Lichtlineal im Glasring

28. Dezember 2007

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Ein Frequenzkamm ist eine Art Lineal, mit dem sich optische Frequenzen von Licht sehr präzise bestimmen lassen. Für seine Entwicklung bekam Theodor Hänsch vom Max-Planck-Institut für Quantenoptik in Garching 2005 den Nobelpreis für Physik. Das Gerät, das den Frequenzkamm produziert, besteht bislang aus vielen einzelnen Bauteilen und ist größer als ein Desktop-Computer. Die Firma Menlo Systems vertreibt die Frequenztechnik weltweit. Ungleich handlicher ist nun der nur 75 Mikrometer große Mikroresonator, mit dem der Nachwuchsgruppe von Tobias Kippenberg die Erzeugung von Frequenzkämmen gelang. Frequenzkämme auf einem Mikrochip könnten Techniken der Zeitmessung und der Datenübertragung geradezu revolutionieren.

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Wasserfester Halt

26. Oktober 2007

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Glatte Wände mühelos empor klimmen, das ist der Traum von Fensterputzern, Feuerwehrleuten - oder Einbrechern. Ein Käfer kann das. Er hat winzig kleine pilzkopfförmige Strukturen an seinen Füßchen, die an der Wand haften, weil unter ihnen ähnlich wie bei einem Saugnapf ein Unterdruck entsteht. Und wie Michael Varenberg und Stanislav Gorb vom Max-Planck-Institut für Metallforschung in Stuttgart jetzt festgestellt haben, haften diese Strukturen unter Wasser sogar besser als an der Luft. Das macht Kleben ganz ohne Klebstoff auch unter Wasser möglich.

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Turbo für Biokraftstoff

25. September 2007

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Biokraftstoffe liefern Energie und schonen das Klima. Doch um alleine den immensen Treibstoffbedarf mit Pflanzen zu decken, gedeihen diese nicht schnell genug. Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Biochemie in Martinsried haben jetzt die Grundlagen geschaffen, um ihr Wachstum zu beschleunigen. Sie haben ein Enzym entdeckt, das Rubisco zusammensetzt. Rubisco, ebenfalls ein Enzym, hilft Pflanzen Kohlendioxid in Glukose umzuwandeln. Es arbeitet aber nicht besonders effektiv. Jetzt können die Biochemiker möglicherweise so in seinen Bau eingreifen, dass es das Treibhausgas wirkungsvoller bindet.

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Handschlag der Moleküle

21. September 2007

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1027 Moleküle mit nahezu Hunderttausend unterschiedlichen Formen machen unseren Körper zu dem, was er ist. Jedes Molekül trägt eine Struktur-Information, welche die Wechselwirkung mit anderen Molekülen bestimmt und somit die Funktionen des Körpers aufrecht halten lässt: Sie vermitteln den Befehl, dass unsere Muskeln sich kontrahieren. Sie sorgen dafür, dass wir unsere Nahrung effizient verwerten. Und sie lassen Gedanken entstehen. Ein internationales Forscherteam hat nun untersucht, auf welche Weise sich Moleküle erkennen und wie die im Molekül gespeicherte Information zum Aufbau von komplexen Strukturen verwendet wird.

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"Charakter-Gen" macht Meisen neugierig

21. September 2007

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Der eine ist ängstlich, der andere mutig – solche Unterschiede in der Persönlichkeit können auch eine Frage der Gene sein. Doch "Charakter-Gene" lassen sich beim Menschen nur sehr schwer dingfest machen – zu viele Faktoren beeinflussen das Verhalten und sind entsprechend schwer zu kontrollieren. An Vögeln lässt es sich da schon besser forschen – auch sie haben unterschiedliche Persönlichkeiten. Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Ornithologie haben das Erkundungsverhalten bei Kohlmeisen untersucht, um herauszufinden, ob bestimmte Genvarianten darauf Einfluss nehmen.

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Wie hat der Mars seine dichte Atmosphäre verloren?

