physik modern Eine öffentliche Vortragsreihe der Universität München (LMU) und Münchner Max-Planck-Institute

Physik ist Ursprung und Grundlage aller Naturwissenschaften und technologischer Entwicklungen. Sie erforscht die Gesetze der Natur und spannt den Bogen von Quanten und Quarks, den kleinsten Teilchen, bis hin zu Quasaren, den rätselhaften und am weitesten entfernten Strukturen des Universums. Zwischen diesen Extremen erkenntnisorientierter Grundlagenforschung liegen anwendungsbezogene Gebiete wie z.B. die Nanotechnologie, die Materialforschung, die Bio- und die Umweltphysik.

Die Vorträge: Titel und Termine im Sommersemester 2003

Themen der vorangegangenen Semester:

Das Programm zum Runterladen: Sommersemester 2003 (Format: pdf, 72k) Wintersemester 2002/03 (Format: pdf, 178k), Sommersemester 2002 (Format: pdf, 171k), Jahresprogramm 2001 (Format: pdf, 322k)

Zum Inhalt der Vorträge:

Prof. Dr. Otmar Biebel: 

Mit dem Urknall im Teilchenphysiklabor dem Ursprung der Materie, Materie-Kraft-Symmetrie und zusätzlichen Dimensionen auf der Spur

Die physikalischen Prozesse zu verstehen, die beim Urknall von fundamentaler Bedeutung für die Entstehung unseres Universums waren, ist eines der Ziele der Hochenergie-Teilchenphysik. Riesige Teilchenbeschleuniger dienen dazu, im Labor die Verhältnisse herzustellen, die eine millionstel Mikrosekunde nach dem Urknall herrschten. Dazu werden auf höchste Energien beschleunigte Teilchen zur Kollision gebracht, z.B. Elektronen auf Positronen oder Protonen auf Antiprotonen. Ist die Energie in solchen Kollisionen hoch genug, können dabei die Teilchen entstehen, deren Existenz aufgrund theoretischer Überlegungen vermutet wird, z.B. das Higgs-Teilchen. Indem sich das Higgs-Teilchen an andere Teilchen `bindet', erhalten alle Teilchen eine Masse, je nachdem wie stark die Bindung ist. Weiterhin werden Anzeichen für eine Symmetrie zwischen den vier bekannten Wechselwirkungskräften und den Materieteilchen, die so genannte Supersymmetrie, erhofft. Damit würde eine Zusammenführung von drei der vier Kräfte auf einen gemeinsamen Ursprung gelingen. Und falls zusätzliche mikroskopische Raumdimensionen bei den Experimenten an diesen Beschleunigern sichtbar werden, sollten sogar Anzeichen einer Vereinigung aller vier Kräfte zu einer `Urkraft' beobachtbar sein. Aber erst mit erheblich leistungsstärkeren Beschleunigern könnte diese untersucht werden.

Prof. Dr. Otmar Biebel ist Professor an der Fakultät für Physik der Ludwig-Maximilians-Universität München. 

Dr. habil. Hans-Stephan Bosch: 

Die Energie der Sterne- Auch auf der Erde nutzbar?

Es ist faszinierend, wie viel Energie in den Sternen produziert wird. Allein unsere Sonne erzeugt eine Leistung von 4 x 10²⁰ Megawatt! Aber woher stammt diese Energie? In der Sonne verschmelzen je vier Wasserstoffkerne zu einem Heliumkern und dabei wird die Bindungsenergie, welche bei Atomkernen sehr hoch ist, frei gesetzt. Natürlich liegt die Idee nahe, die geschilderten Fusionsprozesse auch auf der Erde nachzuvollziehen. In nationalen und internationalen Kooperationen wird versucht, die Energiequelle der Sterne für unsere langfristige Energieversorgung zu nutzen. Im Vortrag werden nach einer Einführung in die Fusionsprozesse in den Sternen und auf der Erde die Probleme der Fusionsforschung beleuchtet und ihr aktueller Stand erläutert.

Dr. habil. Hans-Stephan Bosch arbeitet am Max-Planck-Institut für Plasmaphysik. 

