Archiv der Kategorie: Referentenseite – BK

Dr. Gerhard Thiele

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Dr. Gerhard ThieleAstronaut, selbständiger Berater, Dozent an der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule, Aachen

Raumfahrt: Gestern – Heute – Morgen
Vor mehr als einem halben Jahrhundert flog der erste Mensch in den Weltraum: am 12. April 1961 umrundete Juri Gagarin einmal die Erde. Heute leben sechs Menschen aus unterschiedlichen Regionen der Welt an Bord der Internationalen Raumstation und arbeiten und forschen gemeinsam in der Schwerelosigkeit. Das Morgen wird insbesondere von privaten Unternehmen wie zum Beispiel Space X von Elon Musk vorbereitet.
Der Vortrag zeigt am konkreten Beispiel der Shuttle Radar Topographie Mission (SRTM), welche Fortschritte in der Raumfahrt in den vergangenen fünfeinhalb Jahrzehnten erreicht worden sind und wie der Blick auf die Erde unser Bild von der Erde verändert. Raumfahrt ist nicht der wichtigste, jedoch ein wesentlicher Schritt auf dem Weg in unsere Zukunft. Wie faszinierend diese Zukunft sein kann zeigt die Begeisterung, die gerade die Erfolge privater Raumfahrtunternehmen auslösen; so zuletzt erlebt bei dem Start der Falcon Heavy von Space X im Februar diesen Jahres. Und so rücken nach mehr als vier Jahrzehnten in der Erdumlaufbahn Mond und Mars zunehmend in den Mittelpunkt der astronautischen Raumfahrt.

Zur Person
Gerhard Thiele studierte Physik in München und Heidelberg, wo er 1985 promovierte. Nach einem Forschungsaufenthalt an der Universität Princeton wurde er 1987 in das deutsche Astronautencorps am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt berufen. 1996 begann er bei der NASA die Ausbildung zum Missionsspezialisten und wurde 1998 in das europäische Astronautencorps übernommen. Er nahm im Jahr 2000 an der Shuttle Radar Topographie Mission teil und wurde 2003 in Baikonur zum Soyuz-Bordingenieur ausgebildet. Seit 2005 leitet Thiele die Astronautenabteilung der ESA und wurde 2009 Verantwortlicher für die Durchführung der letzten ESA-Astronautenauswahl. 2013 übernahm er das Büro für Strategische Planung und Outreach im Direktorat für Bemannte Raumfahrt und Betrieb bei der ESA. Seit 2016 hat Thiele einen Lehrauftrag an der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule in Aachen.

Prof. Dr. Christoph Paus

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Prof. Dr. Christoph PausDepartment of Physics, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge (USA)

Die Suche nach der dunklen Seite des Universums
Unser Verständnis der Welt in ihrem Kern beruht auf elementaren Teilchen und deren Wechselwirkungen. Über die letzten rund hundert Jahre ist es Physikern geglückt eine kohärente Beschreibung aller Messungen dieser Teilchen und Wechselwirkungen zu erstellen: das Standardmodell. Am 04.07.2012 haben zwei CERN-Experimente, CMS und ATLAS, die Entdeckung des letzten fehlenden Bausteins dieses Modells verkündet: das Higgs-Boson. Auf den ersten Blick könnte man meinen, dass wir jetzt fertig sind und uns anderen Dingen zuwenden sollten. Nach einer weiteren Untersuchung stellt sich jedoch heraus, dass wir alles andere als fertig sind. Das Standardmodell kann einige Schlüsselfragen der Physik nicht erklären.
Eine dieser Fragen bezieht sich auf den Inhalt unseres Universums. Die Zusammensetzung des Universums kann man inzwischen auf verschiedene Arten bestimmen und man erhält konsistente Ergebnisse, nur leider verstehen wir sie nicht! Nur ungefähr vier Prozent des Universums besteht aus sichtbarer Materie, die wir mit dem Standardmodell beschreiben können, während der größte Teil der Materie, 24 Prozent des Universums, aus unsichtbarer oder auch dunkler Materie besteht. In diesem Vortrag wird die Suche nach der dunklen Materie am Large Hadron Collider (LHC) in Genf zusammengefasst.

