CityScienceLab, HafenCity Universität, Hamburg
City Scopes – Städtische Zukünfte interaktiv modellieren
Neue Wege für die Planung von und die Kommunikation über Städte zu entwickeln, ist eine der Aufgaben, die sich das CityScienceLab an der HafenCity Universität Hamburg (HCU), eine Kooperation mit dem MIT Media Lab, gesetzt hat. Zentraler Bestandteil der Arbeit des CityScienceLab sind City Scopes, interaktive, datengesteuerte 3-D-Stadtmodelle, mittels derer städtische Szenarien modelliert und simuliert werden.
Im Workshop lernen die Teilnehmerinnen und Teilnehmer die Arbeit mit City Scopes kennen: Nach einer Einführung über die Funktionalitäten folgt im Fast-forward-Modus eine exemplarische Modellierung, welche sowohl die Datenerfassung als auch Visualisierungsmöglichkeiten umfasst. Abschließend werden am Beispiel einer bestehenden Modellierung die Möglichkeiten partizipativer Stadtplanung durch den Einsatz von City Scopes erlebbar gemacht.
Zu den Personen
Nina Hälker ist wissenschaftliche Mitarbeiterin am CityScienceLab der HafenCity Universität Hamburg, einer Kooperation mit dem MIT Media Lab in Cambridge, USA. Sie hat einen Masterabschluss „Next Media“ des Departments Informatik der Hochschule für angewandte Wissenschaften in Hamburg (HAW) und hat zuvor Lehramt an berufsbildenden Schulen in Lüneburg sowie Sozialwissenschaften in Oldenburg studiert. Ihre Arbeit konzentriert sich auf Stadtforschung an der Schnittstelle von Sozialwissenschaften und Informatik.
Tobias Holtz studierte Architektur an der RWTH Aachen und Stadtplanung an der HafenCity Universität Hamburg (HCU) und an der Istanbul Teknik Üniversitesi. Seit seinem Bachelorabschluss vor zwei Jahren absolviert Tobias Holtz das Masterprogramm Stadtplanung an der HCU. Von Oktober 2014 bis September 2015 war er als Tutor im Studiengang Kultur der Metropole sowie in den Arbeitsbereichen Stadt- und Regionalökonomie und Stadt- und Regionalsoziologie tätig. Seit Juli 2015 arbeitet Tobias Holtz als studentische Hilfskraft im CityScienceLab. Zusammen mit Ira Winder vom MIT hat er den interdisziplinären Workshop zum Bau des ersten CityScopes für Hamburg entwickelt und geleitet.
MARUM – Zentrum für marine Umweltwissenschaften, Universität Bremen
Leben im Untergrund der Tiefsee – die tiefe Biosphäre
Wissenschaftler sind erst in den letzten Jahrzehnten durch wissenschaftliche Bohrungen in den Untergrund der Tiefsee auf sie gestoßen: die Tiefe Biosphäre beschreibt ein riesiges mikrobielles Ökosystem unter dem Meeresboden, das sich je nach geographischer Lage bis mehrere Kilometer in den Untergrund erstreckt. Abschätzungen auf Basis der Zellkonzentrationen suggerieren, dass dieses Ökosystem mindestens so viel Biomasse beherbergt wie der gesamte Ozean. Als Energie- und Nahrungsquelle dient entweder das ursprünglich aus der Photosynthese stammende organische Material abgestorbener Meeresbewohner, das in Sedimenten abgelagert wird, oder Substrate die durch geologisch angetriebene Gesteins-Wasser gebildet werden. Viele Fragen bleiben unbeantwortet und sind daher im Fokus aktueller internationaler Großprojekte wie dem International Ocean Discovery Program, das mit Hilfe großer Bohrschiffe dieses riesige Habitat unter die Lupe nehmen. Welche Organismen leben dort und welche biogeochemischen Prozesse betreiben diese? Welche Wechselwirkungen existieren zwischen der Tiefen Biosphäre und den Lebensräumen an Land und im Ozean? Welche Faktoren begrenzen die vertikale Ausdehnung mikrobiellen Lebens und definieren die unteren Grenzen der bewohnbaren Zone unserer Erde? Anhand von Beispielen aus aktuellen Projekten werde ich erste Antworten auf einige dieser Fragen aufzeigen. Einen Schwerpunkt werde ich dabei auf die mit 2,5 km bisher tiefste jemals durchgeführte Probenahme aus dem Untergrund des Ozeans setzen und dabei die Indizien auf mikrobielles Leben in diesen großen Tiefen beleuchten.
