Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn
Netzwerk Teilchenwelt
Vom Higgs-Boson zur Kosmischen Strahlung — Experimente für Schüler im Netzwerk Teilchenwelt
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. In diesem Workshop können Lehrerinnen und Lehrer die verschiedenen Angebote des Netzwerks näher kennenlernen, indem sie beispielhaft Messungen durchführen, die üblicherweise den Schülern angeboten werden. Anschließend werden die Möglichkeiten vorgestellt, sich im Netzwerk Teilchenwelt zu engagieren, von der Vermittlung der Teilchenphysik bis zur eigenständigen Forschung am CERN.
Zur Person
Nach dem Physikstudium an der Universität von Pisa und der Diplomarbeit an dem Instituto Nazionale di Fisica Nucleare in Frascati wurde Barbara Valeriani-Kaminski 2005 von der Universität Karlsruhe promoviert. Sowohl während der Diplomarbeit als auch bei der Promotionsarbeit hat sie in der Teilchenphysik geforscht. Seit Mai 2010 ist sie im Praktikum und in der Öffentlichkeitsarbeit an der Universität Bonn tätig und koordiniert – als Bonner Ansprechpartnerin des bundesweiten Projektes „Netzwerk Teilchenwelt“ – die lokalen Angebote für Lehrkräfte sowie Schülerinnen und Schüler zur Teilchen- und Astroteilchenphysik.
Leiter des Lehrstuhls für Chemie und ihre Didaktik der Bergischen Universität Wuppertal
Photo & Nano – ein starkes Paar: Experimentelle und konzeptionelle Grundlagen zur Wechselwirkung von Licht und Materie (Vortrag)
Wie schafft es die Natur, das Licht der Sonne als ener-getischen Antrieb für alle Lebewesen auf der Erde zu nutzen? Wie schaffen wir es, die wirTeil dieser Natur sind, uns in ihr mit Hilfe des Lichts zu orientieren und in ihre Geheimnisse einzudringen? Wie sind stoffliche Funktionseinheiten in Pflanzen, Tieren und technischen Geräten, die Licht in andere Energieformen oder diese inLicht umwandeln, strukturiert?Der Titel des Vortrags gibt in komprimierter Form die Antwort auf diese drei Fragen. Der Untertitel signalisiert, auf welche Weise im Vortrag erwiesen und untermauert wird, dass Photonen und Nanostrukturen jeweils das „Herz“ einer jeden lichtaktiven Funktionseinheit bilden. Wenn schließlich klar wird, dass diese winzigen Maschinen nach dem gleichen Prinzip arbeiten und dieses Prinzip recht einfach ist, kommt es zu einem erlösenden „Aha-Erlebnis“ bei allen, die eines oder mehrere naturwissenschaftliche Fächer unterrich-ten.Der Referent möchte zusätzlich zu konkreten Experimenten und Unterrichtsmaterialien auch weiterführende Argumente und Hintergrundwissen liefern, die für die Planung und Durchführung eines motivierenden, innovativen Unterrichts in den MINT-Fächern hilfreich sind.
Akku leer? Licht an! Photokatalytische Solarenergiekonversion und -speicherung (Workshop)
Das Leben auf unserem Planeten wird durch das Licht der Sonne angetrieben. Stoffliche Systeme, die teilweise wie „Solar-Akkus“ funktionieren, ermöglichen dies. Das zugrundeliegende Prinzip lässt sich mit geeigneten Experimenten sowie mit Begriffen und Konzepten aus der Photochemie und Elektrochemie erschließen. Diese Experimente werden im Workshop vermittelt und von den Teilnehmern durchgeführt.
Zur Person
Michael W. Tausch leitet den Lehrstuhl für Chemie und ihre Didaktik an der Universität Wuppertal. Dort erforscht und entwickelt er Experimente, didaktische Konzepte und Lehr-/Lernmaterialien für die Innovation des Chemieunterrichts mit Inhalten aus Wissenschaft und Technik. Einen Schwerpunkt bilden dabei die Photoprozesse in der Lehre der Naturwissenschaften (Photo-LeNa). Tausch ist Herausgeber der Schulbuchreihe Chemie 2000+.