Zur Person
Christoph Maria Ernst Paus studierte Physik, Mathematik und Maschinenbau an der RWTH Aachen. Nach dem Diplom in Maschinenbau promovierte er 1996 in Physik und wurde 1997 Fellow in der Abteilung für Teilchenphysik des CERN. 1999 wurde er ans MIT zum Assistenzprofessor berufen und ist dort seit 2010 Vollprofessor.
Bereits seine Dissertation wurde mit der Borchers-Medaille ausgezeichnet, außerdem erhielt Paus den Forschungspreis von NEC und den Buechner-Preis für Lehre.
Paus beschäftigt sich mit der Auswertung der Detektordaten des Large Hadron Collider am CERN.

Prof. Dr. Jörn Walter

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Prof. Dr. Jörn WalterLehrstuhl für Genetik/Epigenetik, Universität des Saarlandes, Saarbrücken

Epigenetik – neue Einblicke in Prinzipien der Vererbung
Alle Lebensprozesse werden durch die Information des Genoms festgelegt. Gene werden im Verlauf der Entwicklung geordnet reguliert, d.h. differenziert an- und ausgeschaltet. Eine der Kernfragen der modernen Biologie ist es, welche molekularen Prozesse in Zellen ein derartiges Gedächtnis schaffen und festlegen, dass Gene nachhaltig an- oder abgeschaltet sind. Aber was passiert, wenn Zellen diese Fähigkeit verlieren? Welche pathologischen Auswirkungen hat das? Wie bestimmt unsere genetische Individualität solche Prozesse und wie beeinflussen Umwelteinflüsse solche genetisch gesteuerten Programme?
Antworten auf diese grundlegenden Fragen der Biologie liefert die Epigenetik. Sie ist eine relativ junge Teil-Disziplin der Genetik, die sich mit Prozessen beschäftigt, die oberhalb der genetischen Information stattfinden und die für einen längeren oder kürzeren Zeitraum die Genfunktion beeinflussen. Im Vortrag werden einige Kernpunkte der Epigenetik erläutert und an Beispielen illustriert, welche Einblicke uns die epigenetische Forschung in Prozesse der Vererbung, der Evolution, des Alterns und der Erkrankung liefert.

Zur Person
Jörn Erik Walter studierte Biologie in Darmstadt und Berlin, wo er 1987 an der Freien Universität sein Diplom erhielt und 1990 promovierte. Er war Gruppenleiter am Max-Planck-Institut für molekulare Genetik in Berlin. Im Jahr 1999 habilitierte er sich an der Humboldt-Universität, wo er anschließend als Privatdozent arbeitete. Seit 2000 ist er Professor für Genetik/Epigenetik an der Universität des Saarlandes. Walter war bis 2017 Koordinator des deutschen Epigenom Programms DEEP und ist Mitgründer der Epigenomics AG, Berlin.

Prof. Dr. Stefan W. Hell

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Prof. Dr. Stefan W. HellNobelpreisträger für Chemie 2014
Direktor am Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie, Göttingen und Max-Planck-Institutfür medizinische Forschung, Heidelberg

Grenzenlos scharf: Lichtmikroskopie im 21. Jahrhundert
Während des gesamten 20. Jahrhunderts war es eine weithin akzeptierte Tatsache: ein Lichtmikroskop, das herkömmliche Linsen verwendet und somit im optischen Fernfeld arbeitet, kann keine feineren räumlichen Details auflösen als ungefähr die halbe Lichtwellenlänge (>200 nm). In den 1990er Jahren jedoch wurde entdeckt, dass eine Überwindung der klassischen Beugungsgrenze in der Tat möglich ist und dass fluoreszente Probenstrukturen mit einer Auflösung nahe der molekularen Skala untersucht werden können.

In diesem Vortrag werden die einfachen und gleichzeitig sehr mächtigen Prinzipien erläutert, die es erlauben, die auflösungsbegrenzende Rolle der Beugung im optischen Fernfeld zu neutralisieren. Im Kern geht es darum, Probenmoleküle, die näher beieinander liegen als der durch die Beugungsgrenze diktierte Mindestabstand, in unterschiedliche (Quanten-)Zustände zu überführen, damit sie für ein kurzes Zeitintervall zur Detektion unterscheidbar gemacht werden. Im Ergebnis wird die alte Auflösungsgrenze radikal überwunden, und das Innere transparenter Proben wie zum Beispiel Zellen und Gewebe kann nun nichtinvasiv, mit fokussiertem Licht und in 3D, auf der Nanoskala abgebildet werden.

