Vorträge im SS 2002

Prof. Dr. Gerhard Boerner, Max-Planck-Institut für Astrophysik, Garching

Der kosmische Mikrowellenhintergrund: Astronomen entziffern das Buch der Schöpfung (9. Juli 2002)

Die kosmische Hintergrundstrahlung (CMB) ist ein Stützpfeiler des kosmischen Urknallmodells. Aus kleinen Schwankungen der Intensität des CMB, die in den letzten Jahren durch mehrere Experimente genau vermessen wurden, lassen sich die Größen des kosmologischen Modells bestimmen und auch die Zusammensetzung der kosmischen Materie kann erschlossen werden. Es zeigt sich, dass wir in einem Universum mit der kritischen Energiedichte leben, wobei ein noch rätselhafte dunkle Energie den überwiegenden Anteil stellt. Im Vortrag sollen diese Beobachtungen und ihre Interpretation besprochen werden.
 
Prof. Dr. Detlef Lohse, Department of Applied Physics, University of Twente

Scaling in thermal convection: A unifying theory (2. Juli 2002)

Thermally driven turbulence is one of the classical problems in fluid dynamics. The great interest into this problem originates from the relevance of thermal turbulence in meteorology, geophysics, oceanography, and astrophysics: The weather in the atmosphere is driven by thermal convection, convection transports the heat of the earth´s interior to its surface, convection drives currents in the ocean. In the last years we have developed a unifying theory for convection in a closed container which is called Rayleigh-Benard convection. We calculate the heat transfer and the degree of turbulence from the underlying fluid dynamical equations, as a function of the temperature difference and the material properties. (Siegfried Grossmann and Detlef Lohse, J. Fluid Mech. 407, 27 (2000); Phys. Rev. Lett. 86, 3316 (2001)). This theory is based on a decomposition of the energy dissipation and the thermal dissipation into a bulk and a boundary layer contribution, and can account for various recent and often surprising experimental results.
 
Dr. Peter Aufmuth,Institut für Atom- und Molekülphysik, Universität Hannover

GEO 600 - ein Observatorium für Gravitationswellen (11. Juni 2002)

Nach der Allgemeinen Relativitätstheorie verursachen beschleunigte Massen Verzerrungen in der Raumzeit, die sich wellenförmig ausbreiten - Gravitationswellen. Sie können als winzige Abstandsänderungen zwischen Testmassen wahrgenommen werden. Wellen beobachtbarer Stärke werden nur von kosmischen Massen (Neutronensterne, Schwarze Löcher) oder astrophysikalischen Ereignissen (Supernova) erzeugt. Ihr Nachweis wird uns völlig neue Informationen über das Universum liefern. Der Vortrag schildert den Bau von Gravitationswellendetektoren und das neue Gebiet der Gravitationswellen-Astronomie.
 
Priv.-Doz. Dr. Andre Wiese, Abteilung Immunchemie und Biochemische Mikrobiologie, Forschungszentrum Borstel

Antibiotika und Membranen - Biophysik der Antibiotikaresistenz (28. Mai 2002)

Die Anzahl von Bakterien, die gegen die herkömmlichen Antibiotika resistent sind, steigt ständig. Die Entwicklung neuer Wirkstoffe ist daher dringend erforderlich. Der Angriff vieler antibakterieller Substanzen findet zunächst an der Zellhülle, d.h. der den Erreger umgebenden Membran, statt. Ein Verständnis der molekularen Prozesse an der Zellmembran ist daher von höchstem wissenschaftlichen Interesse. Biophysikalische Modellsysteme, die das komplexe biologische System auf ihre Grundbestandteile reduzieren, können hier einen wichtigen Beitrag zur Aufklärung der beteiligten Mechanismen auf molekularer Ebene leisten. In meinem Vortrag werde ich zunächst kurz die biologischen Grundlagen der Thematik erläutern und dann am Beispiel der bakteriellen Infektion darstellen, wie mit Hilfe biophysikalischer Modellsystem die Wirkmechanismen membranaktiver Wirkstoffe charakterisiert und Prinzipien der membranvermittelten Antibiotikaresistenz aufgeklärt werden können. Als wesentliche Methode kommen hierbei elektrische Messungen an planaren asymmetrischen Lipiddoppelschichtmembranen zum Einsatz.
 
Prof. Dr. Katharina Al-Shamery, Carl v. Ossietzky Universität Oldenburg, Physikalische Chemie, Oldenburg

Photoinduzierte Prozesse an nanopartikulären Systemen (21. Mai 2002)

Nanopartikuläre Systeme mit Größen von einigen weinigen Nanometern haben einzigartige Eigenschaften. Aus diesem Grund hat sich die Forschung über derartige Systeme in den letzten Jahren rasant entwickelt. Insbesondere gilt das Interesse einem Größenbereich, in dem sich die Eigenschaften der Nanopartikel von denen makroskopischer Kristalle hin zu molekülartigen Eigenschaften ändern.. Zusätzlich können die Eigenschaften durch die Wechselwirkung mit Trägern oder Adsorbaten verändert werden. Beispielsweise zeigen nackte Palladiumcluster bestehend aus einigen zehn Atomen auf einem Aluminiumoxidträger metallischen Charakter. Belegt man dagegen derartige Palladiumaggregate mit Kohlenmonoxid, so verhalten sich Aggregate noch von einigen hundert Atomen molekülartig. Im Vortrag soll insbesondere das photochemische Verhalten verschiedener Adsorbate an derartigen metallischen Aggregaten mit Durchmessern zwischen 5 Å bis über 80 Å (d.h. bestehend aus einigen Atomen bis hin zu 10000 Atomen pro Aggregat) vorgestellt und die Abhängigkeit von der Partikelgröße diskutiert werden. Die kleinen Cluster zeigen dabei molekülartige Eigenschaften. Die mittelgroßen Aggregate haben Größen im Bereich der mittleren freien Weglänge der Elektronen bei Laseranregungsenergien zwischen 3,5 eV bis 6,4 eV, während die größten Partikel sich quasi wie Volumenkristalle verhalten. Es wird gezeigt werden, wie man unterschiedliche Reaktionskanäle durch Variation der Partikelgröße und Adsorbatkonzentration einstellen kann.
 
