Max-Planck-Institut für Physik komplexer Systeme

Max-Planck-Institut für Physik komplexer Systeme

Einen magnetischen Monopol gibt es eigentlich nicht – gewöhnlich gelten Nord- und Südpol eines Magneten als untrennbar. In bestimmten magnetischen Festkörpern kann er jedoch auftreten, wie Forscher des Max-Planck-Instituts für Physik komplexer Systeme herausgefunden haben. Solch ein Festkörper stellt ein komplexes System dar, in dem das Ganze mehr ist als die Summe seiner Teile – daher kann auch ein magnetischer Monopol auftreten. Die Physiker entwickeln Theorien über derartige Phänomene – nicht nur in Festkörpern, sondern auch in einzelnen Atomen, in Molekülen oder kleinen Gruppen von Atomen, etwa wenn diese mit Licht wechselwirken. Sie wollen außerdem die physikalischen Prinzipien verstehen, nach denen in biologischen Zellen das Transportsystem oder die Zellteilung funktioniert. So unterschiedlich diese Systeme sind, liegen ihrem komplexen Verhalten doch weitgehend dieselben Prinzipien zugrunde.

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Nöthnitzer Str. 38
01187 Dresden
Telefon: +49 351 871-0
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Promotionsmöglichkeiten

Dieses Institut hat eine International Max Planck Research School (IMPRS):

IMPRS for Quantum Dynamics and Control

Darüber hinaus gibt es die Möglichkeit zur individuellen Promotion bei den Direktoren bzw. Direktorinnen und in den Forschungsgruppen.

Der sächsische Ministerpräsident Michael Kretschmer (CDU) und Max-Planck-Präsident Patrick Cramer haben am 4. September zu einem Festakt im Kulturpalast in Dresden eingeladen. Anlass war die 30-jährige Erfolgsgeschichte der Max-Planck-Instiitute in Leipzig und Dresden

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Ein Forscherteam entdeckt, wie der Zellkern aktive und inaktive DNA strukturiert

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Unterschiede zwischen Individuen senkt die Anzahl der erforderlichen Infektionen für Herdenimmunität

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Forschende veröffentlichen die ersten sechs hochqualitativen Referenzgenome von Fledermäusen

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Verloren gegangene Gene halfen Walen und Delfinen bei der Anpassung an das Wasser

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Stürme, Dürren, aber auch extreme Niederschläge könnten durch die Erderwärmung zunehmen – diese Möglichkeit diskutieren Klimaforscher zumindest. Ob diese Entwicklung schon zu beobachten ist, zeigen Analysen von Messdaten. Holger Kantz und seine Mitarbeiter am Dresdner Max-Planck-Institut für Physik komplexer Systeme entwickeln dafür die statistischen Werkzeuge. 

Was haben Fußball und Quantenmechanik gemeinsam? Es gibt bei beiden überraschende Wendungen, die sich schwer vorhersagen lassen. Immerhin folgt der Sport den Gesetzen des Alltags. Als Stürmer beherrscht Jens Hjörleifur Bárðarson den Ball, als Physiker die Regeln des Quantenuniversums. Der 35-jährige Forscher am Max-Planck-Institut für Physik komplexer Systeme in Dresden beschäftigt sich mit atomaren Teilchen, die so manch verzwickte Spielzüge zeigen.

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Transport von Mikroschwimmern in komplexen Medien

2022 Christina Kurzthaler

Festkörperforschung Komplexe Systeme Materialwissenschaften

Die Fortbewegung durch Schwimmen und die Fähigkeit die Schwimmrichtung zufällig zu ändern sind wichtig für das Überleben vieler Mikroorganismen in ihren oft dicht gepackten Lebensräumen. Mittels Computersimulationen und Modellierung entschlüsselten wir ein geometrisches Kriterium, welches vorhersagt, dass sich Mikroschwimmer am effizientesten ausbreiten, wenn die zurückgelegte Strecke, bevor sie sich neu orientieren, in etwa der längsten Pore des porösen Mediums entspricht. Diese Erkenntnis könnte für das Design neuer Wirkstoffträger wichtig sein, die in komplexen Umgebungen operieren sollen. 

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Statistik der Turing-Muster in komplexen biochemischen Systemen

2021 Haas, Pierre A.

Entwicklungsbiologie Komplexe Systeme Mathematik

Der einfachste mathematische Mechanismus für Musterbildung ist der sogenannte Turing-Mechanismus. Ob solche Turing-Muster zu realen biochemischen Mustern und Strukturen beitragen, ist aber immer noch unklar, da der Mechanismus in einfachen Systemen unrealistische Werte chemischer Parameter benötigt. Mittels einer statistischen Analyse konnten wir jedoch zeigen, dass dies in komplexeren Systemen mit mehr chemischen Substanzen nicht der Fall ist. Dies hebt die Rolle des Wechselspiels zwischen einfachen und komplexen Modellen für unser Verständnis der uns umgebenden Welt hervor.

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Tropfenphysik in lebenden Zellen

2020 Weber, Christoph A.

Komplexe Systeme Zellbiologie

Die Physik der Phasentrennung und die Bildung von proteinreichen, dynamischen Tropfen spielt eine wichtige Rolle für biochemische Prozesse in lebenden Zellen. Die Form, Größe und Zusammensetzung solcher Tropfen können sich dynamisch ändern, wodurch biochemische Reaktionen beeinflusst werden. Chemische Reaktionen verändern aber auch die Dynamik von Tropfen. Ein besseres Verständnis dieses Wechselspiels ermöglicht daher tiefere Einblicke in die raum-zeitliche Organisation biologischer Zellen.

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Universelle Eigenschaften von Klonen in der Embryonalentwicklung

2019 Rulands, Steffen

Entwicklungsbiologie Komplexe Systeme

Die Entstehung von komplexen Organen im sich entwickelnden Embryo beruht auf einer präzise regulierten Zusammenarbeit zwischen vielen Zellen. Die Anzahl der Nachfahren solcher Zellen, sogenannte Zellklone, ist eine wichtige experimentelle Messgröße ihres Verhaltens. Am MPI für Physik komplexer Systeme fanden heraus, dass die Größen dieser Zellklone universellen Gesetzmäßigkeiten folgen. Mit dem Wissen um den Ursprung solch universellen Verhaltens können wir spezifische Informationen über das Verhalten von Stammzellen aus Experimenten herausfinden.

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Sprunghafte Dynamik in der Quantenwelt

2018 Heyl, Markus

Festkörperforschung Komplexe Systeme Materialwissenschaften

In den letzten Jahren hat eine neuartige Architektur von Experimenten in sogenannten Quantensimulatoren das Forschungsfeld der Quantenphysik jenseits des Gleichgewichts revolutioniert. Die Charakterisierung der dabei beobachteten Phänomene stellt allerdings eine große Herausforderung dar. Die Theorie der dynamischen Quantenphasenübergänge hat sich dabei als ein vielversprechendes Konzept herauskristallisiert, um allgemeine Prinzipien der Dynamik in Quantensystemen formulieren zu können und zu verstehen, wie dies zu universellem Verhalten jenseits des Gleichgewichts führen kann.

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