Prof. Dr. Christoph Bräuchle: 

Beobachtung eines einzelnen Virus auf seinem Infektionsweg in die lebende Zelle

Mit Hilfe eines neue entwickelten bildgebenden Verfahrens ist die Visualisierung eines einzelnen Virus auf seinem Infektionsweg in eine lebende Zelle möglich geworden. Das Virus wird dabei mit nur einem fluoreszierenden Farbstoffmolekül gelabelt, um Störungen der Virus-Zellwechselwirkung auszuschliessen und unter rein physiologischen Bedingungen arbeiten zu können. Das Fluoreszenzsignal des Labels wird über hochsensitive Einzelmolekülmikroskopie in Echtzeit mit hoher Orts- (40 Nanometer) und Zeitauflösung (10 Millisekunden) verfolgt und dadurch die Bahn des Virus sichtbar gemacht. So können die einzelnen Stadien einer Virusinfektion im Detail beobachtet werden. Man sieht z.B. das einzelne Virus auf die Zellmembran zuwandern, die Bindung mit dem Rezeptor an der Zelloberfläche eingehen, das Durchdringen der Zellmembran, die Diffusion des im Endosom verpackten Virus sowie das Freikommen des Virus in das Cytoplasma der Zelle. Auch der Transport der Viren mit Hilfe von Motorproteinen zum Zellkern und letztlich die Niederlegung der DNA im Zellkern können im Einzelnen studiert werden.
Die Arbeiten dienen der Bekämpfung von Virusinfektionen und der Entwicklung von Viren als Genfähren in der Gentherapie. Zu dem Verfahren mit hohem Anwendungspotential in Medizin und Pharmazie gibt es keine Alternativen.

Prof. Dr. Christoph Bräuchle ist Professor für Physikalische Chemie an der Ludwig-Maximilians-Universität München.

Prof. Dr. Friedrich Frey: 

Von Lambda-Sonde bis Mars-Meteorit: Strukturforschung mit Neutronen- und Röntgenstrahlung

Röntgen- und Neutronenbeugungsdiagramme geben Einblick in Strukturen über einen weiten Längenbereich, von Makro- (cm/mm), über Meso- (0.1-1 mm) und Mikro- (100 nm -0.1 mm) Strukturen bis hin zu atomaren Strukturen auf der nm/pm Skala. Moderne Hochfluss-Neutronenquellen, wie der neue Forschungsreaktor FRMII in Garching, und brilliante Synchrotron- Strahlungsquellen erlauben den Einsatz beider komplementärer Methoden für die Aufklärung von Struktur-Eigenschaftsbeziehungen. Im Vortrag wird ein kleiner Streifzug durch jüngste Strukturforschungsarbeiten an eher "alltäglichen" bis zu "exotischen" Objekten, d.h. Festkörpern aus dem Syntheselabor und der Natur, gemacht.

Prof. Dr. Friedrich Frey  ist Professor am Institut für Kristallographie und Angewandte Mineralogie der Ludwig-Maximilians-Universität München.

Prof. Dr. Dietrich Habs: 

Kristalline Ionen- und Elektronenstrahlen

Ionen- und Elektronenstrahlen haben einen breiten Anwendungsbereich; von der Ionenimplantation über Synchrotronlichtquellen bis hin zu Grundlagenforschung in der Kern- und Elementarteilchenphysik. Man ist dabei an immer besser fokussierbaren, immer energieschärferen Strahlen interessiert. In München ist es uns nun zum ersten Mal gelungen, kristalline Strahlen geladener Teilchen herzustellen, bei denen sich die Strahlteilchen wie in einem Kristall regelmäßig anordnen. Diese Strahlen sind nicht nur die bestmöglichen, sondern sie zeigen zusätzlich ganze neue Eigenschaften, da hier ähnlich wie beim Phasenübergang von Wasser zu Eis ein ganz neuer Aggregatszustand der Materie auftritt. In dem Vortrag wird der erste Nachweis solcher kristallinen Strahlen beschrieben, und es werden dann verschiedene Anwendungen diskutiert. Eine erstaunliche Vorhersage für einen kristallinen Elektronenstrahl ist, dass auf der Kreisbahn eines Ringbeschleunigers keine Synchrotronstrahlung mehr emittiert wird, weil sich die Abstrahlungsamplituden der verschiedenen Elektronen gegenseitig aufheben.

Prof. Dr. Dietrich Habs ist Professor an der Fakultät für Physik der Universität München.

Prof. Dr. Wolfgang Hillebrandt: 

Licht vom Anfang der Welt: Können Sternexplosionen das Universum vermessen?

