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Es war ein spektakuläres Experiment: Im September 1991 ließen sich vier Frauen und vier Männer in der Wüste Arizonas in einem gigantischen Glaskuppelbau einsperren. Auf einer Fläche von knapp zwei Fußballfeldern umschloss dieser einen Regenwald, eine Wüste, eine Savanne, eine Marschlandschaft, einen Ozean, Äcker und einen Wohnbereich. In diesem künstlichen Ökosystem, der sogenannten BIOSPHERE II, wollten die Forscher zwei Jahre lang leben – ohne Zufuhr von Luft oder Nahrung von außen. Doch daraus wurde nichts. Anders als voraus berechnet war in dem Hightech-Glashaus schon nach wenigen Wochen die Luft knapp. Sauerstoff musste zugeführt werden. Trotzdem starben nach und nach viele […]
Teilt man diesen CO2-Anteil durch die Menge aller Luftmoleküle in der Säule, erhält

Ohne die Eigenschaften der Nanowelt ist chemische Forschung heute kaum noch denkbar. Das gilt besonders für die Nanokapseln von Katharina Landfester, Direktorin am Max-Planck-Institut für Polymerforschung in Mainz. Diese Objekte sind mit einigen Hundert Nanometern Durchmesser zwar winzig. Sie sind aber immer noch viel größer als typische Moleküle. Deshalb können an ihren Oberflächen chemische Reaktionen ablaufen, zum Beispiel eine Polymerisation. Sind nun viele Nanoobjekte im Spiel, bieten sie dafür eine gigantisch große Oberfläche an. Genau diese Stärke der Nanowelt nutzt die Mainzer Forscherin in ihren Miniemulsionen aus fein verteilten Nanotröpfchen. Wer in die Forschungsprojekte von Katharina Landfester eintaucht, erkennt, wie […]
bar herrscht in einer Wassertiefe von 10 km, also ungefähr der tiefsten Stelle aller

Die Magnetresonanztomographie, kurz MRT, gehört längst zum medizinischen Alltag: Nach Sportverletzungen oder Unfällen, auf der Suche nach Tumoren oder zur Untersuchung des Gehirns nutzen Ärztinnen und Ärzte die Bilder, die die MRT produziert. Bisher mussten sie sich dabei allerdings mit Standbildern zufriedengeben. Doch der Arbeitsgruppe von Jens Frahm am Max-Planck-Institut für Multidisziplinäre Naturwissenschaften gelingt es, mit der MRT Videos aufzunehmen. Die Aufnahmen in Echtzeit ermöglichen der Medizin neue Einblicke, zum Beispiel in das schlagende Herz, Gelenke in Bewegung oder die komplexen Vorgänge beim Singen, Sprechen oder Schlucken. Nach einem schweren Sportunfall landet man oftmals in der Röhre. Während man in […]
letzten Jahren festgestellt, dass mit der Echtzeit-MRT in mindestens der Hälfte aller

In den 1940er-Jahren untersucht der polnische Zoologe August Dehnel in der Wirbeltiersammlung seiner Universität die Schädel von Spitzmäusen. Dabei macht er eine erstaunliche Entdeckung: Die Schädelgröße der Tiere verändert sich im Jahresverlauf! Schädel von Individuen, die im Frühjahr und Sommer gefangen wurden, sind größer als diejenigen von „Wintertieren“. Dehnel vermutet, dass die saisonalen Unterschiede etwas mit der Anpassung an die kalte Jahreszeit zu tun haben. Im Jahr 1949 veröffentlicht er seine Beobachtungen im Fachblatt der Universität. Nach seinem Erscheinen findet Dehnels Beitrag zunächst jedoch kaum Beachtung. Seine Entdeckung wird sogar als Scheineffekt abgetan: Dehnel sei einem Irrtum aufgesessen, weil kurz […]
Und tatsächlich: Die Schädel aller untersuchten Spitzmäuse waren im Winter geschrumpft

Aus der Forschung direkt in die Schule
Forschende des Projekts „Sea Around Us“ schätzen, dass ein Viertel aller gefangenen