Zur Person
Kai-Uwe Hinrichs verbindet in seinen Forschungen die Geochemie mit der Mikrobiologie. Er interessiert sich vor allem dafür, wie bestimmte Mikroorganismen den Kohlenstoffkreislauf beeinflussen und welche Auswirkungen diese Prozesse auf unseren Planeten haben. Schon früh konnte Hinrichs zeigen, dass die tiefe Biosphäre des Ozeans von Archaeen belebt ist, die nicht nur an der Bildung von Methan, sondern auch an bis dahin kaum erforschten Bildungsprozessen komplexerer Kohlenwasserstoffe wie Ethan und Propan beteiligt sind. Bereits hier wandte Hinrichs eine selbstentwickelte Methode an, bestimmte organische Moleküle – sogenannte Biomarker – in geologischen Umweltproben zu untersuchen, um mikrobielle Prozesse zu identifizieren und zu quantifizieren. In weiteren Arbeiten befasst er sich mit Massensterben von Organismen, evolutionären Nischen und Archaebakterien, was über die Biogeochemie hinaus auch für die Evolutionsbiologie und die Forschung nach dem Ursprung des Lebens von Bedeutung ist.
Von Hause aus Chemiker, spezialisierte sich Kai-Uwe Hinrichs mit seiner Diplomarbeit in Oldenburg auf die Organische Geochemie, in der er auch promovierte. Seinen späteren Forschungsschwerpunkten wandte er sich erstmals als Postdoktorand am weltberühmten Ozeanographischen Forschungsinstitut von Woods Hole/USA zu, wo er anschließend auch als Assistenzprofessor tätig war, bevor er 2002 an die Universität Bremen berufen wurde. Dort ist er neben seiner Professur am Department für Geowissenschaften auch maßgeblich am Bremer Forschungszentrum und Exzellenzcluster MARUM beteiligt. Zuletzt erhielt Hinrichs einen der begehrten „Advanced Grants“ des European Research Council.
Leiterin des CityScienceLab, HafenCity Universität, Hamburg
Finding Places – Bürgerbeteiligung anhand digitaler Stadtmodelle
Wenn größere urbane Transformationen (wie z.B. Bau- oder Umbauvorhaben) anstehen, möchten die Bürgerinnen und Bürger dazu befragt werden. Stadtplanung „von oben“ steht mehr und mehr in der Kritik, stattdessen möchte eine informierte Bürger- oder Nachbarschaft Entscheide mitgestalten. Digitale Tools liefern gute Möglichkeiten, Bürgerbeteiligung neu zu organisieren und Bürgerinnen und Bürger einzuladen um mitzudiskutieren.
Im City Science Lab an der HafenCity Universität wurde von Mai bis Septemer 2016 das Projekt „Finding Places – Hamburg sucht Flächen für Flüchtlingsunterkünfte“ in Kooperation mit dem MIT Medea Lab durchgeführt. Von den 60 000 Flüchtlingen, die in Hamburg leben, sind viele immer noch nicht optimal untergebracht. Es ging im Projekt darum, auf dem Stadtgebiet Hamburg Flächen zu identifizieren, auf denen neue temporäre Unterkünfte gebaut werden können. Die Hamburgerinnen und Hamburger kennen ihre Stadt am besten. In Workshops konnten an einem interaktiven Stadtmodell alle öffentlichen Flächen diskutiert und geeignete Flächen vorgeschlagen werden. In meinem Vortrag stelle ich das datenbasierte Stadtmodell vor und berichte von den Ergebnissen und den Atmosphären in den Workshops.
Zur Person
Gesa Ziemer ist Professorin für Kulturtheorie und kulturelle Praxis (im Bereich Kultur der Metropole) und Vizepräsidentin Forschung an der HafenCity Universität Hamburg. Seit 2015 leitet sie das City Science Lab, eine Kooperation zum Thema Zukunft der Stadt mit dem MIT Media Lab in Boston. Sie ist Sprecherin des Graduiertenkollegs „Performing Citizenship“.
Regelmäßige Gastlehre hält sie an der Hochschule für Design und Kunst Luzern. Sie ist Mitglied in den Beiräten Böll-Stiftung umdenken, Hochschule für Kunst und Design Luzern, Urbane Künste Ruhr und im Kuratorium Choereografisches Zentrum PACT Zollverein Essen.
