Zeiten tiefgreifender Veränderungen betont er den Auftrag der Helmholtz-Gemeinschaft, diesen Umbruch aktiv mitzugestalten. Videobotschaft ansehen |
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Die Helmholtz-Gemeinschaft vergibt gemeinsam mit dem Stifterverband für die Deutsche Wissenschaft den mit 50.000 Euro dotierten „Helmholtz High Impact Award – Wissenschaftspreis mit dem Stifterverband“. Einreichungsfrist für Vorschläge der Helmholtz-Zentren bei der Helmholtz-Geschäftsstelle ist der 30. März 2024. Zur Ausschreibung
Die Helmholtz Investigator Groups bieten internationalen Spitzentalenten frühe wissenschaftliche Unabhängigkeit. Helmholtz fördert bis zu neun Gruppen. Deadline für die Einreichung der Anträge durch die Helmholtz-Zentren an die Helmholtz-Geschäftsstelle ist der 30. April 2024. Zur Ausschreibung |
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Wo nichts ist, sollte sich auch alle Komplexität auf Nullkommanichts reduzieren – möchte man meinen. Doch die moderne Physik widerspricht. „Das Vakuum selbst ist Träger der Naturgesetze und damit auch eine Art ‚Urstoff‘, aus dem die Existenz aller Elementarteilchen erwachsen kann“, sagt Ralf Schützhold, Professor an der TU Dresden und Direktor des Instituts für Theoretische Physik des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR). Mit anderen Worten: Das Vakuum ist nicht einfach eine Leere, sondern es besitzt Struktur. Das klingt recht philosophisch, ist aber eine der zentralen Aussagen der modernen Physik. „In unserer Welt gilt die berühmte Heisenbergsche Unschärferelation“, erklärt Schützhold. „Ihr zufolge gibt es überall in der Natur eine gewisse Unschärfe, also eine Grenze dessen, was sich exakt bestimmen lässt.“ Einen absolut leeren Raum, der weder Teilchen noch elektromagnetische Felder enthält, gibt es demnach nicht – er ist immer von winzigen Quantenfluktuationen erfüllt. „Es gibt verschiedene Betrachtungsweisen, wie man sich diesen abstrakten Begriff der Quantenfluktuation bildlich vorstellen kann“, so Schützhold. „Man kann es ein ‚Quantenflimmern‘ nennen, weil die Quantenfelder auf engstem Raum und auf extrem kurzen Zeitskalen Fluktuationen durchmachen, die klassisch nicht erklärbar sind.“ Oft spricht man auch von „virtuellen Teilchen“, die im Vakuum entstehen und praktisch instantan wieder verschwinden. Das Spannende daran: Man kann den Zustand des Vakuums manipulieren. Wenn man zwei elektrisch leitende Platten sehr nahe aneinander bringt, können sich zwischen ihnen nur bestimmte Quantenfluktuationen ausbilden und andere, die im freien Raum auftreten können, nicht mehr. Der Unterschied zwischen den Quantenfluktuationen innerhalb und außerhalb der Platten erzeugt eine winzige Kraft, die die beiden Platten zusammendrückt. „Diese Kraft ist nach ihrem Entdecker als Casimir-Effekt bekannt“, sagt Schützhold. „Wir wollen nun einen damit verwandten Effekt nachweisen, wobei wir allerdings mit Laserstrahlen arbeiten und nicht mit leitenden Materialien.“ Dazu bauen die Forschenden vom HZDR gemeinsam mit Kolleg:innen am European XFEL bei Hamburg, dem weltweit größten und stärksten Röntgenlaser, ein besonderes Experiment auf, das aufgrund seiner wegweisenden Technologie und Bedeutung für die Physik zu den Flaggschiffexperimenten der Helmholtz-Gemeinschaft gehört. Mit dem European XFEL besteht nämlich die Möglichkeit, auch Quantenfluktuationen mit extrem hohen Feldstärken zu testen. Die Idee hinter dem Experiment ist folgende: Ein extrem starker optischer Laserpuls wird in eine Vakuumkammer geschossen und dabei sehr scharf auf einen Punkt fokussiert. In diesem Fokuspunkt lassen sich enorme elektromagnetische Feldstärken