Essengehen mit Thomas Vilgis ist ein besonderes Erlebnis. Schnell ist man bei der Frage, wie Mundgefühl, Geschmack und Aromen entstehen. Was passiert beim Kauen? Wie brechen dabei Strukturen aus großen Molekülen auf und setzen Aromen frei? Bei dem Mainzer Physikprofessor und Max-Planck-Forscher lernt man: Die Eigenschaften von Nahrung sind ganz direkt mit der Nanowelt der Moleküle verknüpft. Dabei spielt verblüffend viel Physik mit. Allerdings sind Käse, Nudeln, Schokolade, Gemüse oder Fleisch ziemlich komplexe Materialien. Bei ihrer Erforschung kann die Physik jedoch eine Stärke ausspielen: das geschickte Vereinfachen. Damit kann sie komplexe Nahrungsmittel in verständliche Grundelemente zerlegen. Moleküle bestimmen den Unterschied […]
Dafür sorgen Moleküle, die auch die Membranwände aller lebenden Zellen formen, die

Seit 2007 leben mehr Menschen in Städten als auf dem Land. Nach Schätzungen der Vereinten Nationen werden 2030 fünf von achteinhalb Milliarden Menschen in Städten wohnen. Schon heute gibt es 34 Städte beziehungsweise Metropolregionen mit mehr als 10 Millionen Einwohnern. Sie werden Megastädte oder Megacitys genannt und sind geprägt von Gegensätzen zwischen größter Armut und höchstem Luxus. Viele von ihnen liegen nah an der Küste. Damit sind sie durch den steigenden Meeresspiegel unmittelbar bedroht. Urbane Räume sind Anziehungspunkte für Menschen auf der Suche nach einem besseren Leben. Der stetige Zuwachs an Menschen stellt gerade die Metropolen des globalen Südens vor […]
Aufgrund der Trägheit des Klimasystems wird er – selbst bei einem sofortigen Stopp aller

Aus der Forschung direkt in die Schule
Global sind 17,5 Prozent aller Männer und Frauen demnach an einem Punkt in ihrem

Quantencomputer und Quanteninternet – das klingt magisch. Tatsächlich könnten künftige Quantencomputer spezielle Aufgaben lösen, an denen selbst heutige Supercomputer scheitern. Und Quantennetzwerke könnten Quantencomputer zu leistungsfähigen Quantenclouds verbinden. Bis dahin ist allerdings noch viel Grundlagenforschung nötig, wie sie Mari Carmen Bañuls und Gerhard Rempe betreiben. Sie leitet eine Theorie-Arbeitsgruppe am Max-Planck-Institut für Quantenoptik in Garching, er ist dort Direktor. Stellen wir uns eine Alice vor, die ein Auslandsschuljahr in Kanada verbringt. Ihre Mutter, eine Physikerin, hat ihr und ihrem daheim gebliebenen Bruder Bob je einen Würfel mit Spielanleitung gegeben. Vor Alices Abreise mussten beide ihre Würfel kurz aneinander klicken. Nach […]
Dabei käme eine Zahl heraus, die größer als die Anzahl aller Atome im Universum wäre

Drei Tage lang scheuchten die Menschen in China mit Geschrei, Trommeln und bunten Fahnen die Spatzen in ihrem Land auf und ließen sie nicht zur Ruhe kommen, sodass sie tot oder erschöpft vom Himmel fielen. Millionen Menschen beteiligten sich an dieser landesweiten Jagd. Mao Zedong, Chinas „Großer Vorsitzender“, hatte den Spatz als einen von vier Volksschädlingen ausgemacht. Die Vögel, so verkündete er, seien Schädlinge, die dem Menschen Krankheiten brächten und Nahrung nähmen. Daher gehörten sie vernichtet. Zwei Milliarden Vögel, nicht nur Spatzen, fielen der Kampagne 1958 zum Opfer – von kleinen Meisen und Finkenvögeln bis hin zu großen Reihern, Kranichen, […]
Renaturierung von für die Landwirtschaft wenig ergiebigen Flächen auf den Gemarkungen aller