Schülerlabor Quantensprung, Helmholtz-Zentrum für Material- und Küstenforschung, Geesthacht
Erneuerbare Energien praktisch erfahren – Wasserstoff und Brennstoffzelle
„Ich glaube, dass Wasser eines Tages als Brennstoff dienen wird.“
Bereits 1875 ließ der französische Schriftsteller Jules Verne auf der „Nautilus“ den amerikanischen Ingenieur Cyrus Smith diesen Satz sagen.
Wir wissen heute, dass Wasser kein Brennstoff ist, aber man daraus den Brennstoff „Wasserstoff“ erzeugen kann. Eine Problematik der erneuerbaren Energien, wie Wind- und Solarenergie, ist ihre nicht ständige Verfügbarkeit. In diesem Workshop wird Wasserstoff als mögliches Speichermedium vorgestellt. In unterschiedlichen Experimenten werden Wasserstoff und Sauerstoff aus Wasser per Elektrolyse mit Solarenergie gewonnen, gemessen und nachgewiesen. Mit dem Einsatz der Brennstoffzelle werden die Teilnehmer selbst eine Umwandlungskette von der Erzeugung und Speicherung des Wasserstoffs bis zur Umsetzung in elektrische Energie aufbauen. Das Helmholtz-Zentrum Geesthacht erforscht unter anderem Metallhydride als Speichermöglichkeit für Wasserstoff. Das Schülerlabor Quantensprung vom Helmholtz-Zentrum Geesthacht existiert seit 2002 und bietet jährlich ca. 150 Experimentiertage ab Jahrgangsstufe 10 mit diesem Thema an.
Zu den Personen
Im Schülerlabor Quantensprung vom Helmholtz-Zentrum Geesthacht verstehen wir uns als Team, die an einem authentischen Lernort die aktuellen Forschungsfelder in Experimentiertagen den Teilnehmern näher bringen.
Dr. Sabine Mendach studierte an der Universität Hamburg Chemie und schloss ihr Studium mit einer Diplomarbeit im Bereich Toxikologie ab. Nach erfolgreicher Promotion am Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf folgte eine mehrjährige wissenschaftliche Tätigkeit in der Funktion einer Projektleiterin (Postdoc) auf dem Gebiet der biochemischen Endokrinologie. Seit 2005 ist Frau Dr. Mendach als wissenschaftliche Mitarbeiterin am Helmholtz-Zentrum Geesthacht im Bereich Nachwuchsförderung beschäftigt und hat seit 2014 die Leitung des Schülerlabors Quantensprung übernommen.
Natalya Grohn wurde in der Ukraine geboren. Sie studierte Chemie an der staatlichen I.I.Metschnikow-Universität Odessa, (Diplom-Chemiker, Lehrer an Hoch- und Oberschulen). Danach folgten zwölf Jahre der schulischen Praxis. Seit 2014 ist sie pädagogisch-wissenschaftliche Mitarbeiterin in dem Schülerlabor Quantensprung vom Helmholtz Zentrum Geesthacht.
Birte Cirotzki studierte an der Universität Hamburg Lehramt (Biologie und Chemie). Während ihrer Schul- und Studienlaufbahn war sie als Exchangestudent ein Jahr in den USA, machte ein halbes Jahr Studienerfahrungen in Argentinien und recherchierte für ihre Examensarbeit in Venezuela. Nach ihrem Referendariat in Lüneburg unterrichtete sie an der Alfred Nobel Schule in Geesthacht. Während dieser Zeit war sie Fachbereichsleiterin für Chemie, entwickelte in einer CHik-Arbeitsgruppe („Chemie im Kontext“) neue Unterrichtskonzepte und arbeitete in der Lehrerfortbildung mehrere Jahre als SINUS-Set-Koordinatorin („Steigerung der Effizienz des mathematisch-naturwissenschaftlichen Unterrichts“). Seit Anfang 2016 unterstützt Frau Cirotzki als abgeordnete Lehrerin das Schülerlabor Quantensprung.