Neben den Grundlagen werden einige der neueren Fortschritte in diesem Forschungsgebiet aufgezeigt. Auch wird kurz die Relevanz der „fernfeldoptischen Nanoskopie“ für verschiedene Bereiche, darunter die Lebens- und Materialwissenschaften, an Beispielen verdeutlicht.

Ein erneuter Blick auf die Grundlagen zeigt, wie eine eingehende Betrachtung der grundlegenden Prinzipien der Nanoskopie zu neuen Konzepten wie MINFLUX, MINFIELD und DyMIN geführt hat. Obwohl sich diese Ansätze in einigen Aspekten unterscheiden, nutzen sie doch alle ein lokales Intensitätsminimum (eines Doughnut-Profils oder einer stehenden Welle) um die Koordinaten des/der zu erfassenden Fluorophors/-e zu bestimmen. Auf besonders eindrucksvolle Weise hat so jüngst die MINFLUX-Nanoskopie, unter Verwendung eines Intensitätsminimums von Anregungslicht für die Bestimmung der Fluorophor-Position, die ultimative (Hoch-)Auflösung erreicht: die Größe des Moleküls selbst.

Zur Person
Stefan W. Hell ist wissenschaftliches Mitglied der Max-Planck-Gesellschaft und Direktor am Max-Planck-Institut für Biophysikalische Chemie in Göttingen. Hier leitet er die Abteilung für NanoBiophotonik. Stefan Hell ist auch Honorar-Professor für Experimentalphysik an der Universität Göttingen und apl. Professor für Physik an der Universität Heidelberg. Seit 2003 leitet er außerdem die Kooperationsabteilung für Optische Nanoskopie am Deutschen Krebsforschungszentrum (DKFZ) in Heidelberg. Er ist auch Mitglied des Vorstands des Laser-Laboratorium Göttingen und der Akademie der Wissenschaften zu Göttingen und zu Heidelberg. Im Jahre 2008 erhielt er einen Ruf nach Harvard, den er 2009 ablehnte.
Stefan Hell studierte Physik an der Universität Heidelberg und schloss sein Studium 1990 mit der Promotion ab. Von 1991 bis 1993 arbeitete er am EMBL (European Molecular Biology Laboratory) in Heidelberg, gefolgt von Aufenthalten an der Universität Turku, Finnland (1993 – 1996) und an der Universität von Oxford, England (1994). 1996 habilitierte er sich in Physik an der Universität Heidelberg. 1997 wurde er zum Leiter einer selbständigen Max-Planck-Nachwuchsgruppe am Max-Planck-Institut für Biophysikalische Chemie in Göttingen berufen, wo er seine Forschung zur optischen Mikroskopie jenseits der Beugungsgrenze etablierte. Nach mehreren Rufen in die USA, Großbritannien, Deutschland und Österreich wurde Stefan Hell im Oktober 2002 zum Direktor am Göttinger Max-Planck-Institut berufen. Stefan Hell hat mehr als 300 Originalarbeiten veröffentlicht, die sich vor allem auf das Durchbrechen der von Ernst Abbe 1873 formulierten Beugungsgrenze in der fokussierenden Lichtmikroskopie richten, für das er Pionierarbeit geleistet hat. Seine Arbeiten wurden im Jahr 2014 mit dem Kavlipreis in Nanoscience und dem Nobelpreis für Chemie ausgezeichnet. Seit 2016 ist Hell außerdem Direktor am Max-Planck-Institut für Medizinische Forschung in Heidelberg.