erzielen, die das Quantenvakuum polarisieren. „Wir wollen das Quantenflimmern sozusagen dazu bringen, bevorzugt in einer Richtung zu vibrieren“, sagt Schützhold. Dann soll zeitgleich ein Röntgenpuls den Fokuspunkt des optischen Laserstrahls durchqueren. Ein solcher Röntgenpuls enthält rund eine Billion Röntgenphotonen. „In diesem Versuchsaufbau sollte durch den Einfluss des polarisierten Vakuums pro Puls ungefähr eines dieser eine Billion Röntgenphotonen eine messbare Änderung seiner Polarisation erfahren haben, was wir mithilfe von Polarisationsfiltern nachweisen wollen“, so Schützhold. „Damit sind wir ziemlich an der Grenze der heutigen Messtechnik, um diesen äußerst schwachen Effekt nachzuweisen.“ „Es geht uns bei diesen Versuchen nicht nur darum, die Grenzen der Technologie auszuloten“, betont Schützhold. „Mit solchen Versuchen wollen wir die Eigenschaften des Quantenvakuums studieren und sehen, ob unsere heutigen Theorien richtig sind.“ Denn da gibt es noch offene Fragen, beispielsweise zum Wesen der Dunklen Materie. Diese bringt im Weltall zwar deutlich mehr Masse auf als unsere gewöhnliche Materie – aber in den Experimenten findet sich bislang nicht der kleinste Hinweis darauf, um was für eine Art von Materie es sich handeln könnte. „Wenn wir das Quantenvakuum durchleuchten, könnten wir mit etwas Glück unerwartete Effekte finden, die vom Standardmodell der Teilchenphysik so nicht vorhergesagt werden“, sagt Schützhold. So könnten hinter den Quantenfluktuationen bisher unentdeckte Teilchen stecken – zum Beispiel ultraleichte Geisterteilchen namens Axionen. „Und das“, sagt Schützhold, „wäre ein klares Zeichen dafür, dass es weitere, bislang unbekannte Naturgesetze gibt.“ (Illustration (eingefärbt): Zita/Shutterstock )
Klimahack für die Stahlindustrie Ein Netz für gesündere Städte |
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Das Aufregendste an meiner Arbeit ist, wenn nach langen Vorbereitungen und Versuchen die Experimente funktionieren und ich einen Durchbruch erziele. Es erfüllt mich mit Freude und Begeisterung, dass meine Arbeit vielleicht einen sinnvollen Beitrag für die Gesellschaft leisten kann. Selbst wenn es sich anfühlt, als würde ich in meiner täglichen Arbeit nur kleine Schritte machen, baue ich auf etwas Größerem auf: Ich stehe auf den Schultern von Giganten – und das ist ein großartiges Gefühl. Ein weiteres spannendes und nicht weniger wichtiges Element meiner Arbeit sind die Menschen, mit denen ich zusammenarbeite, und ihre einzigartigen Erfahrungen und Hintergründe. Die Unterstützung und Ausbildung der nächsten Generation von Wissenschaftler:innen liegt mir sehr am Herzen.
Wenn Geld und Zeit keine Rolle spielen würden, würde ich die Pankreas-Hirn-Achse und die Darm-Pankreas-Leber-Achse auf einem Organ-on-Chip – eine Art künstlichem Organ – näher untersuchen. Es gibt zahlreiche Belege dafür, dass eine gestörte Insulinsignalübertragung erhebliche Auswirkungen auf die Gehirnfunktion und die allgemeine Gesundheit haben kann. Insulin ist bekannt für seine Rolle bei der Regulierung des Blutzuckerspiegels und der Erleichterung der Glukoseaufnahme in die Zellen. Es spielt jedoch auch eine entscheidende Rolle im Gehirn, wo es verschiedene Prozesse wie Gedächtnis, Neuroinflammation und die Funktion der Blut-Hirn-Schranke beeinflusst und das Risiko für neurologische Störungen erhöht. Um die Sache noch komplexer zu machen, würde ich gerne die neuesten CRISPR/Cas-Technologien einsetzen, insbesondere solche, die auf Ribonukleinsäure abzielen. Mit ihnen würde ich versuchen, einige neue wichtige Regulatoren zu finden oder vielleicht sogar einige der dysregulierten Faktoren zu korrigieren.