¹ Leiterin des Schülerlabors physik.begreifen, DESY, Hamburg
² Wissenschaftliche Mitarbeiterin im Schülerlabor physik.begreifen, DESY, Hamburg
Flashmotion – or: How to Speed up Your Camera
Mit „Flashmotion“ wird die in der Spektroskopie genutzte Pump-Probe-Technik zur Messung ultraschneller Prozesse mit kurzen Laserpulsen in die Welt der Fotografie übertragen. Die Anwender von „Flashmotion“ können mit einfachen Mitteln und der eigenen Kamera eine auch bei DESY und am European XFEL wichtige Experimentiertechnik anwenden und erleben.
In diesem Workshop wird die „Flashmotion-Technik“, mit der sich Zeitlupenfilme mit bis zu 1000 fps drehen lassen, vorgestellt und aufgebaut. Exemplarisch wird der freie Fall einer Kugel gefilmt und untersucht.
Zu den Personen
Nach dem Studium der Physik und der Arbeit als wissenschaftliche Mitarbeiterin im Helmholtz-Zentrum Geesthacht leitet Karen Ong seit 2006 in Hamburg das DESY-Schülerlabor physik.begreifen. Zu vielfältigen physikalischen Themen entwickelt sie Experimente und Konzepte für eintägige Praktika, an denen Schulklassen von der 4. bis zur 13. Stufe teilnehmen können. Ein wichtiges Ziel der Arbeit ist, bei Kindern und Jugendlichen über das eigenständige Experimentieren im Schülerlabor Interesse an der Physik zu wecken und zu fördern.
Kim Susan Petersen studierte ebenfalls Physik an der Universität Hamburg. Anschließend war sie als Praktikantin beim Webportal „Welt der Physik“ tätig. Seit 2014 arbeitet sie als wissenschaftliche Mitarbeiterin im DESY-Schülerlabor physik.begreifen.
Direktor am Max-Planck-Institut für Kolloid- und Oberflächenchemie, Potsdam
Impfstoffe aus Zucker
Zuckermoleküle bedecken alle Zellen des menschlichen Körpers und spielen eine wesentliche Rolle bei der molekularen Erkennung von Zelloberflächen und damit bei Infektionen, Immunreaktionen und Krebsmetastasen. Somit können komplexe Zucker auch für die Impfstoffentwicklung dienen. Bis vor kurzem fehlte allerdings eine schnelle chemische Synthesemethode, um klar definierte Zuckermoleküle in größeren Mengen herzustellen und sie damit für die biologische, pharmazeutische und medizinische Forschung einzusetzen. Mit den ersten Syntheseautomaten können nun langkettige Zucker hergestellt werden. Mit der automatisierten Kohlenhydratsynthese wurden die Voraussetzungen für die Weiter- und Neuentwicklung von zuckerbasierten Medikamenten und Impfstoffen geschaffen.
Aktuell forschen Peter Seeberger und sein Team am Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung an verschiedenen synthetisch hergestellten Mehrfachzuckern. Für diagnostische Anwendungen bringen die Forscher mit einem Tintenstrahldrucker kleinste Mengen der synthetisch hergestellten Moleküle auf eine Oberfläche auf. Wenige Mikroliter Blut werden für einige Minuten mit dem Chip in Kontakt gebracht. Nach kurzem Abwaschen der Probe lassen sich die in ihr enthaltenen Antikörper, die teilweise auf den Zucker-Chips kleben geblieben sind, mit speziellen Farbstoffen erkennen. Diese Methode erlaubt es, Tausende menschlicher Seren zu untersuchen und Antikörper zu erhalten.
Ein Syntheseautomat erlaubt mittlerweile die Herstellung eines Mehrfachzuckers in Stunden an Stelle von Wochen, indem chemisch hergestellte Zucker die aus Bakterienkulturen isolierten Polysaccharide ersetzen. Welche Chance bietet diese Technik auch zum Beispiel in Hinsicht auf die Zunahme von antibiotikaresistenten bakteriellen Krankheitserregern?!
Zur Person
Peter H. Seeberger (geb. 1966) studierte Chemie an der Universität Erlangen-Nürnberg und promovierte in Biochemie an der University of Colorado.