Milena Dimitrova¹, Toni Luge²

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Milena Dimitrova (Bild oben), Toni Luge (Bild unten)¹ Kursleiterin Biologie im Zentrum für Studierendengewinnung und Studienvorbereitung – College an der Brandenburgischen Technischen Universität Cottbus-Senftenberg
² Akademischer Mitarbeiter im mobilen Schülerlabor „Science on Tour“ im Zentrum für Studierendengewinnung und Studienvorbereitung – College an der Brandenburgischen Technischen Universität Cottbus-Senftenberg

Qualitätskontrolle von Gewebe – Histologische Färbung von Knorpelgewebe
In diesem Workshop wird die histologische Färbung als Methode zur Beurteilung von Gewebe vorgestellt. Unter anderem wird sie bei der Herstellung von menschlichem Gewebe im Labor (Tissue Engineering), insbesondere Gelenkknorpelgewebe, zum Monitoring und zur Qualitätskontrolle des Primär- bzw. des gezüchteten Gewebes eingesetzt. Beim Tissue Engineering von Knorpelgewebe wird den Patienten, beispielsweise mit Knorpelschäden nach akuten Verletzungen im Knie oder auch bei degenerativen Knorpelerkrankungen (z. B. Arthrose), zunächst ein kleines Stück Gelenkknorpel entnommen. Daraufhin werden die Knorpelzellen isoliert und in vitro (außerhalb des Organismus) vermehrt. Um wieder körpereigenes Gewebe in den Knorpeldefekt transplantieren zu können, werden anschließend die Zellen im Labor unter besonderen Bedingungen (3D-Kultur) kultiviert, um so durch Selbstaggregation der Zellen Miniknorpelgewebe, sog. Sphäroide, zu generieren.
Als Kursteilnehmerin oder Kursteilnehmer führen Sie nach einer Einführung in das Thema eigenständig eine histologische Färbung mit Safranin O und Lichtgrün SF durch. Für die Färbereihe stellen Sie zunächst eine Vielzahl an Lösungen selbst her bzw. stellen diese in den entsprechenden Färbetubes bereit. Nach dem Versuchsaufbau erhalten Sie auf Objektträgern präparierte und fixierte Gewebeproben tierischen Gelenkknorpels. Durch die Färbung mit Safranin O können Sie die gelenkknorpelspezifischen und funktionstragenden Proteoglykane in der extrazellulären Matrix der Gewebeprobe nachweisen. Mittels des Farbstoffs Lichtgrün SF färben Sie den Knochenanteil des Präparates sowie die kollagenhaltigen Gewebeanteile an. Die Zellkerne der Knorpelzellen in der Gewebeprobe werden mit „Hämalaunlösung (sauer nach Mayer)“ angefärbt und nachgewiesen. Unter dem Mikroskop bewerten Sie schlussendlich die Gewebeprobe.

Zu den Personen
Milena Dimitrova studierte Chemie und Physik auf Lehramt an der Universität „St. Kliment Ohridski“ in Sofia (Bulgarien). Anschließend absolvierte sie das Studium der Biotechnologie und Angewandten Ökologie mit der Spezialisierung Umweltwissenschaften an der TU Dresden. Im Rahmen ihrer Abschlussarbeit beschäftigte sie sich bereits mit den Analyseverfahren speziell im Bereich der Bioanalytik. Seit 2016 ist Milena Dimitrova im Zentrum für Studierendengewinnung und Studienvorbereitung (College) an der BTU Cottbus – Senftenberg als akademische Mitarbeiterin tätig, wo sie studienvorbereitende Angebote im Bereich Biologie konzipiert und betreut.

Toni Luge studierte zunächst Biotechnologie in Jena, bevor er für das Masterstudium in Biotechnologie an die Beuth-Hochschule für Technik in Berlin wechselte. In Berlin arbeitete Toni Luge als studentischer – und von 2012 bis 2015 – als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Max-Planck-Institut für molekulare Genetik. Im Fokus seiner Tätigkeiten standen bioanalytische, genom- und systembiologische Arbeiten. Seit 2016 ist er wissenschaftlicher Mitarbeiter im mobilen Schülerlabor „Science on Tour“ im Zentrum für Studierendengewinnung und Studienvorbereitung – College an der BTU Cottbus-Senftenberg. In Experimentierkursen, die in den Fachräumen der Schulen sowie im Rahmen von Weiterbildungen und Wissenschaftsevents stattfinden, begeistert Toni Luge die Kursteilnehmer für (natur-)wissenschaftliche Themen in den Bereichen Biologie, Chemie und Informatik. Neben der Organisation der Schülerkurse und dem Labormanagement wirkt Toni Luge auch an der Umsetzung neuartiger, schultauglicher Experimente mit, die Themen aus dem Lehr- und Forschungsbereich der Universität aufgreifen.