Ich würde gerne mit der ersten Präsidentin meines Heimatlandes Lettland zu Abend essen: Vaira Vike Freiberga. Sie ist seit meiner Jugend eine Inspiration für mich gewesen. Es wäre spannend zu hören, wie sie es geschafft hat, Lettland in dieser entscheidenden Phase zu führen, in der es sich von einem ehemaligen Sowjetstaat zu einer unabhängigen europäischen Nation entwickelt hat. Sie setzte sich für die Integration Lettlands in internationale Organisationen ein und konnte ihre Zuhörer:innen für Menschenrechte und Gleichberechtigung begeistern. Sie hatte einen akademischen Hintergrund und war zeitgleich Mutter von zwei Kindern. Ich möchte einfach wissen, woher sie in diesen Rollen ihre Stärke nahm und ob sie Tipps hat, wie man Führungsqualitäten in der jungen Generation fördern kann. Dieses Thema betrifft mich beruflich als Forscherin genauso wie persönlich als Mutter eines vierjährigen Kindes. |
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Plastik in der Umwelt ist eine gesundheitliche Belastung für sehr viele Organismen in den Ozeanen, an Land und auch für uns Menschen. Wir gehen heute davon aus, dass weit über 13.000 verschiedene Chemikalien mit Plastik assoziiert sind. Rund ein Viertel davon wirkt nachgewiesenermaßen schädlich. Von den restlichen drei Vierteln wissen wir noch gar nicht, ob sie unbedenklich sind oder nicht. Eine aktuelle Studie schätzt, dass durch Plastik jährlich allein in Bezug auf den Menschen mindestens 250 Milliarden Dollar an Kosten für die öffentliche Gesundheit entstehen. Und die Schäden für die Ökosysteme – etwa durch Plastikmüll in den Ozeanen – sind so groß, dass wir sie kaum beziffern können. Wir müssen also dringend handeln und ein internationales Abkommen zur Eindämmung von Plastikmüll erreichen. Wissenschaftliche Berechnungen haben gezeigt, dass der allerwirksamste und kostengünstigste Hebel eine Reduktion der Plastikproduktion ist. Denn effektiveres Recycling kann bestenfalls ein Baustein sein. Den Müll im Meer einzusammeln mit Hunderten von Schiffen und Netzen – man denke an das bekannte Projekt „The Ocean Cleanup“ – wäre technisch kaum umsetzbar, würde viel CO2 ausstoßen und durch den Beifang von Meeresorganismen zusätzlichen Druck auf die Ökosysteme ausüben. Es ist also viel besser, wenn das Plastik gar nicht erst dorthin gelangt. Im November tagten Vetreter:innen von rund 170 UN-Staaten in der kenianischen Hauptstadt Nairobi, um genau darüber zu verhandeln. Das Ergebnis ist leider sehr ernüchternd. Es haben sich zwei Blöcke herauskristallisiert, die sehr unterschiedliche Vorstellungen von einem solchen Abkommen haben. Staaten mit einer starken fossilen oder petrochemischen Industrie wie Russland, Saudi-Arabien und Iran bremsen den Prozess stark aus und befürworten lediglich freiwillige nationale Maßnahmen. Dagegen streben die über 60 Staaten der sogenannten „High Ambition Coalition“ sehr viel weitreichendere Veränderungen an. Dazu gehören auch Produktionssenkungen und eine vereinfachte chemische Zusammensetzung, um einen Kreislauf für unverzichtbare Plastikprodukte überhaupt erst zu ermöglichen. Denn der erwähnte Cocktail von 13.000 Chemikalien, die sich häufig nicht miteinander vertragen und gar nicht deklariert werden, steht einem effektiveren Recycling im Wege. Hinzu kommen noch unbekannte Chemikalien, die im Produktionsprozess entstehen. Darüber hinaus ist der Lobbydruck noch stärker geworden: Die Anzahl von Industrievertreter:innen allein aus dem fossilen und petrochemischen Sektor ist im Vergleich zur vorherigen Runde um 36 Prozent gestiegen und übertrifft nun die zusammengenommene Zahl der Verhandlungsführer:innen der G7-Länder. Die verhärteten Fronten haben dazu geführt, dass man sich auch auf kein Mandat für „intersessional work“, also weiterführende Arbeiten zwischen den Verhandlungsrunden, einigen konnte. Das gefährdet das Ziel, die Verhandlungen bis 2024 mit einem Abkommen abzuschließen, massiv. Dennoch ist es vielleicht besser, eine zusätzliche Verhandlungsrunde mit einem guten Ergebnis zu haben als einen schnellen, aber dafür weniger weitreichenden Kompromiss, den man später kaum noch korrigieren kann. Es bleibt zu hoffen, dass die Staaten auch ohne Mandat für „intersessional work“ informell weiterarbeiten und so den Weg für weiterführende Verhandlungen nächstes Jahr in Ottawa ebnen. (Bild: AWI) |
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Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und die Europäische Weltraumorganisation (ESA) errichten am Standort Köln-Porz mit dem Projekt LUNA eine wegweisende Anlage zur Vorbereitung künftiger astronautischer und robotischer Mondmissionen. Als Teil des Teams werden Sie unter anderem verantwortlich sein für Entwurf, Entwicklung und Wartung von Software und Softwaremodulen für Satellitenkommando- und Datensysteme, einschließlich der Tests und Integration in umfassende Systeme.