Nach einem Postdocaufenthalt am Sloan-Kettering Institute for Cancer Research in New York City wurde er 1998 Assistant Professor und 2002 Firmenich Associate Professor of Chemistry am MIT in Cambridge, USA. Von 2003 bis 2008 war er Professor an der ETH Zürich. Seit 2009 ist Peter H. Seeberger Direktor am Max-Planck Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung in Potsdam sowie Professor für Organische Chemie an der Freien Universität Berlin. Ferner ist Prof. Seeberger seit 2003 Affiliate Professor am Burnham Institute in LA Jolla, USA. Seine Arbeitsgruppe forscht im Grenzgebiet von Chemie und Biologie. Neben Untersuchungen zu neuen Techniken in der Synthese (u.a. Mikroreaktoren), neuen Synthesemethoden, der Totalsynthese biologisch aktiver Verbindungen, stehen biologische Arbeiten zur Aufschlüsselung von Signalübertragung, Immunologie und die Entwicklung von Impfstoffen im Vordergrund. Ein Malariaimpfstoffkandidat aus seinem Labor steht nun kurz vor der klinischen Entwicklung.
Professor Seebergers Forschung ist in über 190 wissenschaftlichen Artikeln, zwei Büchern, 15 Patenten und in über 370 eingeladenen Vorträgen dokumentiert. Unter anderem wurde das Seeberger-Labor mit folgenden Preisen ausgezeichnet: Arthur C. Cope Young Scholar and Horace B. Isbell Awards von der American Chemical Society (2003) und der Otto-Klung Weberbank Preis für Chemie (2004). 2007 erhielt Prof. Seeberger die Havinga Medaille, die Yoshimasa Hirata Gold Medaille und den mit 750.000 Euro dotierten Körber-Preis für die Europäische Wissenschaft. Sowohl 2007 und 2008 wurde Professor Seeberger von der Schweizer Illustrierten zu den “100 wichtigsten Schweizern“ gewählt. Zudem erhielt er 2008 den UCB-Ehrlich Preis für Exzellenz in der Medizinalchemie sowie den Karl-Heinz Beckurts Preis. Ferner wurde ihm 2009 der Claude S. Hudson Award für Kohlenhydratchemie von der American Chemical Society überreicht.
Peter H. Seeberger ist der Chefredakteur des Beilstein Journal of Organic Chemistry und gehört dem Beirat zwölf wissenschaftlicher Journale an. Er ist ein Gründungsmitglied des Stiftungsrats der Tesfa-Ilg Stiftung “Hoffnung für Afrika”, die sich um verbesserte Gesundheitsvorsorge in Afrika bemüht. Professor Seeberger ist ein Berater für mehrere Firmen und gehört dem wissenschaftlichen Beirat mehrerer Unternehmen an. Er war Jahrespräsident der Schweizer Akademie der Naturwissenschaften im Jahr 2006.
Die Forschung im Seeberger-Labor führte zur Gründung von zwei Unternehmen: Ancora Pharmaceuticals (gegründet 2002, Medford, USA) entwickelt derzeit verschiedene Impfstoffkandidaten, während i2chem Mikroreaktors für chemische Anwendungen kommerzialisiert.
Schülerlabor SCOLAB, Hamburger Großmarkt, Hamburg
E-Nummern & Co.
Gesunde Ernährung ist in den Lehrplänen aller Bundesländer und Schulformen zu finden, das Thema Lebensmittelzusatzstoffe selber auch im Bereich von Sek. II. Der E-Nummern-Kurs vereint beide Aspekte und greift zusätzlich auch noch die Sinneswahrnehmungen beim Essen auf, also wichtige biologische Phänomene. Gustatorik – Olfaktorik – Optik, aber auch Haptik und Akustik sind alles Komponenten, die für die Geschmacksgebung relevant sind und werden im Einzelnen und im Zusammenwirken betrachtet.
Der Workshop gibt einen Einblick in das Feld der Lebensmittelzusatzstoffe mit den wichtigsten Informationen und gesetzlichem Hintergrund sowie Experimenten, Mix- und Kochversuchen, um die Geschmacksgebung in Fertig-Lebensmitteln zu erfahren und den Einsatz und die Wirkung ausgewählter E-Nummern zu erleben.
Die benötigten Materialien kommen aus dem Lebensmittelbereich und sind einfach und kostengünstig zu beschaffen. Die Versuche sind für kleine Gruppen (zwei bis vier Personen) konzipiert und für Sek. I und II geeignet. Das Ganze wird abgerundet durch ein Skript mit Theorie und Versuchsanleitungen.