Prof. Dr. Martin Zwierlein

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Prof. Dr. Martin ZwierleinCenter for Ultracold Atoms, Research Laboratory of Electronics, and Department of Physics, Massachusetts Institute of Technology

Ultrakalte Quantengase als Modell-Materie
In einem Gas aus ultrakalten Atomen, nur einige Milliardstel Grad über dem absoluten Nullpunkt und eine Million mal dünner als Luft, zeigen sich die vielfältigen Zustände der Materie in Reinstform. Starke Wechselwirkungen zwischen den Teilchen lassen das Gas zu einer „perfekten Flüssigkeit“ werden, wie man sie sonst nur bei den höchsten Temperaturen und Dichten in der „Ursuppe“ nach dem Urknall erwartet. Unterhalb einer kritischen Temperatur können sich die Teilchen sogar ohne jegliche Reibung fortbewegen, das Gas wird supraflüssig. Eingesperrt in Kristallen aus Laserlicht bilden die Atome einen künstlichen Festkörper, der isolierende, metallische und auch magnetische Eigenschaften zeigen kann. Mit neuartigen Mikroskopen kann dieses verschiedenartige Verhalten mit Einzelauflösung, Atom für Atom, sichtbar gemacht werden. Ein Ziel der Forschung ist, unser Verständnis der Hochtemperatur-Supraleiter und anderer komplexer Materialien zu verbessern. Dort sind Elektronen ebenso stark wechselwirkend wie die Atome im künstlichen Gitter, was die theoretische Berechnung extrem erschwert. Zum anderen darf man auf die Entdeckung neuer Zustände der Materie hoffen – mit noch ungeahnten Eigenschaften.

Zur Person
Martin Zwierlein studierte Physik an der Universität Bonn und an der Ecole Normale Supérieure in Paris und promovierte 2007 am MIT bei Wolfgang Ketterle über die Beobachtung der Supraflüssigkeit in atomaren Fermi-Gasen. Nach einem postdoc-Aufenthalt an der Universität Mainz wurde er 2007 Assistant Professor am MIT, wo er seit 2013 Professor of Physics ist. Er untersucht stark wechselwirkende Fermi-Gase aus Atomen und Molekülen. Diese Gase zeigen neue Zustände der Materie und eignen sich als ideale Modellsysteme für andere fermionische Systeme wie z.B. Neutronensterne oder Hochtemperatur-Supraleiter. Kern-Ziele der Forschung sind die Untersuchung des Fermi-Hubbard-Modells mit Einzelatomauflösung, neuartige Zustände in Fermi-Gasen mit ungleichen Spin-Dichten und in Gasen aus dipolaren Molekülen.
Er erhielt für seine Forschungen u.a. den Klung-Wilhelmy-Weberbank Preis (2007), die David and Lucile Packard Fellowship (2010), den Presidential Early Career Award for Scientists and Engineers (2010) sowie den I.I. Rabi Prize der American Physical Society (2017).

Tino Kühne¹, Kevin Appelhans², Franziska Grasse³

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Tino Kühne (Bild oben), Kevin Appelhans (Bild mittig) und Franziska Grasse (Bild unten)¹ Koordinator des LernLaborFarbe, Technische Universität Dresden
² Wissenschaftlicher Mitarbeiter im LernLaborFarbe, Technische Universität Dresden
³ Wissenschaftliche Mitarbeiterin im LernLaborFarbe, Technische Universität Dresden

