Physik Journal 7 / 2023

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Saugt eine infizierte Malariamücke Blut beim Menschen, überträgt sie Sporozoiten in die Haut, die im Blut einen Krankheitszyklus in Gang setzen, bei dem die Physik eine wichtige Rolle spielt. (Bild: Adobe Stock / anatchant, vgl. S. 40)


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Meinung

Diversität und ReichweiteMahsum Caran7/2023Seite 3

Diversität und Reichweite

Woran wir arbeiten können, um die Vielfalt in der DPG zu fördern.

Vor einigen Monaten nahm die DPG das Thema Diversität in die Ausführungsbestimmungen ihrer Satzung auf. Deshalb ist jetzt eine gute Zeit, sich über die Diversität der DPG-Mitglieder Gedanken zu machen.

Die Physik ist eine akademische Disziplin und damit größtenteils nur über das Abitur zugänglich. Doch nur etwas weniger als die Hälfte der Bevölkerung erhält die Hochschulreife. Wie die Daten der Bundeszentrale für politische Bildung nahelegen, handelt es sich dabei um den sozioökonomisch stärker aufgestellten Anteil. Der sozioökonomische Status und der Bildungsweg beeinflussen sich aber gegenseitig. Denn in Deutschland besucht der Großteil der Kinder dieselbe Schulform wie ihre Eltern. In der DPG besteht somit die Tendenz zu einem gewissen sozioökonomischen Status.

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Aktuell

Anja Hauck7/2023Seite 6DPG-Mitglieder

Fokus auf die ganze Erde

Anfang Juni feierte das europäische Erdbeobachtungsprogramm Copernicus seinen 25. Geburtstag.

Kertin Sonnabend7/2023Seite 7DPG-Mitglieder

Spurensuche per Upcycling

Das Forschungszentrum DESY nutzt Magnete des Protonenspeicherrings HERA bei der Suche nach Axionen.

Maike Pfalz / FZ Jülich7/2023Seite 8DPG-Mitglieder

Mikroskope auf sicherem Fundament

Das Ernst Ruska-Centrum 2.0 auf dem Campus des Forschungszentrums Jülich feierte Mitte Mai Richtfest.

Alexander Pawlak7/2023Seite 10DPG-Mitglieder

Grauzone oder Rote Linien?

Ein Recherchenetzwerk kritisiert die Forschungskooperation der Universität Heidelberg mit China im Bereich der Quantenphysik.

Alexander Pawlak7/2023Seite 10DPG-Mitglieder

Das Universum vor Ort

Der Kosmos ist überall, aber die Aktionen des Wissenschaftsjahres bringen ihn uns näher.

Kerstin Sonnabend7/2023Seite 11DPG-Mitglieder

Neustart im Präsidium

Holger Hanselka führt künftig als Präsident die Fraunhofer-Gesellschaft.

Michael Schlüter, TU Hamburg7/2023Seite 12DPG-Mitglieder

DFG: Neue Sonder­forschungsbereiche

Alexander Pawlak7/2023Seite 13DPG-Mitglieder

Mars Express voll im Bilde

Die vor 20 Jahren gestartete erste europäische Planetenmission ist noch immer aktiv.

Matthias Delbrück, Kerstin Sonnabend7/2023Seite 14DPG-Mitglieder

USA: Neue New Horizons; Hochangereicherte Pläne; Dual-Use-Strategie; Mechanik bereit für die Optik

Maike Pfalz7/2023Seite 15DPG-Mitglieder

Physiker unter Druck

Der Festkörperphysiker Ranga Dias soll Teile seiner Doktorarbeit plagiiert haben.

Matthias Delbrück7/2023Seite 16DPG-Mitglieder

Gestörter Empfang

Die Wiederinbetriebnahme des Gravitationswellen-Detektors Virgo verzögert sich.

Leserbriefe

Thomas Dörfler, Anton Röhrmoser7/2023Seite 16DPG-Mitglieder

Keine Denkverbote; Ergänzend

High-Tech

Michael Vogel7/2023Seite 18DPG-Mitglieder

Rekordverdächtige Dichte; Inspirierendes Innenohr; Messen in Hohlräumen; Empfindlich im Infrarot

Brennpunkt

Inkohärent zum BildAdriana Pálffy-Buß7/2023Seite 20DPG-Mitglieder

Inkohärent zum Bild

Ein Experiment am European XFEL zeigt, dass Intensitätsinterferometrie mit atomarer ­Fluoreszenzstrahlung möglich ist.