Zur Person
Dr. Kerstin Filipzik studierte Chemie und promovierte am Lehrstuhl Makromolekulare Chemie an der Universität Siegen. Nach einigen Jahren als wissenschaftliche Mitarbeiterin an der Universität Siegen und als Unternehmensberaterin ist sie seit 2010 alleinverantwortliche Koordinatorin und Dozentin für das SCOLAB. In diesem Rahmen entwickelt und leitet sie u.a. die Kurse, organisiert Lehrerfortbildungen und führt die Zusammenarbeit mit dem Hamburger Großmarktmanagement oder dem Zusatzstoffmuseum. Daneben ist Dr. Filipzik in verschiedene freiberufliche Projekte involviert, z.B. bei der Schulung chilenischer Lehrer oder der Entwicklung von Experimentalprogrammen und Wissensmodulen für den Schulunterricht.
Massachusetts Institute of Technology, Cambridge (USA)
Mathematische Modellierung weicher und biologischer Materie – von „smarten“ Golfbällen zur embryonalen Strukturbildung
Ein zentrales Thema unserer Forschung ist die Entwicklung quantitativer mathematischer Modelle zur Beschreibung und Vorhersage komplexer Strukturbildungsvorgänge in weichen Materialien und multizellulären Modellorganismen. Dieses Ziel verfolgen wir in enger Zusammenarbeit mit Experimentalphysikern und Biologen in den USA, Grossbritannien und Deutschland. Von besonderem Interesse ist dabei die Entwicklung vielseitig einsetzbarer analytischer und numerischer Methoden, die es erlauben, oberflächlich sehr verschieden erscheinende Phänomene mittels ähnlicher mathematischer Gleichungen zu beschreiben. Wesentliche Voraussetzung für die erfolgreiche Umsetzung dieses Vorhabens ist die Identifizierung „universeller“ physikalischer oder biologischer Prinzipien, die sich mathematisch sinnvoll and effektiv erfassen lassen. In diesem Vortrag werde ich versuchen, die zugrundeliegenden allgemeinen Ideen und Konzepte anhand einiger konkreter Beispiele aus unserer derzeitigen Forschungsarbeit zu veranschaulichen. So werden wir sehen, dass sich Molekülbewegungen in Flüssigkeiten, Aktienkurse und bakterielle Dynamik in Biofilmen durch eng verwandte Gleichungen modellieren lassen und dass die Untersuchung von Mustern auf der Oberfläche von gekrümmten doppelschichtigen elastischen Materialien hilfreiche Einsichten in die mathematische Beschreibung von Strukturbildungsprozessen in der Embryonalentwicklung liefern kann. Im letzten Teil werde ich noch kurz auf zukünftige Herausforderungen in der mathematischen Datenanalyse eingehen, die sich aus kürzlich erzielten experimentellen Fortschritten im Bereich der Mikrofluidik und Zellbiologie ergeben.
Zur Person
Jörn Dunkel studierte Physik und Mathematik an der Humboldt-Universität zu Berlin. Er promovierte im Jahr 2008 am Institut für Physik der Universität Augsburg bei Peter Hänggi. Er forschte bei Julia Yeomans am Rudolf Peierls Centre for Theoretical Physics der Universität Oxford und bei Ray Goldstein am Department of Applied Mathematics and Theoretical Physics der Universität Cambridge. Er wurde 2013 als Professor für Physikalisch-Angewandte Mathematik ans MIT in Cambridge (USA) berufen.
In seiner Forschungstätigkeit beschäftigt sich Jörn Dunkel mit dem kollektiven Verhalten von Mikroorganismen, den Ordnungsprinzipien in Biofilmen, der Musterbildung und topologischen Defekte in heterogenen elastischen Materialien, Strukturbildungsprozessen in der Embryonalentwicklung und nichtlinearer Dynamik, stochastischen Prozessen und hydrodynamischen Kontinuumsmodellen.
Jörn Dunkel war Stipendiat der Studienstiftung des deutschen Volkes, er erhielt den Humboldt-Preis und den Lise-Meitner-Preis der Humboldt-Universität zu Berlin, den Erich-Krautz-Preis der Universität Augsburg, den Gustav-Hertz-Preis der Deutschen Physikalischen Gesellschaft und den Edmund F. Kelly Research Award des MIT.