Supernovaexplosionen sind die bei weitem energiereichsten Ereignisse in unserer kosmischen Nachbarschaft. Sie sind für die Entstehung der meisten chemischen Elemente verantwortlich, und sie bestimmen ganz wesentlich den Energiehaushalt der Materie zwischen den Sternen. Ihre aussergewöhnliche Leuchtkraft - im Maximum erreichen sie fast die Helligkeit einer ganzen Galaxie - macht sie im Prinzip zu idealen Massstäben für die Bestimmung unseres Abstands von den entferntesten Galaxien und damit auch zur Festlegung kosmologischer Parameter, wie der Expansionsrate und der mittleren Materiedichte des Universums. Voraussetzung hierfür ist, dass sie alle genähert gleich hell sind und wir sie deshalb als 'Standardkerzen' verwenden können.
Mit Hilfe spezieller Suchprogramme hat man inzwischen viele solcher weit entfernter Supernovae identifiziert und auf diese Weise die derzeit wohl zuverlässigsten Werte für das Alter des Universums und seine Struktur bestimmt. Doch die Ergebnisse waren sehr überraschend. Wir scheinen in einem Universum zu leben, das wegen einer neuen unbekannten Energieform beschleunigt expandiert.

Prof. Dr. Wolfgang Hillebrandt ist Direktor am Max-Planck-Institut für Astrophysik und Honorarprofessor an der Fakultät für Physik der Technischen Universität München.

Prof. Dr. Christian Kiesling:

Neuronale Netze, künstliche Intelligenz und die Suche nach den elementaren Bausteinen der Materie

Maschinelle - oder "künstliche" - Intelligenz ist ein sich rasant entwickelnder Zweig der interdisziplinären Forschung, mit Beiträgen aus der Informatik, Biologie, Physik und anderen. Dabei hat sich gezeigt, dass die Abbildung der architektonischen Strukturen des menschlichen Gehirns auf moderne Rechnersysteme ("Neuronale Netze") einen vielversprechenden neuen Ansatz liefert. Ähnlich dem menschlichen Vorbild lernen Neuronale Netze aus Beispielen, "Programmieren" im herkömmlichen Sinne wird überflüssig. Vor allem sind es Aufgaben aus dem Bereich der Mustererkennung, die von solchen Systemen überraschend gut gelöst werden können.
Mustererkennung spielt auch beim Studium der mikroskopischen Struktur der Materie eine wichtige Rolle: In aufwändigen Beschleunigerexperimenten werden Teilchenkollisionen beobachtet, bei denen - ähnlich der Suche nach der Stecknadel im Heuhaufen - die wenigen "interessanten" Reaktionen vom einem überwältigenden Untergrund getrennt werden müssen. Somit überrascht nicht, dass auch hier neuronale Rechnerstrukturen zur Anwendung kommen. Beispielhaft für die äußerst komplexen Experimente in der Elementarteilchenphysik und für die Interpretation der gewonnen Resultate wird ein Experiment am Deutschen Elektronen- Synchrotron DESY in Hamburg vorgestellt, das die innere Struktur des kleinsten Bausteins der Atomkerne, des Protons, mit dem größten Elektronen-Mikroskop der Welt, HERA (Hadron- Elektron-Ring-Anlage), erforscht. Dort wird ein neuartiges Konzept zum Auslösen der Detektorauslese ("Trigger") realisiert, das künstliche neuronale Netze - in ihrer Architektur dem Vorbild des menschlichen Gehirns nachempfunden - in modernste Elektronik umsetzt und so zur schnellen und effizienten Erkennung interessanter Elektron-Proton-Kollisionen verwendet.
Im Vortrag werden die biologischen Grundlagen der Neuronalen Netze erklärt, ihre Abbildung auf moderne Rechnersysteme vorgeführt und die praktische Nutzung dieser leistungsfähigen Mustererkennungsmethode an einfachen Beispielen des täglichen Lebens und im wissenschaftlichen Bereich erläutert.

Prof. Dr. Christian Kiesling ist Projektleiter am Max-Planck-Institut für Physik (Werner-Heisenberg-Institut) und apl. Professor an der Fakultät für Physik der Ludwig-Maximilians-Universität München.