Weichende HorizonteDominika Wylezalek7/2023Seite 22DPG-Mitglieder

Weichende Horizonte

Mit dem James-Webb-Weltraumteleskop ließen sich die bislang frühesten Galaxien im Universum beobachten.

Geschichte

Der „Redaktor Berolinensis“Stefan L. Wolff7/2023Seite 25

Der „Redaktor Berolinensis“

Der technische Physiker Arnold Berliner (1862 – 1942) begründete ein neues Zeitschriften­format. Der NS-Staat brachte ihn 1935 um seine Stellung, 1942 um sein Leben.

Zwei Zäsuren kennzeichnen das Leben von Arnold Berliner. Die erste fiel in die Zeit seines 50. Geburtstages im Dezember 1912. Zuvor war er als Physiker etwa 24 Jahre bei der AEG gewesen, zuletzt in Berlin als Direktor der Glühlampenproduktion und anschließend noch wenige Monate in einer kleinen Elektrofirma. Danach wirkte er fast 23 Jahre als Herausgeber der von ihm neu konzipierten Zeitschrift „Die Naturwissenschaften“, womit er zu einer Instanz im deutschsprachigen Wissenschaftsbetrieb wurde. Zu der zweiten Zäsur kam es 1935, als der Verlag seine Tätigkeit unter den Bedingungen des NS-Staates von einem auf den anderen Tag beendete.

Arnold Berliner wuchs in einer jüdischen Familie zunächst in Mittel-Neuland, einem Vorort des oberschlesischen Neisse, auf. Arnolds Vater Siegfried hatte 1860 die Kaufmannstochter Marie Mannheimer aus Beuthen geheiratet und war um 1870 nach Breslau gezogen. Dort setzte er die von seinem Vater Aron (1795 – 1859) begründete industrielle Tradition der Familie fort. Zunächst war er Teilhaber einer Firma, die Baumaterialien produzierte, seit 1879 betrieb er eine Steinnussknopf­fabrik. Arnold hatte zwei Schwestern: Fanny (1861 – 1931) und Else [Elsbeth] (1872 – 1958). Nachdem er im Herbst 1891 das Reife­zeugnis erhalten hatte, begann er an der Berliner Universität mit dem Studium von Physik, Mathematik und Chemie. Nach vier Semestern wechselte er an die Universität Breslau, wo er im physikalischen Institut von Oskar Emil Meyer im Januar 1886 promovierte. In seiner Dissertation behandelte er das Brechungsverhalten organischer Flüssigkeiten. Die Ergebnisse einer Reihe von ihm durchgeführter experimenteller Untersuchungen ließen sich jedoch mit den am Anfang seiner Arbeit ausführlich dargelegten theoretischen Ansätzen nicht in Einklang bringen.

Arnold begann bald nach dem Studium 1887 mit einer Tätigkeit bei der AEG in Berlin, die in jenem Jahr durch Umbenennung aus der 1883 gegründeten Deutschen Edison-Gesellschaft hervorgegangen war. Diese Arbeit verschaffte ihm auch Anregungen für publizistische Aktivitäten. 1891 und 1892 verfasste er eine Reihe von Artikeln für die Zeitschrift „Die Nation“, eine „Wochen­schrift für Politik, Volkswirthschaft und Litteratur“. In „Die unbekannte Industrie“ erläuterte er beispielsweise aus eigener Anschauung die Fabrikation von Glühbirnen. Es gab aber auch noch weitere Aufgaben für ihn. Die AEG hatte wie eine Reihe anderer Firmen 1896, also im Jahr nach der Entdeckung der Röntgenstrahlen, Röhren zu deren Erzeugung auf den Markt gebracht. (...)

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Forum

Mehr als Stahl, Beton und SupraleiterKerstin Sonnabend7/2023Seite 30DPG-Mitglieder

Mehr als Stahl, Beton und Supraleiter

Um ein Forschungszentrum wie FAIR zu bauen, braucht es Menschen mit Leidenschaft.