Direktor am Max-Planck-Institut für Meteorologie, Hamburg
„Vorhersagen sind schwierig…“ – Möglichkeiten und Grenzen von Klimamodellen
Besonders schwierig sind Vorhersagen über eine Zukunft jenseits des menschlichen Erfahrungshorizonts, und um solche handelt es sich, wenn wir den Klimawandel bis zum Ende des 21. Jahrhunderts betrachten. Wir müssen uns dabei auf höchst abstrakte Werkzeuge verlassen, nämlich auf Klimamodelle. Dieser Vortrag wird die Möglichkeiten und Grenzen von Klimamodellen ausloten: Worauf basieren sie? Können wir ihren Ergebnissen vertrauen, und wenn ja, warum? Gibt es fundamentale oder praktische Grenzen ihrer Vertrauenswürdigkeit? Die Antworten liegen in grundlegenden Aspekten der Physik.
Zur Person
Jochem Marotzke studierte Physik an den Universitäten Bonn, Kopenhagen und Kiel und schloss dieses 1985 mit dem Diplom ab. 1990 promovierte er in Kiel in physischer Ozeanographie. Anschließend war er zwei Jahre lang am Massachusetts Institute of Technology beschäftigt und wurde dort 1992 zunächst Assistant Professor, 1997 dann Associate Professor. Von 1999 bis 2003 war er Professor für physische Ozeanographie am Southampton Oceanography Centre, danach wurde er zum Direktor des Hamburger Max-Planck-Instituts für Meteorologie berufen. Seit 2006 ist er auch Honorarprofessor an der Universität Hamburg; ein Jahr später wurde er Mitglied der Deutschen Akademie der Naturforscher Leopoldina. Im 2014 erschienenen Fünften Sachstandsbericht des IPCC war er einer der beiden Koordinierenden Leitautoren des Kapitels über die Evaluierung von Klimamodellen.
Center for Free-Electron Laser Science, DESY
The Hamburg Center for Ultrafast Imaging, Universität Hamburg
Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, USA
Wie schrumpft man einen Beschleuniger? Vom Europäischen Röntgenlaser zur kompakten Röntgenquelle
In diesen Monaten wird in Hamburg der Europäische Röntgenlaser, ein Freier-Elektronen Laser im harten Röntgenbereich (European XFEL), in Betrieb genommen. Das Kernstück der Anlage ist ein etwa 2,5 Kilometer langer supraleitender Beschleuniger, welcher Elektronen auf bis zu 17 GeV beschleunigt, bevor Sie auf einem 1 Kilometer langen Slalomkurs gesandt werden, erzwungen durch starke periodische magnetische Felder, sogenannte Undulatoren. Dabei strahlen die Elektronen räumlich kohärente ultrakurze Röntgenimpulse ab. Der Europäische Röntgenlaser ist dann die gegenwärtig intensivste Röntgenquelle und ermöglicht neue Einblicke in den Bau und die Dynamik von Atomen, Molekülen und kondensierte Materie. Unsere Forschung beschäftigt sich mit der Miniaturisierung von Beschleunigern und Röntgenlasern, um damit in der Zukunft zum einen vollständig räumlich und zeitlich kohärente Röntgenimpulse im Attosekundenbereich zu erzeugen als auch eine weitere Verbreitung dieser Technologien zu ermöglichen. Schlüsselkomponenten einer solchen Technologie sind dabei Terahertz-Beschleuniger, welche wesentlich höhere Beschleunigungsfeldstärken erlauben, und optische Undulatoren in Form von Hochleistungslaserimpulsen. Verschiedene Ansätze und erste Ergebnisse werden diskutiert.
Zur Person
Franz Kärtner studierte Elektrotechnik und promovierte in Hochfrequenztechnik an der Technischen Universität München von 1981-1989. Er forschte als Feodor-Lynen Fellow der Alexander von Humboldt-Stiftung 1991-1993 am MIT, habilitierte sich 1997 in Experimentalphysik an der ETH Zürich, und lehrte von 1999 – 2001 an der Universität Karlsruhe (TH) und 2001 – 2010 am MIT. Seit 2011 leitet er die Gruppe für Ultrakurzzeit Laser- und Röntgenphysik am Center for Free-Electron Laser Science des DESY und am Research Laboratory of Electronics des MIT und lehrt an der Universität Hamburg. Er ist bekannt für seine Arbeiten zur Rauschanalyse von Mikrowellenoszillatoren, Erzeugung ultrakurzer Laserpulse, Femtosekunden-Synchronisation von Großforschungsanlagen, Terahertz-Beschleunigern und kompakten Röntgenquellen.