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Vulkanausbruch: „Der Spiegel“ berichtet in diesem Hintergrundbericht über den Vulkanausbruch auf der isländischen Reykjanes-Halbinsel. Verschiedene Fachleute ordnen die Geschehnisse ein, darunter Thomas Walter vom Deutschen Geoforschungszentrum (GFZ). Der Spiegel Innovation: Die Süddeutsche Zeitung berichtet über ein neues Bremssegel für Satelliten, das von Forschenden des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt erfolgreich getestet wurde. Das Segel mit dem Namen ADEO-L soll zukünftig Weltraumschrott verhindern, indem es Satelliten den schnelleren Eintritt in die Atmosphäre ermöglicht, wo diese dann verglühen. ADEO-L soll in einigen Jahren in großen Stückzahlen zur Verfügung stehen. SZ Gentherapie: In der aktuellen Ausgabe der Tagesspiegel-Serie „3 auf 1“ bewertet Simone Spuler vom Max Delbrück Center als eine der drei Expert:innen eine neu zugelassene Gentherapie für schwer behandelbare Blutkrankheiten. Erstmals wurde zur Herstellung des Medikaments „Casgevy“ die Genschere Crispr/Cas9 eingesetzt. Spuler hält die Zulassung für „ein extrem wichtiges Signal“ und die Risiken beim Einsatz der Genschere für kontrollierbar. Tagesspiegel E-Autos: Die taz berichtet über eine neue Studie des Karlsruher Instituts für Technologie und des Verbands der Ingenieure. Die Studienautor:innen haben errechnet, dass E-Autos und Plug-in-Hybride in der Kompaktklasse ab 90.000 gefahrenen Kilometern eine deutlich bessere Ökobilanz haben als ein Diesel oder Benziner derselben Fahrzeugklasse. taz Nord- und Ostsee: Die Forschungsmission „SustainMare“ der Deutschen Allianz Meeresforschung erforscht seit 2021 die zukünftige Entwicklung von Nord- und Ostsee und erarbeitet daraus Handlungswissen für Politik und Gesellschaft für einen nachhaltigen Umgang mit dem Meeresraum und seinen Ökosystemleistungen. Die taz zieht nach zwei Jahren Forschungsarbeit Resümee und hat dazu mit Corinna Schrum vom Helmholtz-Zentrum Hereon gesprochen. Neben dem Hereon sind auch das Alfred-Wegener-Institut, das GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel und das Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung Teil der Mission. taz |
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Das Festbankett zur Nobelpreisverleihung ist in der Regel ein kulinarischer Höhepunkt – jedoch noch nie mit Kaviar, denn der Rogen war bisher nicht nachhaltig und wurde auch nicht originär in Schweden produziert. Mit dem Kaviar, der nach dem AWI-Verfahren für nachhaltige Kaviarproduktion ohne Tötung der Störe hergestellt wird, ändert sich das, sodass er in diesem Jahr erstmals von den Sterneköchen des Festbanketts zur Nobelpreisverleihung verwendet werden konnte. Wer nicht gleich das Nobelpreis-Bankett auftischen möchte, ist vielleicht an nachhaltig gefangenem Fisch für das weihnachtliche Festessen interessiert ist. Dafür sei die Liste „Guter Fisch" empfohlen. Die Deutsche Umwelthilfe e.V. (DUH), das GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel, der Naturschutzbund Deutschland e.V. (NABU), der World Wide Fund For Nature (WWF) und die Verbraucherzentralen haben diese Liste für den bewussten Fischeinkauf jetzt aktualisiert. |
Herausgegeben von: Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren e.V., Anna-Louisa-Karsch-Str.2, 10178 Berlin Fragen an die Redaktion senden Sie bitte an monthly@helmholtz.de
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