Im Norden der Wissenschaftsstadt Darmstadt befindet sich das GSI Helmholtzzentrum für Schwer­ionenforschung. Dort haben Forschende unter anderem die Elemente Bohrium, Hassium, Meitnerium, Darm­stadtium, Roentgenium und Copernicium mit den Ordnungszahlen 107 bis 112 entdeckt und die Krebstherapie mit Schwerionenstrahlen entwickelt. Seit 1990 hat eine größere Beschleunigeranlage die experimentellen Möglichkeiten deutlich erweitert; schon kurz darauf gab es erste Vorschläge, um die Rolle als weltweit führendes Forschungszentrum mit Schwerionenstrahlen dauerhaft zu untermauern: Die Idee für die „Facility for Antiproton and Ion Research – FAIR“ war geboren.

Wer die Wissenschaftsstadt Darmstadt nach Norden verlässt, um über die B3 nach Frankfurt zu fahren, trifft bei der Ortseinfahrt des kleinen Stadtteils Wixhausen auf einen Wegweiser zu GSI/FAIR. Nach einem guten Kilometer ist der Campus erreicht, dessen Eingang sich hinter einem zehnstöckigen Parkhaus versteckt. Gleich daneben wächst ein Rohbau in die Höhe, in dem das FAIR Control Center, ein Besucherinformationszentrum und mehr als 200 Büroplätze Raum finden sollen – neue Infrastruktur, die das wachsende Forschungszentrum in Zukunft braucht. 

Derzeit bilden ein Linear- und ein Ringbeschleuniger zusammen mit einem Fragmentseparator die Beschleunigeranlage der GSI. Für FAIR kommt unter anderem mit dem SIS100 ein weiterer Ringbeschleuniger hinzu, der Ionenstrahlen mit höherer Energie und Intensität liefern kann (Infokasten). Weltweit einzigartig ist die Vielfalt der Strahlen an der GSI: Von Wasserstoff bis Uran kann jedes stabile Element beschleunigt werden. FAIR bietet neue Möglichkeiten, damit zu experimentieren, und zielt auf große Fragen der Grundlagenforschung ab, zum Beispiel wie die Elemente entstanden sind. Gleichzeitig bietet sich aber auch die Möglichkeit angewandter Forschung: So geht es in einer Kooperation mit der ESA um den Schutz von Mensch und Technik vor kosmischer Strahlung bei Weltraummissionen. (...)

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Bildung und Beruf

Aufbruch zu VerbesserungenAndreas Woitzik, Klaus Mecke und Georg Düchs7/2023Seite 35DPG-Mitglieder

Aufbruch zu Verbesserungen

Eine DPG-Studie beleuchtet die Situation des Lehramtsstudiums für das Fach Physik.

Wie ist die Situation des Lehramtsstudiums in Deutschland? Verbesserungsbedürftig und -würdig! Eine Studie der DPG möchte die Unübersichtlichkeit der Studiengänge klären und Daten für Problemlösungen bereitstellen, damit es besser gelingt, die am Lehramt Physik Interessierten zu einem Abschluss zu bringen.

Die Schule brennt! – so fasste DIE ZEIT am 26. Januar 2023 auf ihrer Titelseite zusammen, was mehr oder weniger offenkundig ist: An Deutschlands Schulen mangelt es an Lehrkräften. Besonders dramatisch stellt sich die Lage für das Fach Physik dar. Eine Studie der Telekom-Stiftung prognostiziert für das Schuljahr 2030/31 in Nordrhein-Westfalen ­eine Bedarfsdeckungsquote bei den Einstellungen von Physiklehrkräften von nur 17 Prozent! Ein Unterricht in Physik kann nicht mehr als gesichert gelten. Das ist fatal, denn unsere Gesellschaft ist auf gute Bildung angewiesen – gerade im Fach Physik und vor allem auch für diejenigen, die nicht Physik studieren wollen. Denn auf Physik beruhen unzählige technologische Entwicklungen. Sie ist die Basis unseres Weltverständnisses und bedeutsam für die Bewältigung vieler aktueller Krisen.