Farbe und Licht – bunt, innovativ, interdisziplinär
Farbe erleben, entdecken und verstehen. Dies ist nicht nur der Grundgedanke des LernLaborFarbe, sondern auch eine Leitidee des Verbundforschungsprojektes des Bundesministeriums für Bildung und Forschung „Farbe als Akteur und Speicher“ (FARBAKS) aus welchem das Lernlabor im Jahr 2015 hervorgegangen ist.
Ziel war und ist es, Forschung und wissenschaftliche Erkenntnisse rund um die Themen Farbe und Licht in die Gesellschaft zu transferieren. Für die Fakultät Erziehungswissenschaften sind dabei (Vor-)Schüler und Auszubildende unterschiedlicher Fachrichtungen eine besonders spannende Zielgruppe. So unterstützt das LernLaborFarbe den Transfer von Inhalten aus der Wissenschaft in die Köpfe von Heranwachsenden und deren Bezugspersonen. Dabei arbeitet das Lernlabor eng mit der Lehramtsausbildung in Chemie, Physik und weiteren Natur-, Gesellschafts- und Sprachwissenschaften zusammen. So entwickeln Studenten im Rahmen der Ausbildung beispielsweise zielgruppenspezifische Projektkonzepte rund um die Themen Farbe und Licht, welche dann im LernLaborFarbe mit Schülerinnen und Schülern durchgeführt und evaluiert werden.
Im Rahmen des Workshops sollen unterschiedliche Projekte vorgestellt und deren Potentiale bezogen vor allem auf fächerübergreifenden (interdisziplinären) Unterricht diskutiert werden. Dabei stehen experimentelle Zugänge zu den Problemstellungen im Vordergrund. Anhand ausgewählter (schulnaher) Experimente soll eine Sensibilisierung für komplexe interdisziplinäre Fragestellungen aus der Wissenschaft erfolgen. Neben nasschemischen Versuchen stehen dabei auch analytische Verfahren im Mittelpunkt.

Zu den Personen
Tino Kühne hat, nach seiner Ausbildung zum Chemielaboranten und einer langjährigen Tätigkeit am Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e. V., Mathematik und Chemie auf Lehramt an der TU Dresden studiert. Nach seinem Abschluss wurde er als Lehrkraft an der TU Dresden angestellt und bildet sowohl die Lehramtsstudenten in der Beruflichen Fachrichtung Labor- und Prozesstechnik, Didaktik der Chemie sowie der Grundschulpädagogik Fach Werken aus. Im Rahmen dieser Tätigkeiten betreut und koordiniert er das LernLaborFarbe der Technischen Universität Dresden sowie Erzieher- und Lehrerfortbildungen mit dem Schwerpunkt Farbe und Licht.

Kevin Appelhans hat Mathematik und Chemie auf Lehramt an der TU Dresden studiert. Bereits während des Studiums erfolgte eine Anstellung im LernLaborFarbe, welche er auch nach seinem Studium fortsetzt. Im Rahmen dieser Tätigkeit entwickelt und evaluiert er Projektkonzepte, betreut Schülergruppen und übernimmt organisatorische Aufgaben. Weiterhin ist er als Dozent in unterschiedlichen Schulen tätig.

Franziska Grasse befindet sich in der abschließenden Phase ihres Lehramtsstudiums für Mathematik und Physik an der TU Dresden. Seit Anfang des Jahres ist sie im LernLaborFarbe angestellt und bringt die physikalischen Aspekte zu Farbe und Licht bei der Entwicklung neuer Projekte ein. Zu ihren Aufgaben gehören zudem die Vorbereitung und Betreuung der Schülergruppen.

Dr. Christina Walther¹, Thomas Kaiser²

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Dr. Christina Walther (Bild oben) und Thomas Kaiser (Bild unten)¹ Schülerforschungszentrum Jena, witelo e.V.
² Schülerforschungszentrum Gera, Abbe Center of Photonics, FSU Jena

Grätzelzellen: Pflanzenfarbstoffe für die Energiegewinnung
Die von Michael Grätzel entwickelte Solarzelle nutzt ein der Photosynthese ähnliches Prinzip: Energiekonservierung durch Pflanzenfarbstoffe.
In dem Workshop erfolgt eine kurze theoretische Einführung zu Aufbau und Funktions-weise von Grätzelzellen. Anschließend können die Teilnehmer selbst eine solche Pflanzen-solarzelle herstellen und auf ihre Funktion und Leistungsfähigkeit testen.
Der Workshop umfasst Inhalte aus Physik, Biologie und Chemie und ist daher gut für den Einsatz im fachübergreifenden Unterricht geeignet.