Leiter des Lehrstuhls für Physikalische Chemie II der Friedrich-Schiller-Universität Jena
Wissenschaftlicher Direktor des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien e.V., Jena
Biophotonik — Licht für die Gesundheit
Das relativ junge Forschungsgebiet Biophotonik kombiniert die Bereiche Lebens- und Umweltwissenschaften sowie die Medizin mit innovativen optischen Technologien. Dabei umfasst die Biophotonik alle optischen Methoden zur Untersuchung struktureller, funktioneller, mechanischer, biologischer und chemischer Eigenschaften biologischer Materialien und Systeme. Mit ihrer Hilfe lassen sich die Ursachen von Krankheiten besser verstehen, um sie so in Zukunft verhindern oder sie zumindest früher damit effektiver behandeln zu können. Biophotonik verspricht der Grundlagenforschung neue Werkzeuge, die in Zukunft Patienten Durchbrüche für die Bekämpfung von Krankheiten verheißt. Fortschritte in Prävention, Diagnostik und Therapie der großen Volkskrankheiten wie Krebs oder Infektionen werden das Gesundheitssystem spürbar entlasten. Außerdem werden die neuen Anwendungsmöglichkeiten dafür sorgen, dass in den Optischen Technologien sowie der Bio- und Medizintechnik neue hochqualifizierte und zukunftssichere Arbeitsplätze entstehen.
Zur Person
Jürgen Popp studierte Chemie in Erlangen und Würzburg. Nach seiner Promotion war er für ein Jahr an der Yale University, New Haven, USA, als Postdoktorand tätig. Im Jahr 2001 habilitierte er sich in Physikalischer Chemie an der Universität Würzburg. 2002 erhielt er einen Ruf auf einen Lehrstuhl für Physikalische Chemie nach Jena, wo er seit 2006 auch wissenschaftlicher Direktor des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien e.V. ist. Sein wissenschaftliches Hauptinteresse gilt der Biophotonik. Dabei ist besonders seine Expertise auf dem Gebiet der linearen und nichtlinearen Raman-Spektroskopie zur Beantwortung biomedizinischer, lebenswissenschaftlicher und umweltwissenschaftlicher Fragestellungen hervorzuheben. 2012 wurde ihm die Ehrendoktorwürde der Babeş-Bolyai University in Cluj-Napoca, Rumänien, verliehen. 2013 erhielt er den Robert Kellner Lecture Award.
Austragungsort von Schule MIT Wissenschaft 2014 war Erfurt. Die Landeshauptstadt Thüringens zählte bereits im 14. Jahrhundert zu den Bildungszentren des römisch-deutschen Reiches und eröffnete im Jahr 1392 die dritte Universität Deutschlands. Bis heute ist Erfurt beliebte Universitätsstadt. Die geschichtsträchtige Stadt Erfurt hat eine Reihe von Sehenswürdigkeiten zu bieten, wie z. B. das berühmte städtebauliche Ensemble Erfurter Dom und Severikirche, die Krämerbrücke, den Fischmarkt und vieles andere mehr.
Veranstaltungs- sowie Beherbergungsort aller Teilnehmer war das 4-Sterne-Hotel Radisson Blu Erfurt, unmittelbar am historischen Stadtkern gelegen.
Gründungsdirektor des Luxembourg Centre for Systems Biomedicine, Esch-sur-Alzette (Luxemburg)
Systembiologie — Ein neuer Hype oder die Zukunft?
Die Biologie war in den letzten 100 Jahren sehr erfolgreich in der Aufklärung molekularer und zellulärer Strukturen, bis hinein in die atomare Auflösung. Durch die Fortschritte in der Genomsequenzierung und anderer Technologien sind wir mittlerweile in der Lage, einen sehr schnellen und umfassenden Überblick über die individuelle Genomsequenz sowie die Expression von RNA Proteinen und Metaboliten zu erhalten. Leider erlaubt uns eine Aufstellung der „Einzelteile“ komplexer biologischer Systeme nicht, auch deren Funktion, insbesondere deren Dynamik und Reaktion auf externe Einflüsse zu verstehen. Die Systembiologie hat sich daher zum Ziel gesetzt, das Gesamtverhalten biologischer Systeme zu analysieren. Im Mittelpunkt stehen dabei die Rekonstruktion und Analyse von genregulatorischen-, Protein-Protein-Interaktions- oder von metabolischen Netzwerken. Im Vortrag werden die konzeptionellen und methodischen Grundlagen der Systembiologie vorgestellt und anhand von Beispielen ein Einblick in das Potential und die Herausforderungen der Systembiologie gegeben.