Dr. Peter Köpke:

UV-Strahlung - von der extraterrestrischen Sonne bis zum Sonnenbrand

Durch das Ozonloch und die Zunahme von Hautkrebs ist die solare UV-Strahlung und ihre bei stärkerer Exposition schädliche Wirkung in das Bewusstsein einer breiten Öffentlichkeit gerückt. Aber warum ist die UV-Strahlung, deren Energie nur wenige Prozent der Sonnenstrahlung ausmacht, so wichtig für verschiedene biologische Prozesse? Warum ist ihre Abhängigkeit vom Ozon so stark? Wie wirken die anderen Parameter der Atmosphäre? Wie ist die räumliche Verteilung der UV-Strahlung auf der Erde? Wie wird sich die UV-Strahlung in der Zukunft entwickeln? Was ist der von WHO und WMO postulierte UV-Index? Im Vortrag werden diese und andere Fragen beantwortet und der aktuelle Stand der UV-Forschung erläutert.

Dr. Peter Köpke ist Projektleiter am Meteorologischen Institut der Ludwig-Maximilians-Universität München.

Dr. Eckard Lorenz:

Strahlung höchster Energie aus dem Weltall: Ein Werkzeug zur Erforschung kosmischer Beschleuniger

Unsere Erde ist permanent einem Bombardement durch intensive, energiereiche Strahlung und Teilchen aus dem Weltall ausgesetzt. Diese Teilchen sind sozusagen die Botschafter von kosmologischen Beschleunigern bzw. Höchstenergie-Teilchenprozessen (bis 10^20 eV), die in unserem Weltall stattfinden. Man vermutet, dass diese Beschleunigungsprozesse bei Sternbildungen, Sternentod oder im Umfeld von Schwarzen Löchern ablaufen. Bei einer vollständigen Beschreibung der Entwicklung unseres Universums müssen daher diese Prozesse mit eingeschlossen werden. Nach ersten verlässlichen Beobachtungen wird derzeit weltweit die Suche nach diesen kosmischen Beschleunigern intensiviert.

Dr. Eckard Lorenz ist Projektleiter am Max-Planck-Institut für Physik (Werner-Heisenberg-Institut).

Dr. Ralph Neuhäuser: 

Suche nach coolen Begleitern - Wie entstehen braune Zwerge und Planeten?

Sterne entstehen durch gravitativen Kollaps interstellarer Gas- und Staubwolken. Dabei kommt es häufig zu Fragmentation, so dass sich Mehrfach-Sternsysteme bilden. Wegen Drehimpulserhaltung bildet sich eine zirkumstellare Scheibe, in der Planeten und vielleicht auch braune Zwerge entstehen können. Braune Zwerge nehmen eine Zwischenstellung ein: Da sie masseärmer als Sterne sind, können sie im Innern durch Wasserstoff-Fusion nicht so viel Energie erzeugen, wie sie außen durch Abstrahlung verlieren; doch sind sie massereicher als Planeten, die nicht einmal Deuterium verbrennen können. Sub-stellare Objekte, also braune Zwerge und Planeten, haben kühle Atmosphären und offerieren neue Fenster zum Studium bestimmter physikalischer Prozesse, die in Sternen nicht stattfinden. Was ist ein Planet? Selbst die Frage der Definition des Begriffs Planet ist umstritten, insbesondere die Frage, ob man Planeten und braune Zwerge nur bzgl. ihrer Massen oder auch bzgl. ihrer Entstehung voneinander abgrenzen sollte. Extra-solare Planeten wurden bisher nur indirekt detektiert. Nur durch direkte Beobachtung und Spektroskopie junger sub-stellarer Objekte kann man die Bedingungen studieren, die für ihre Entstehung relevant sind. Junge sub-stellare Objekte sind wegen anhaltender Kontraktion und dadurch gewonnener Energie noch relativ hell. Die direkte Detektion extra-solarer Planeten und ganzer Planetensysteme ist bei jungen nahen Sternen am wenigsten schwierig und wird jetzt gerade technologisch möglich. Die eindeutige Identifizierung eines leuchtschwachen Begleiters als Planet ist nur durch Kombination von Beobachtung und Theorie möglich, da man die beobachtete Helligkeit in eine Masse umrechnen muss. Es werden Beobachtungen mit verschiedenen Instrumenten und Teleskopen diskutiert (u.a. dem 8.2m VLT, dem 8.3m Gemini und dem Hubble Space Telescope), darunter auch solche, die mit adaptiver Optik gewonnen wurden.

Dr. Ralph Neuhäuser arbeitet am Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik.