Zu den Personen
Dr. Christina Walther studierte Biochemie in Leipzig und Cork (Irland). Nach der Promotion 2002 begann sie, im Bereich der naturwissenschaftlichen Früherziehung Konzepte und Angebote für Experimentierkurse und Fortbildungen zu entwickeln. Bei der Imaginata Jena und als wissenschaftliche Mitarbeiterin am Lehrstuhl für Schulpädagogik und Schul-entwicklung der FSU Jena übernahm sie 2007 die pädagogische Betreuung des Imaginata-Stationenparks, wo sie u.a. Workshops und unterrichtsbegleitende Angebote konzipierte. Seit 2012 ist sie Koordinatorin des Netzwerks wissenschaftlich-technischer Lernorte in Jena (witelo) und seit 2016 Geschäftsführerin des witelo e.V. und Projektleiterin des Schülerfor-schungszentrums Jena.

Thomas Kaiser studierte Physik an der Friedrich-Schiller-Universität in Jena mit Nebenfach Astrophysik und Informatik. In seiner Diplomarbeit beschäftigte er sich mit optischer Fasermesstechnik auf Basis digitaler holografischer Verfahren. Seit 2009 ist er wissen-schaftlicher Mitarbeiter am Institut für Angewandte Physik, das jetzt zum Abbe Center of Photonics gehört. In der Arbeitsgruppe Nanooptik manipuliert er Licht auf Größenskalen, die viel kleiner sind als dessen Wellenlänge. Seit 2016 leitet er auch das Schülerfor-schungszentrum Gera und hat viel Freude dabei, Schülern in Ostthüringen Naturwissen-schaften zu vermitteln.

Dr. Uta Bilow¹, Birgit Schneider², Steffen Turkat³

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Dr. Uta Bilow (Bild oben), Birgit Schneider (Bild mittig) und Steffen Turkat (Bild unten)¹ Leiterin der Arbeitsgruppe Wissenschaftsvermittlung am Institut für Kern- und Teilchenphysik, TU Dresden
² Wissenschaftliche Mitarbeiterin in der Arbeitsgruppe Kernphysik am Institut für Kern- und Teilchenphysik, TU Dresden
³ Wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Arbeitsgruppe Kernphysik am Institut für Kern- und Teilchenphysik, TU Dresden

Vom Higgs-Boson zur Kosmischen Strahlung – Experimente für Schüler
Im „Netzwerk Teilchenwelt“ haben sich 24 Forschungsinstitute aus ganz Deutschland und das CERN zusammengeschlossen, um Jugendlichen im Alter von 15 bis 19 Jahren und ihren Lehrkräften einen Einblick in die aktuelle Forschung der Elementarteilchenphysik und der Astroteilchenphysik zu geben.
Im Workshop erfahren die Teilnehmer/-innen mehr über kosmische Strahlung, ihre Entdeckung und die aktuelle Forschung in der Astroteilchenphysik. Im zweiten Teil dieses Workshops bauen die Teilnehmer/innen eine Nebelkammer, in der bereits nach wenigen Minuten die kosmischen Teilchen sichtbar werden. Außerdem werden noch weitere Schüler-Experimente vorgestellt, welche die Teilnehmer/-innen kostenlos für den Unterricht beim Netzwerk Teilchenwelt ausleihen können.

Zu den Personen
Uta Bilow hat Chemie in Bonn studiert. Schon während der Promotion begann sie, als Freie Wissenschaftsjournalistin zu arbeiten. Seit 2008 begeistert sie sich zudem für Teilchenphysik. Neben ihren Aufgaben in der Projektleitung koordiniert sie an der TU Dresden das Schülerforschungsprogramm International Masterclasses, das weltweit vertretene Schwesterprogramm von Netzwerk Teilchenwelt, und ist in der International Particle Physics Outreach Group (IPPOG) aktiv.

Birgit Schneider studierte an der TU Dresden Physik und entschied sich bereits früh für das Fachgebiet der Kern-und Teilchenphysik. Ihre Diplomarbeit fertigte sie im Institut für Kern- und Teilchenphysik an der TU Dresden im Bereich der Neutrinophysik an. Aktuell promoviert sie am gleichen Institut und arbeitet dabei mit an dem Großexperiment GERDA, welches sich im italienischen Gran-Sasso-Labor befindet. In der Wissenschaftsvermittlung ist sie bei den „Highlights der Physik“ 2013 in Wuppertal erstmals tätig gewesen und ist kurze Zeit später als Vermittlerin dem Netzwerk Teilchenwelt beigetreten. Seitdem führt sie regelmäßig Masterclasses für Lehrkräfte und Schüler im Bereich der Astroteilchenphysik durch, was Experimente mit kosmischer Strahlung sowie deren Auswertung beinhaltet.