Priv.-Doz. Dr. Dr. Frank Schweitzer, Fraunhofer Institut für Autonome Intelligente Systeme, Sankt Augustin; Institut für Physik der Humboldt Universität, Berlin

Physik sozio-ökonomischer Systeme (7. Mai 2002)

Physik sozio-ökonomischer Systeme - ein neues Forschungsgebiet, das noch mit viel Skepsis bedacht wird. Kann die Physik ihre Kompetenz im Bereich der unbelebten Natur so ohne weiteres auf gesellschaftliche oder ökonomische Fragestellungen ausdehnen? Der Vortrag versucht darauf eine Antwort zu geben und anhand verschiedener Beispiele einen Überblick über das Themenspektrum zu geben. Dabei wird deutlich, dass dieses neue Forschungsgebiet sich nicht auf die Analyse von Finanzdaten beschränkt (was üblicherweise mit dem Begriff Econophysics assoziiert wird), sondern neben Marktmodellen und Risikomanagement auch Fragen des Wirtschaftswachstums, mikro-ökonomische Agenten-Modelle, urbane Systeme und Verkehrsdynamik und Problemstellungen in sozialen Systemen, etwa bei der Modellierung von Entscheidungen, behandelt. Zwar basiert ein physikalischer Zugang in vielen Fällen auf einer groben Reduktion der komplexen sozialen und ökonomischen Zusammenhänge, trotzdem aber gelingen durch eine quantitative Analyse Einsichten, die für die Ökonomie und die Sozialwissenschaften neue Impulse liefern.
 
Dr. Sabine Moehler, Institut für Theoretische Physik und Astrophysik, Kiel

Heiße Sterne in Kugelsternhaufen (30. April 2002)

Unter dem Gesichtspunkt der Sternentwicklungstheorie sind Kugelsternhaufen die beste Annäherung an ein physikalisches Labor in der Astrophysik und eignen sich daher besonders gut zur Überprüfung solcher Theorien. Anhand dreier Entwicklungsphasen möchte ich demonstrieren, was man aus Beobachtungen dieser vergleichsweise einfachen Systeme lernen kann: Horizontalaststerne und ihre Nachfolger, die UV hellen Sterne, gelten als Verursacher des in elliptischen Galaxien beobachteten, unerwarteten Exzess an ultravioletter Strahlung. Spektroskopische Analysen heißer Horizontalaststerne lieferten Ergebnisse, die auf Mängel in den Standardentwicklungsrechnungen deuteten und für die erst kürzlich eine wahrscheinliche Erklärung gefunden wurde. Die Untersuchung neu entdeckter UV heller Sterne räumte dagegen bisherige Diskrepanzen zwischen Beobachtungsresultaten und Entwicklungstheorie aus. Weiße Zwerge stellen das Endstadium in der Entwicklung massearmer Sterne dar und konnten erst kürzlich in Kugelsternhaufen nachgewiesen werden. Ihre spektroskopische Analyse steckt noch in den Kinderschuhen, aber ich möchte dennoch anhand erster Ergebnisse das Potential dieser Untersuchungen verdeutlichen.
 
Dr. Francois Ryter, Max-Planck-Institut für Plasmaphysik, Garching

Untersuchungen des Elektronenwärmetransports an Fusionsplasmen im Tokamak ASDEX Upgrade (23. April 2002)

Die Elektron-Zyklotron-Resonanz-Heizung (ECRH) ist eine Hochfrequenzheizmethode für Plasmen, die nur die Elektronen mit 100% Effizienz heizt. Durch seine vier unabhängigen fokussierten Mikrowellenstrahlen bietet das ECRH-System am Tokamak ASDEX Upgrade eine große experimentelle Flexibilität zur Untersuchung des Elektronentransports. Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass der Elektronenwärmetransport stark zunimmt, wenn der Gradient des Elektronentemperaturprofils einen kritischen Wert überschreitet. Unterhalb dieser Schwelle ist der Transport sehr niedrig. Diese Eigenschaft führt zur sogenannten Profilsteifheit: die Elektronentemperaturprofilform ist durch den kritischen Gradienten fixiert. Dieses Verhalten wurde an ASDEX Upgrade sowohl in stationären, wie auch in dynamischen Experimenten mit ECRH-Leistungsmodulation eindeutig nachgewiesen. Der Vortrag stellt ASDEX Upgrade und die ECRH sowie die durchgeführten Experimente vor. Es wird gezeigt, dass ein einziges Transportmodell, das von Grundlagen der Turbulenztheorie abgeleitet ist, gleichzeitig die stationären und dynamischen Experimente gut beschreiben kann.