Jahrbuch 2013

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Die Quantenelektrodynamik auf den Prüfstand gestellt

Max-Planck-Institut für Kernphysik Sturm, Sven; Blaum, Klaus; Harman, Zoltán; Keitel, Christoph H.; Köhler, Florian; Wagner, Anke; Zatorski, Jacek
Die Gültigkeit des Standardmodells der Physik, auch unter extremen Bedingungen, lässt sich durch hochpräzise Messung von theoretisch vorhergesagten Größen testen. An einem einzelnen, für mehrere Monate in einer Penningfalle gespeicherten 28Si13+-Ion wurde das magnetische Moment des an den Kern gebundenen Elektrons bis auf 11 Stellen genau bestimmt und dabei die entsprechenden Rechnungen bestätigt. Dies stellt den bisher empfindlichsten Test der Quantenelektrodynamik gebundener Zustände dar. mehr

Warum leuchtet Eisen nicht wie es soll?

Max-Planck-Institut für Kernphysik Bernitt, Sven; Crespo López-Urrutia, José Ramón; Harman, Zoltán
Im Weltall existiert eine Vielzahl von Röntgenquellen wie aktive galaktische Kerne oder die Sonne. Eine zentrale Rolle spielen in diesen Objekten hochgeladene Eisenionen, also Eisenatome, denen ein großer Teil ihrer Elektronen entrissen wurde. Um die Prozesse im All zu verstehen, ist eine genaue Kenntnis der elektronischen Struktur dieser Ionen notwendig. Deshalb werden sie im Labor in einer Elektronenstrahlionenfalle erzeugt und mit Röntgenphotonen aus Synchrotronen oder Freie-Elektronen-Lasern untersucht. Dabei zeigen sich Diskrepanzen zwischen den Experimenten und theoretischen Vorhersagen. mehr
Ein Schlaganfall in der linken Hirnhälfte führt häufig zu einem tief greifenden Verlust der Spontansprache – einer sogenannten Aphasie. Doch oft können Betroffene noch ganze Texte fehlerfrei singen. Lange Zeit wurde daher angenommen, Singen erleichtere die Sprachproduktion und eigne sich womöglich auch zur Sprachtherapie. Neuere Forschung weist allerdings in eine andere Richtung: Nicht das Singen selbst war für die Sprachproduktion und die Therapie der untersuchten Patienten entscheidend, sondern Rhythmus und Liedtextart. Die Ergebnisse stellen bisherige Annahmen auf den Kopf. mehr
Während wir mit anderen Menschen sprechen, verbinden wir ständig Informationen von Gesicht und Stimme, um die Identität unseres Gesprächspartners zu erkennen und seine Sprachnachricht zu verstehen. Selbst wenn wir eine Person nur sprechen hören, aktiviert das Gehirn gelernte Assoziationen des Gesichts, um die Stimmerkennung zu verbessern. Das ist möglich, weil Gesichts- und Stimmerkennungsareale direkt miteinander verknüpft sind. Umgekehrt werden akustische Vorinformationen genutzt, um visuelle Sprachverarbeitung, etwa beim Lippenlesen, zu verbessern. mehr
Das Verständnis der Struktur-Eigenschafts-Wechselwirkung ist von zentraler Bedeutung für die Optimierung eines nanoskaligen Feststoffkatalysators. Die Pulverdiffraktometrie ermöglicht nicht nur die Aufklärung der Kristallstrukturen von Nanomaterialien, sie bietet auch Zugang zu deren Mikrostrukturen und erlaubt spannende Einblicke, wie sich ein Katalysator während einer Reaktion verhält. mehr

Katalytisches Vermahlen: Ein neuer Zugang für Lignocellulose-Bioraffinerien

Max-Planck-Institut für Kohlenforschung Meine, Niklas; Hilgert, Jakob; Kaldstrom, Mats; Rinaldi, Roberto; Schüth, Ferdi
Lignocellulose ist ein attraktiver Rohstoff für die Herstellung von Kraftstoffen und Chemikalien. Allerdings ist der Abbau des komplexen Biopolymers sehr schwierig. Eine Kombination aus Säureimprägnierung und mechanischer Behandlung führt zu vollständig wasserlöslichen Produkten. Aus der Lösung kann das Lignin einfach abgetrennt werden. Die in Lösung verbleibenden Substanzen können durch katalytische Verfahren sehr selektiv zu monomeren Zuckern oder zu Zuckeralkoholen umgesetzt werden, zudem ist eine Vergärung zu Ethanol möglich. Hierdurch wird ein neuer Ansatz zur Biomassenutzung eröffnet. mehr
In jedem Organismus steuern und regulieren Zuckerverbindungen als Bausteine vieler Zellbestandteile inter- und intrazelluläre Prozesse. Um die zahlreichen Aufgaben der Glycolisierung in vollem Umfang zu charakterisieren, gewinnen Computermodelle immer mehr an Bedeutung. Am Beispiel des Glycosylphophatidylinositol-Ankers zeigt sich, dass es vor allem gilt, die klassische molekulare Strukturanalyse mit vergröberten Darstellungen sinnvoll zu verbinden. Nur so können auch wichtige unspezifische Funktionen aufgedeckt werden. mehr
Das Verständnis von Struktur und Eigenschaften von Knochen ist wichtig um Krankheiten, wie z. B. Osteoporose  beurteilen zu können. Materialwissenschaftliche Untersuchungen können zu einer kritischen Bewertung von aktuellen Therapien bzw. zu gezielten therapeutischen Neuentwicklungen beitragen. Knochen ist ein komplex aufgebautes, hierarchisch strukturiertes Material mit bemerkenswerten mechanischen Eigenschaften. Grundbausteine sind immer mineralisierte Kollagenfibrillen. Die Beschreibung von Wachstum, Struktur und Eigenschaften dieses Materials hilft klinische Fragestellungen zu beantworten. mehr
Das Recht ist auf seine Visualisierung angewiesen, da der positive Rechtstext lediglich eine Annäherung an die Realität darstellt. Nur durch Bilder, Objekte und Zeichen entkommt das Recht einer Tautologie, denn erst über seine Materialisierung erreicht es die Bereiche der kulturellen und sozialen Handlungen. Die Aufgabe der Kunst- und Bildgeschichte ist es, die für die Rechtswelt gebräuchlichen Artefakte in ihrer Form zu untersuchen, um davon ausgehend ihre Wirkung auf die Handlungen zu bestimmen. mehr
Eine neue Messmethode ermöglicht Einblicke in die umfassende Netzwerktätigkeit des Gehirns. Die Methode basiert auf der Kombination von elektrophysiologischen Ableitungen mit Multikontakt-Elektroden und der funktionellen Magnetresonanztomografie (fMRT) des ganzen Gehirns. Damit konnten nun die Hirnareale identifiziert werden, die in Abhängigkeit von episodischen gedächtnisbezogenen Ereignissen im Hippocampus, den sogenannten Ripples, ihre Aktivität immer wieder erhöhen oder vermindern. Die Erkenntnisse ermöglichen fortan neue Einblicke in die Mechanismen der Gedächtniskonsolidierung. mehr
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