Zur Person
Rudi Balling studierte Ernährungswissenschaften an der Universität Bonn und der Washington State University Pullman/USA. Die Verleihung des Doktortitels erfolgte von der Universität Aachen im Fachgebiet der Entwicklungsbiologie. Nach Aufenthalten als Nach-wuchswissenschaftler in Mount Sinai Research Hospital in Toronto, Kanada, und den Max-Planck-Instituten in Biophysikalischer Chemie in Göttingen und Immunologie in Freiburg wurde er 1993 Direktor des Instituts für Säugetiergenetik am GSF-Forschungszentrum für Umwelt und Gesundheit in München (heute Helmholtz Zentrum München). Von 2001 bis 2009 war Rudi Balling wissenschaftlicher Geschäftsführer des Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung (HZI) in Braunschweig. Nach einer Gastprofessur am Broad Institute of MIT/Harvard in Cambridge (USA) startete Rudi Balling 2009 als Gründungsdirektor das LCSB in Luxemburg.
Arbeitsgruppe für Experimentelle Teilchenphysik der Rheinischen Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn
Das Higgs-Boson — Was haben wir davon?
Wohl kaum ein wissenschaftliches Ergebnis der Grundlagenforschung hat in den letzten Jahren so viel öffentliches Interesse erregt wie die Entdeckung eines Higgs-Bosons am europäischen Labor für Teilchenphysik CERN im Sommer 2012.
Ist es das lang gesuchte Higgs-Boson des Standard-Modells? Ist es ein anderes Higgs-Boson? Wofür braucht man das Higgs-Boson? Was wissen wir schon über das neue Elementarteilchen? Was müssen wir noch herausfinden? Wie macht man das überhaupt? Was bringt uns dieses Wissen eigentlich? Und was hat das alles mit dem Universum zu tun? Fragen über Fragen, die im Vortrag erläutert werden.
Zur Person
Klaus Desch ist Professor für Experimentalphysik an der Universität Bonn. Er arbeitet auf dem Gebiet der Elementarteilchenphysik an großen Beschleunigeranalagen, vor allem im ATLAS-Experiment am LHC-Beschleuniger am CERN. Sein Interesse gilt der Erforschung des Higgs-Bosons und der Suche nach neuen Teilchen und Phänomenen bei höchsten Energien. Er arbeitet auch an der Vorbereitung zukünftiger Beschleunigerprojekte und entwickelt neue Teilchendetektoren. Desch hat 1995 in Bonn promoviert, ging dann als Fellow ans CERN. Weitere Stationen führten ihn an die Universitäten Hamburg und Freiburg, bevor er 2006 an das Physikalische Institut der Universität Bonn berufen wurde.
Nobelpreisträger für Chemie 1988
Direktor Emeritus der Gruppe für Strukturforschung am Max-Planck-Institut für Biochemie, Martinsried
Schönheit und Zweckmäßigkeit — Die Architektur der Proteine, der Bausteine des Lebens
Proteinstrukturen in atomarer Auflösung werden mit immer höherer Geschwindigkeit bestimmt. Dies wurde ermöglicht durch die schnell fortschreitende Entwicklung von Methoden und Instrumenten in der Proteinkristallographie, der Elektronenmikroskopie und der NMR-Spektroskopie. So können heute sehr große und komplexe Proteinstrukturen ermittelt werden. Diese Strukturen dokumentieren die Schönheit und grenzenlose Vielseitigkeit der Architektur der Proteine, aber enthüllen auch unerwartete Verwandtschaftsbeziehungen, welche einen Blick weit in die Vergangenheit der biologischen Evolution ermöglichen. Diese Strukturen bilden die Grundlage für das Verständnis von Bindungspezifitäten und katalytischen Eigenschaften der Proteine (Chemie), ihren spektralen Eigenschaften und Elektronentransferfunktionen (Physik) und ihrer Rolle in physiologischen Systemen (Biologie und Medizin). Sie erlauben es, spezifische Bindungspartner für Zielproteine zu entwickeln, was neue Strategien für Therapien, Medikamentenentwicklung und den Schutz von Nutzpflanzen eröffnet.