Steffen Turkat studierte Physik mit dem Schwerpunkt Kern- und Teilchenphysik an der Technischen Universität in Dresden. Im Laufe seiner Masterarbeit forschte er auf dem Gebiet der Neutrinophysik und der Neutronenaktivierung für das kanadische SNO+-Experiment, den Nachfolger des 2015 durch den Physik-Nobelpreis bekannt gewordenen SNO-Experiments. Seit Anfang 2017 beschäftigt er sich im Rahmen seiner Dissertation mit dem primordialen Lithiumproblem der Astrophysik. Nebenbei engagiert er sich im Netzwerk Teilchenwelt für Weiterbildungen von Lehrern und Schülern zu den Themen Kosmologie und Teilchenphysik.

Prof. Dr. Thomas Heldt

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Prof. Dr. Thomas HeldtMassachusetts Institute of Technology, Cambridge, USA

Mathematische Physiologie und Medizinische Elektronik für die Neurointensivmedizin
Enorme Datenmengen werden täglich von Patienten in der Intensivmedizin erhoben. Zeitreihen wie das Elektrokardiogramm, der arterielle Blutdruck oder etwa der intrakranielle Druck werden oft kontinuierlich gemessen, auf einem Bildschirm in Echtzeit dargestellt und rudimentär analysiert. Diese Messdaten werden allerdings oft nur für kurze Zeit gespeichert und nicht weiter systematisch verarbeitet. Die Fülle der erhobenen Daten ermöglicht neue Analysemethoden, die – basierend auf einem Verständnis der relevanten physiologischen Zusammenhänge – verbesserte Patientenüberwachung erlaubt.

In diesem Vortrag wird versucht, den Vorteil der integrierten Datenanalyse der multimodalen klinischen Messreihen zu veranschaulichen. Als konkretes Beispiel aus der Neurointensivmedizin wird unter anderem die modellbasierte minimalinvasive Schätzung des intrakraniellen Drucks angeführt. Die Methodik verspricht nicht nur eine verbesserte Patientenüberwachung. Sie motiviert auch Erneuerungen in der Medizintechnik, basiert auf der Miniaturisierung der modernen integrierten Elektronik und illustriert das synergistische Zusammenspiel der modellgestützten Datenanalyse und der Entwicklung neuer Sensortechnologie. Die angeführte Methodik hat großes Verallgemeinerungspotential mit Anwendung in diversen Teilbereichen der Medizin.

Zur Person
Thomas Heldt begann seine Studien der Physik und Medizin an der Johannes-Gutenberg-Universität Mainz. Er studierte Physik an der Yale University in New Haven (USA) und promovierte am Massachusetts Institute of Technology (MIT) in dem interdisziplinären Studiengang der Medizinischen Physik des MIT und der Harvard Medical School. Er wurde 2013 als Professor für Elektro- und Biomedizinische Technik an das MIT berufen, wo er dem Institute for Medical Engineering and Science (IMES) und dem Department of Electrical Engineering and Computer Science angehört.

In seiner Forschungstätigkeit beschäftigt sich Thomas Heldt mit der mathematischen Modellierung physiologischer Prozesse und deren Anwendung in der computergestützten Intensiv- und Notfallmedizin, speziell in der Neurointensivmedizin und der Neonatologie. Im Rahmen des MIT Medical Electronic Device Realization Center interessiert ihn auch die Anwendung der integrierten Elektronik in der Patientenüberwachung zur Verbesserung der Diagnose und Therapie von Hirnkrankheiten.

Thomas Heldt war Stipendiat der Studienstiftung des deutschen Volkes und der Gottlieb-Daimler- und Karl Benz-Stiftung. Für seine Tätigkeit in der biomedizinischen Forschung erhielt er u. A. den Klee-Preis der Stiftung Familie Klee (Frankfurt a.M.), den „Most Innovative Research Award“ der Consortia for Improving Medicine with Innovation and Technology (USA) und wurde zum Leonard and Isabelle Goldenson Fellow der Harvard Medical School ernannt. Seine Lehrtätigkeit am MIT wurde mit dem 2016 Louis D. Smullin Award for Teaching Excellence ausgezeichnet.