Die Ursachen des Lehrkräftemangels sind vielfältig und reichen von demografischen Entwicklungen über schlechte Arbeitsbedingungen und hohe Belastungen bis zum fehlenden gesellschaftlichen Ansehen des Lehrerberufs und des Fachs Physik. Lehrkräfte, die als Quereinsteiger Physik unterrichten, können punktuell entlasten, bieten aber keine nachhaltige Lösung des Problems. Ziel muss es sein, dass Hochschulen und Studienseminare genügend neue Lehrkräfte für die Schulen ausbilden und angemessen auf ihren anspruchsvollen Beruf vorbereiten. (...)

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Überblick

Die Physik der MalariaDmitry A. Fedosov7/2023Seite 40DPG-Mitglieder

Die Physik der Malaria

Im Lebenszyklus der Parasiten und bei der Verbreitung der Krankheit spielen physikalische Prozesse eine wichtige Rolle.

Wenn von der „Physik einer Krankheit“ die Rede ist, stellen sich die Fragen, welcher Teil der Krankheit etwas mit Physik zu tun hat und wie die Physik helfen kann, die Krankheit besser zu verstehen. Da es sich um einen pathologischen Zustand eines bio­logischen Systems handelt, bildet die Forschung dazu einen Teilbereich der Biophysik. Dieser beschäftigt sich mit zahlreichen Fragen zu verschiedenen physikalischen Prozessen und Veränderungen, die in biologischen Systemen bei Krankheiten auftreten. Traditionell liegt der Schwerpunkt auf der Mechanik, zum Beispiel auf Kräften und Wechselwirkungen zwischen biologischen Komponenten und der Entwicklung des Verhaltens auf den Ebenen von Molekülen, Zellen, Geweben und Organen. Das trägt zum Verständnis von Krankheiten wie der Malaria bei und geht in einigen Aspekten über Medizin und Biologie hinaus.

An welchen Stellen die Physik helfen kann, die Krankheit Malaria besser zu verstehen, lässt sich mithilfe der Pathogenese der Malaria erklären. Trotz des mittlerweile vorhandenen Wissens bleibt die Malaria eine ernste und verheerende Krankheit, vor allem in Teilen Afrikas und Südasiens. Noch immer treten mehrere Millionen Infektionen pro Jahr auf, die zu mehr als 400 000 Todesfällen führen [1]. Bitter ist es, dass vor allem Kleinkinder unter fünf Jahren sterben, da bei ihnen häufig eine angemessene Immunreaktion zu langsam auftritt. Physikalische Ansätze und Modelle können einen wichtigen Beitrag leisten, um Malaria zu bekämpfen. 

Die Malaria ist eine Infektionskrankheit, die von einzelligen Parasiten der Gattung Plasmodium hervorgerufen wird. Sie durchlaufen einen Lebenszyklus (Abb. 1), für den sie zwei verschiedene Wirte nutzen: eine Anopheles-Mücke und ein Tier bzw. einen Menschen [2, 3]. Die Interaktion der beiden Wirte ermöglicht es, dass sich die Malaria verbreitet und fortbesteht. Der Lebenszyklus eines Parasiten beginnt, wenn eine infizierte Stechmücke während ihrer Blutmahlzeit ein Tier oder einen Menschen sticht. Inner­halb weniger Sekunden gelangen mehrere Parasiten, sogenannte Sporozoiten, aus den Speicheldrüsen der ­Mücke in die Haut des tierischen oder menschlichen Wirts. Sporozoiten sind sichelförmig mit etwa zehn Mikrometern Länge und einem Mikrometer Breite. Innerhalb des Hautgewebes bewegen sie sich auf der Suche nach nahe gelegenen Blutkapillaren. Sobald sie in den Blutkreislauf gelangen, wandern sie über den Blutstrom zur Leber und infizieren deren Zellen, die Hepatozyten. Etwa eine Woche danach hat sich jeder Sporozoit zu mehreren tausend Merozoiten vermehrt, die eiförmig und etwa ein bis zwei Mikrometer groß sind. Dann reißen die infizierten Leberzellen auf, und die Merozoiten erreichen den Blutkreislauf. (...)