Zur Person
Robert Huber ist ein deutscher Chemiker und Nobelpreisträger. Er studierte, promovierte und habilitierte sich im Fach Chemie an der TU München. Von 1971 bis 2005 war er Direktor am Max-Planck-Institut für Biochemie in Martinsried bei München. Er erhielt den Nobelpreis im Bereich Chemie 1988 zusammen mit Johann Deisenhofer und Hartmut Michel „für die Erforschung der dreidimensionalen Struktur des Reaktionszentrums der Photosynthese bei einem Purpurbakterium“. Robert Huber leitet als Direktor Emeritus die Gruppe für Strukturforschung am MPI für Biochemie in Martinsried. Darüber hinaus besetzt er mehrere Gastprofessuren an Universitäten in Wales, Singapur, Deutschland und Spanien. Als Mitbegründer der Biotech-Unternehmen Proteros (1997) und SuppreMol (2005) nimmt er in beiden Unternehmen beratende Funktionen ein. Seit 1988 ist Huber ordentliches Mitglied der Bayerischen Akademie der Wissenschaften. 1990 wurde er zu einem Mitglied der Deutschen Akademie der Naturforscher Leopoldina. Seit 2005 forscht Robert Huber als Gastprofessor am Zentrum für Medizinische Biotechnologie der Universität Duisburg-Essen.
¹ Institut für Physikalische Chemie der Friedrich-Schiller-Universität Jena
² Institut für Physikalische Chemie der Friedrich-Schiller-Universität Jena
Qualitätskontrolle durch Laserlicht
Mit Laserlicht können Moleküle in einer Probe problemlos untersucht und nachgewiesen werden. Der Effekt dahinter ist die sogenannte Raman-Spektroskopie. Heutzutage sind die Raman-Geräte klein und mobil und können somit unabhängig von Speziallaboren angewendet werden. In diesem Workshop soll ein Eindruck zu unterschiedlichen Anwendungsmöglichkeiten der Raman-Spektroskopie geboten werden. So können einerseits der Qualitätskontrollen an Obst und Gemüse durchgeführt werden. Andererseits ist es aber auch möglich, mittels Raman-Spektroskopie Schmucksteine auf ihre Echtheit zu überprüfen.
Zu den Personen
Dr. Susann Meisel studierte an der Fachhochschule Jena Pharma-Biotechnologie und diplomierte in der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Jürgen Popp am Institut für Physikalische Chemie der Friedrich-Schiller-Universität Jena. Dort bearbeitete sie im Anschluss eine Promotion mit der Thematik „Identifizierung lebensmittelrelevanter und humanpathogener Bakterien aus Milch und Fleisch in Kombination mit statistischer Datenanalyse“, welche sie erfolgreich im Oktober 2013 beendete. Als PostDoc bearbeitet sie nun ein Projekt zur schnellen Identifizierung von Tuberkulose-Erregern und deren Resistenzen mittels Raman-mikrospektroskopischer Analysen.
Dr. Stephan Stöckel arbeitet derzeit in der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Jürgen Popp an der Detektion von Viren mittels spitzenverstärkter Raman-Spektroskopie (TERS). Zuvor studierte er an der Friedrich-Schiller-Universität Jena Chemie. Von seiner Diplomarbeit ausgehend widmete er sich während seiner Promotion der Charakterisierung pathogener Mikroorganismen in ihren natürlichen Umgebungen mittels verschiedener spektroskopischer Verfahren, wobei vor allem der Raman-Spektroskopie eine wichtige Rolle zufiel.