Dr. habil. Georg Raffelt: 

Quantenphysik und Kosmologie: Das Universum als Spielball seiner kleinsten Teilchen

Nur der kleinste Teil der gravitierenden Masse des Universums besteht aus normaler Materie, die etwa als leuchtende Sterne und Galaxien am Himmel sichtbar ist. Der Hauptanteil von rund 95% besteht aus "dunkler Materie" und "dunkler Energie", deren physikalische Natur eines der größten astrophysikalischen Rätsel ist. Ganz neuartige Elementarteilchen sind wahrscheinlich ein Teil der Antwort, aber auch der leere Raum selbst scheint in Form einer "kosmologischen Konstanten" zum Masse-Energie-Inventar des Universums erheblich beizutragen.

Dr. habil. Georg Raffelt arbeitet am Max-Planck-Institut für Physik (Werner-Heisenberg-Institut).

Dr. Matthias Rief: 

Molekulare Maschinen

Die Integrationsdichte von lebender Materie ist so hoch, dass menschliche Techniker vor Neid erblassen. Man denke nur daran, welche unglaublich vielfältigen Fähigkeiten schon eine Mücke besitzt. Ein Grund für solche komplexität auf engstem Raum sind die winzig kleinen molekularen Bauteile und Maschinen, die die Natur im Laufe der Evolution hervorgebracht hat. Im Vortrag werden einige dieser molekularen Motoren vorgestellt und physikalische Techniken erklärt, mit denen man einzelne Motoren bei der Arbeit beobachten kann.

Prof. Dr. Volker Schönfelder: 

Was haben wir vom Compton Gammastrahlen-Observatorium gelernt?

Die Gamma-Astronomie erlebt derzeit eine Blütezeit. Das Compton Gammastrahlen-Observatorium der NASA, das im April 1991 mit Hilfe der Shuttle-Fähre ATLANTIS in eine Erdumlaufbahn gebracht wurde und über 9 Jahre in Betrieb war, hat die erste, vollständige Durchmusterung des Gamma-Himmels durchgeführt und dabei eine Fülle neuer, interessanter Entdeckungen gemacht.
Wir wissen jetzt, dass der Himmel eine grosse Zahl unterschiedlicher gammastrahlender Objekte enthält. Bei den Quellen handelt es sich vor allem um Pulsare, stellare schwarze Löcher, Supernova-Überreste und aktive Galaxienkerne. Hinter den geheimnisvollen Gammabursts, deren Natur wir erst in allerjüngster Zeit - etwa 25 Jahre nach ihrer Entdeckung - auf die Spur gekommen sind, verbergen sich die leuchtkräftigsten Objekte, die wir im Universum kennen.

Prof. Dr. Volker Schönfelder arbeitet am Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik.

Prof. Dr. Paul Tavan: 

Biophysik Neuronaler Netze: Hin zu wahrnehmenden, denkenden und selbständig handelnden Automaten?

Der selbstbewusste menschliche Geist scheint sich der naturwissenschaftlichen Durchdringung zu entziehen. Demgegenüber fasst die Biophysik das Gehirn als ein informationsverarbeitendes System auf und versucht unter diesem Gesichtspunkt auch den Geist physikalisch zu verstehen. Ansätze, Ziele, Stand und offene Fragen dieser biophysikalisch orientierten Neuroinformatik werden vorgestellt.

Prof. Dr. Joachim Trümper: 

Supernovae und Neutronensterne - Röntgenstrahlen berichten von sterbenden Sternen

Massereiche Sterne ereilt am Ende ihrer nuklearen Entwicklung ein dramatisches Schicksal: Der ausgebrannte Kern kollabiert zu einem Objekt extremer Dichte, einem Neutronenstern. Dabei wird die Hülle in einer gewaltigen Explosion fortgeschleudert. Diese 'Supernovae' sind wegen ihrer grossen Helligkeit bereits im Mittelalter beobachtet worden. Heute werden jährlich Dutzende von Supernovae in fernen Galaxien registriert. Supernovae spielen eine grosse Rolle bei der Evolution von Galaxien, weil durch sie nuklear angebranntes Material ausgeschleudert wird, aus dem sich neue Stern bilden können. Neutronensterne besitzen wegen ihrer hohen Materiedichte von etwa 1 Milliarde Tonnen pro Kubikzentimeter extrem starke Gravitations- und Magnetfelder. Sie treten als Radiopulsare, pulsierende Röntgenquellen und Röntgenburster in Erscheinung. in jüngster Zeit ist es möglich geworden, auch die schwache thermische Röntgenemission von den Oberflächen einzelner Neutronensterne nachzuweisen.