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Physik im Alltag

Pfeilschnell durchs Wasser gleitenDenise Müller-Dum und Jens Kube7/2023Seite 46DPG-Mitglieder

Pfeilschnell durchs Wasser gleiten

Beim Schwimmen kommt es darauf an, den Strömungswiderstand möglichst effizient zu überwinden.

Menschen

7/2023Seite 48DPG-Mitglieder

Personalien

Für seine Freunde und Schüler: Franz Fujara, Paul Heitjans, Hans-Jürgen Stöckmann, Klaus Vajen und Albrecht Winnacker7/2023Seite 55DPG-Mitglieder

Zum Gedenken an Hans Ackermann

Wolf Aßmus, Michael Lang, Alois Loidl, Frank Steglich und Bernd Wolf7/2023Seite 56DPG-Mitglieder

Nachruf auf Bruno Lüthi

William Brewer, Helmut Gabriel, Günter Kaindl, Andreas Timmermann und Ludger Wöste7/2023Seite 57DPG-Mitglieder

Nachruf auf Eckart Matthias

Alexander Pawlak7/2023Seite 59DPG-Mitglieder

„Mathe kann sogar Spaß machen!“

Rezensionen

Birgit Niederhaus7/2023Seite 60DPG-Mitglieder

Florian Aigner: Warum wir nicht durch Wände gehen

Matthias Bartelman7/2023Seite 60DPG-Mitglieder

Felicitas Mokler: Die Evolution des Universums

Kerstin Sonnabend7/2023Seite 61DPG-Mitglieder

Michaela Vieser, Isaac Yuen: Atlas der un­gewöhnlichen Klänge

Alexander Pawlak7/2023Seite 62DPG-Mitglieder

Gerhard Ertl: My Life with Science

Leon und Anja Hauck7/2023Seite 62DPG-Mitglieder

D. Marshall: Unglaublich!

Alexander Pawlak7/2023Seite 63DPG-Mitglieder

Jules Verne: Reise zum Mittelpunkt der Erde; In 80 Tagen um die Welt

DPG

7/2023Seite 17DPG-Mitglieder

DPG-Arbeitstagung Forschung – Entwicklung – Innovation

7/2023Seite 24DPG-Mitglieder

Ausschreibung der Förder­programme der Wilhelm und Else Heraeus-Stiftung

7/2023Seite 58DPG-Mitglieder

Physikerin der Woche

Ulrich Eberl7/2023Seite 64DPG-Mitglieder

Aus dem Labor in die industrielle Produktion

Wie sich technologiegetriebene Innovationen in Hochschul-Ausgründungen zum Erfolg führen lassen, war Thema des 4. DPG-Forums „Wissens- und Technologietransfer im Dialog“.

Nils Sommer, Raphael Ehehalt und Felix Khamphasithivong7/2023Seite 66DPG-Mitglieder

Austausch über Berufsfragen

Anfang April fand in Berlin das Zwischentreffen des DPG Mentoring-Programms 2023 statt.

Bernhard Nunner und Sabine Rockenstein7/2023Seite 67DPG-Mitglieder

Niederschrift der Ordentlichen Mitgliederversammlung 2023

Notizen

7/2023Seite 70DPG-Mitglieder

Notizen

Tagungen

Markku Kulmala, Yafang Cheng und Hang Su7/2023Seite 71DPG-Mitglieder

Aerosols, Health and Climate: Gigacity and Future

782. WE-Heraeus-Seminar

Gabi Schierning, Andreas Hütten und Kai Rossnagel7/2023Seite 71DPG-Mitglieder

Microstructure, Magnetic and Electronic Ordering: Interplay and Interactions

784. WE-Heraeus-Seminar

Yiguang Ju, Annemie Bogaerts, Achim von Keudell und Tomohiro Nozaki7/2023Seite 71DPG-Mitglieder

Non-Thermal Plasmas for Sustainable Chemistry

785. WE-Heraeus-Seminar

Christof Wetterich, Stefan Flörchinger, Bertrand Delamotte und Nicolas Dupuis7/2023Seite 72DPG-Mitglieder

Exploring New Topics with Functional Renormalization

Französisch-deutsches WE-Heraeus-Seminar

Martin Böckmann-Barthel7/2023Seite 72DPG-Mitglieder

DPG-Schule der AG Physikalische Praktika

7/2023Seite 73DPG-Mitglieder

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