25. Juli 2007

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So lautet eines der größten Rätsel der Planetenforschung. Denn die Erosionsspuren an der Oberfläche des Mars deuten darauf hin, dass es dort in den ersten 500 Millionen Jahren nach seiner Entstehung große Wassermengen und eine entsprechend dichte Atmosphäre gab. Seit einigen Jahren diskutieren die Wissenschaftler, ob der Sonnenwind, also der ständige Strom energiereicher Teilchen von der Sonne, die Atmosphäre im Lauf der vergangenen drei Milliarden Jahre abgetragen hat. Mit dem Spektrometer ASPERA-3 an Bord der europäischen Raumsonde Mars Express können Energie und Richtung von geladenen und ungeladenen Atomen und Molekülen im marsnahen Weltraum gemessen werden. Die Wissenschaftler setzten ASPERA-3 zur Erforschung der planetaren Aurora ein.

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Solarkraftwerke nach dem Bauplan der Natur

21. April 2007

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Von der Photosynthese hängt nahezu alles Leben auf dieser Erde ab: Ohne sie könnten Pflanzen keine Nährstoffe aufbauen. Und ohne Pflanzen würden auch die Nahrungsketten abreißen, an deren Ende die großen Raubtiere stehen. Selbst die fossilen Brennstoffe Kohle, Öl und Gas gibt es nur, weil Pflanzen mit der Energie des Sonnenlichts vor langer Zeit Zucker und andere Kohlenstoffverbindungen aufgebaut haben. Die fossilen Energieträger werden jedoch bald knapp und kurbeln außerdem den Klimawandel an, wenn sie verbrennen. Besser ist es, das Licht der Sonne in klimafreundlichen Energieträgern zu binden – in Biomasse zum Beispiel und allem, was sich daraus gewinnen lässt.

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Dr. Welle und Mr. Teilchen

31. März 2007

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Materie kann in der Quantenphysik als Teilchen oder Welle erscheinen. Das sind zwei völlig gegensätzliche Eigenschaften – zumindest in der klassischen Physik. Teilchen sind „lokalisiert“, sie beschränken sich sozusagen auf ihre Körpermaße. In Bewegung verhalten sie sich eher wie ein geworfener Stein. Wellen dagegen dehnen sich weit im Raum aus. Sie „spüren“ auch entfernte Hindernisse und können sogar um diese herum laufen. Die Quantenphysik zwingt diese beiden Gegensätze zusammen. Lange glaubten die Physiker an eine strenge Spielregel, die dabei gelten sollte: Je nach Experiment sollte Materie sich entweder wie Teilchen oder wie Wellen verhalten – aber nie wie beides zugleich. Neue Experimente mit Photonen, Atomen und Molekülen untergraben jedoch dieses Komplementaritäts-Prinzip (Ausschließlichkeits-Prinzip). Selbst die fast punktförmigen Elektronen wechseln eher fließend zwischen Wellen- und Teilchencharakter. Diese fundamentale Entdeckung machten kürzlich Physiker des Fritz-Haber-Instituts der Max-Planck-Gesellschaft. Dazu benutzten sie Stickstoffmoleküle als mikroskopische Variante des berühmten „Doppelspaltexperiments“.

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Das Rätsel des kosmischen Homunkulus

19. März 2007

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Es stürmt auf Eta Carinae. Doch was einer der massereichsten Sterne unserer Milchstraße ins All bläst, ist nicht heiße Luft, sondern ein Strom aus Gas, Staub und geladenen Teilchen. Und dieser Sternwind breitet sich nicht kugelförmig aus, sondern besitzt eine längliche, eher eiförmige Struktur – wie sie Modelle für sehr schnell rotierende massereiche Sonnen vorhersagen. Die neuesten Messungen an Eta Carinae haben diese Modelle jetzt bestätigt. Dazu nutzten die Forscher ein Instrument namens AMBER (Astronomical Multi-Beam Recombiner) am Very Large Telescope Interferometer der Europäischen Südsternwarte.

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