Prof. Dr. Joachim Trümper ist Direktor am Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik und Honorarprofessor an der Universität München.

Prof. Dr. Herbert Walther: 

Quantenphänomene einzelner Atome

Die Erkenntnis von Max Planck, dass die Lichtenergie aus diskreten Quanten besteht, wurde im Dezember letzten Jahres hundert Jahre alt. Die Quantennatur des Lichts bzw. allgemeiner der elektromagnetischen Strahlung und die in der Folge entwickelte Quantentheorie hat das Weltbild der Physik zu Beginn des zwanzigsten Jahrhunderts wesentlich verändert und geprägt. Wir wissen heute, dass die Quantenphänomene des Lichts auch interessante neue technische Anwendungen haben, die nach der Erfindung des Lasers realisierbar geworden sind. Der Schwerpunkt des Vortrages wird sich mit der Diskussion neuer Experimente mit einzelnen Atomen und Photonen befassen, die sehr gut herangezogen werden können, um die manchmal intuitiv schwer erfassbaren Ergebnisse der Quantenphysik zu erklären.

Prof. Dr. Herbert Walther ist Direktor am Max-Planck-Institut für Quantenoptik und Professor an der Fakultät für Physik der Ludwig-Maximilians-Universität München.

Prof. Dr. Klaus Witte: 

Erzeugung von MeV-Teilchenjets durch relativistische Laser-Plasma-Wechselwirkung

Vor rund zehn Jahren hat das `Kerr-Lens-Modelocking' und die `Chirped-Pulse Amplification' einen Durchbruch in der Lasertechnologie ausgelöst, der die Erzeugung von Femtosekundenpulsen und deren Verstärkung bis in den Petawattbereich mit Fokalintensitäten von über 10²⁰ W/cm² ermöglicht hat. Wird Materie einer solchen Bestrahlung ausgesetzt, verwandelt sie sich unmittelbar in ein Plasma mit neuen Merkmalen bezüglich der nun relativistischen Licht-Materie-Wechselwirkung. Die wichtigsten neuen Phänomene sind:
(i) Die kinetische Energie, die ein Plasmaelektron im Laserfeld aufnimmt, übersteigt seine Ruheenergie. Dies geschieht bei Intensitäten >1,4x10¹⁸ W/cm².
(ii) Durch selbst-induzierte Transparenz gelingt es dem Laserpuls, in ein an sich undurchsichtiges Plasma einzudringen.
(iii) Die relativistische Selbstfokussierung ermöglicht es dem Laserpuls, im Plasma kollimiert eine Wegstrecke zurückzulegen, die diejenige im Vakuum um ein Vielfaches übersteigt.
Ferner sorgt die Laser-ponderomotorische Kraft vxB dafür, dass die Elektronen sich vorzugsweise in Ausbreitungsrichtung des Lasers bewegen. Dabei erreichen sie relativistische Energien weit im MeV-Bereich bei nahezu Lichtgeschwindigkeit. Über Sekundärprozesse können dann die Elektronen harte Röntgenstrahlung und Positronen, Neutronen sowie andere Teilchen erzeugen.
Ionen lassen sich wegen ihrer höheren Masse mit den gegenwärtig verfügbaren Laserintensitäten von <10²¹ W/cm² nicht auf Energien beschleunigen, die gleich ihrer Ruhemasse sind. Bei Protonen wäre dafür eine Mindestintensität von 5x10²⁴ W/cm² erforderlich. Trotzdem erreichen auch Protonen und schwerere Ionen Energien von bis zu 100 MeV, die rund 1000 mal über den Werten liegen, die die direkte Beschleunigung im Laserfeld zulässt. Die Ursache liegt in Raumladungsfeldern, die die schnellen Elektronen im Plasma induzieren. Mit dünnen Folien ist es gelungen, gut kollimierte Protonenjets zu erzeugen, die sich für die Abbildung dichter Objekte mit Auflösung im Bereich einiger Mikrometer eignen. Für etwas schwerere Ionen gibt es ein aussichtsreiches Anwendungspotential als Anfangsstufe in einem Beschleuniger und im medizinischen Bereich. In Clustern führt die Abtrennung der Elektronen zur Coulombexplosion der zurückbleibenden Ionen, die dadurch hohe Geschwindigkeiten erreichen. In Deuterium-Clustern kommt es dabei zur Fusion von Deuteronen, wobei schnelle Neutronen entstehen.  

Prof. Dr. Klaus Witte arbeitet am Max-Planck-Institut für Quantenoptik.

Literatur zum Vortrag: M.Hegelich: Teilchenbeschleunigung mit Lasern, Physik in unserer Zeit, Heft 6 (2002), Seite 252.

Prof. Dr. Wolfgang Zinth: 

Proteinfaltung - Auf dem Weg zu einem Verständnis eines lebenswichtigen Vorgangs

Nach der euphorischen Berichterstattung in Zusammenhang mit der Aufklärung des menschlichen Genoms konnte man glauben, dass damit der maßgeschneiderte Mensch in Griffweite liegt. Glücklicherweise ist dies heute noch eine ferne Utopie. Jedoch würde die Aufklärung einzelner Schritte auf dem Weg von der genetischen Information, über die Faltung von Aminosäureketten zu funktionellen Proteinen bis hin zum intakten Organismus von großem Nutzen sein. In diesem Zusammenhang werden neueste Untersuchungen vorgestellt, die zeigen, dass nun erstmalig Proteinfaltung in Modellsystemen ausgelöst, auf der Zeitskala der Molekülbewegung mit schneller Spektroskopie verfolgt und mit modernen Methoden der Molekulardynamik Simulation beschrieben werden kann.

Prof. Dr. Wolfgang Zinth ist Professor an der Fakultät für Physik der Ludwig-Maximilians-Universität München.

Prof. Dr. Wolfgang Zinth: 

Die ersten Schritte der Photosynthese - mit ultraschnellen Reaktionen zur optimalen Energiewandlung

Die ersten Energiewandlungsschritte der Photosynthese sind extrem schnell. Erst durch die Kombination von ultrakurzen Lichtimpulsen im Femtosekundenbereich mit Methoden der Hightech Biotechnologie konnten die ersten Reaktionsschritte auf molekularer Ebene aufgeklärt werden: Ultraschnelle Vorgänge laufen hier ab, die mit ihrer rasanten Geschwindigkeit die Grundlage für die hohe Effizienz der Photosynthese legen.

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Die veranstaltenden Institute:

	Fakultät Physik der Ludwig-Maximilians-Universität München  Schellingstr. 4 80799 München Koordinatorin: Susanne Weiss Gesamtleitung: Prof. Dr. Joachim Raedler
	Max-Planck-Institut für Astrophysik  Karl-Schwarzschild-Str. 1 85748 Garching Koordinator: Dr. H.-T. Janka
	Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik  Giessenbachstr. 85748 Garching Koordinator: Dr. H. Scheingraber
	Max-Planck-Institut für Physik  Föhringer Ring 6 80805 München Koordinator: Dr. M. Altmann Tel. 089 - 32354 - 466
	Max-Planck-Institut für Plasmaphysik  Boltzmannstr. 2 85748 Garching Koordinatorin: Dr. P. Nieckchen

Wissenschaft im Dialog:

Physik wird heutzutage oft als komplizierte, unanschauliche, mathematisch verklausulierte Materie abgetan, die sich nur dem Spezialisten erschließt und ansonsten unverständlich bleibt. Das muss jedoch keineswegs so sein.  Max-Planck-Institute physikalischer Forschungsrichtung aus dem Münchner Raum und die Ludwig-Maximilians-Universität nehmen an der bundesweiten Initiative Wissenschaft im Dialog teil, die das Bundesministerium für Bildung und Forschung zusammen mit den großen Forschungseinrichtungen Deutschlands ausgerufen hat.  Diese Initiative begann im Jahr 2000 mit dem Jahr der Physik. Mit der im Jahr 2000 gemeinsam veranstalteten öffentlichen Vortragsreihe Quanten, Quarks, Quasare gaben die Max-Planck-Institute und die Universität in 12 Vorträgen einen Einblick in die aktuelle Forschung und einen Ausblick auf das zukünftige Entwicklungspotential der Physik. Die Reihe physik modern setzt diese Pilot-Vortragsreihe fort.

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Letzte Aktualisierung: 3.3.2003, M. Altmann