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Spektrum Extra: Datengetriebene Wissenschaft: Der Kosmos im Computer

Die Arbeitsgruppe "Theoretische Astrophysik" schlägt eine Brücke vom Universum kurz nach dem Urknall bis zur Gegenwart. In den fortgeschrittensten Supercomputersimulationen untersuchen die Forscher, wie sich aus der einst homogen verteilten Materie die heutige Vielfalt von Galaxien entwickeln konnte.
Die Millennium-II-Simulation
Astronomie und Astrophysik beschäftigen sich mit dem wohl größten aller denkbaren Forschungsgegenstände: dem Universum als Ganzem. Tatsächlich sprengen die Dimensionen der Zahlen in diesen Disziplinen die menschliche Vorstellungskraft und Erfahrungswelt. Welche physikalische Größe man auch betrachtet – ob Temperatur, Dichte, Druck oder Magnetfeldstärke –, im Universum finden wir dafür fast durchweg Zahlenwerte, die um viele Größenordnungen über allem liegen, was wir auf der Erde und in unseren Laboratorien je werden messen können.

Sechsminütiger Bericht über den Autor Volker Springel, erstellt am Heidelberger Institut für Theoretische Studien

Schon grundlegende Tatsachen über den Kosmos übersteigen unseren Erfahrungshorizont. Wir wissen heute, dass das Universum etwa 13,6 Milliarden Jahre alt ist, dass dieses Raumzeitgebilde expandiert und dass sich die Expansion sogar immer weiter beschleunigt. Wir wissen, dass Sterne viele hundert Millionen Jahre lang leben – aber nicht ewig –, dass Planeten um andere Sterne eher die Regel als die Ausnahme sind und dass große Galaxien gewaltige Schwarze Löcher beherbergen...

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Spektrum - Die Woche – Tierisch gut geträumt

Träume sind nicht uns Menschen vorbehalten, auch Tiere sind während des Schlafs zeitweise in anderen Welten unterwegs. Was passiert dabei im Gehirn, welche Funktion erfüllt das Träumen? Außerdem in dieser »Woche«: Gigantische Leerräume im All liefern wichtige Daten für die astronomischen Forschung.

Spektrum der Wissenschaft – Antimaterie

Hochempfindliche Versuche spüren einer winzigen Asymmetrie im Elektron nach. Sie könnte erklären, warum kurz nach dem Urknall die Materie statt die Antimaterie Oberhand gewonnen hat. Doch dieses hypothetische Dipolmoment müsste man erst einmal messen. Außerdem: In der Krebsmedizin spielen zielgerichtete Behandlungsverfahren eine immer wichtigere Rolle. Zu ihnen gehören Antikörper-Wirkstoff-Konjugate, die Tumorzellen präzise aufspüren und angreifen. Die Ergebnisse der Verhaltensforschung an Insekten zeigen, dass Bienen und andere Sechsbeiner deutlich höhere kognitive Fähigkeiten besitzen als bislang gedacht. Das hat weit reichende ethische Konsequenzen. In Alaska färben sich unberührte Flüsse und Bäche rötlich; ganze Ökosysteme sind in Gefahr. Welche Prozesse löst tauender Permafrost aus?

Spektrum der Wissenschaft – Leere im Kosmos

Es gibt riesige, Voids genannte, Bereiche im Universum, in denen praktisch keine Materie vorkommt. Ihre ungeheure Leere könnte helfen, einige hartnäckige Rätsel der modernen Kosmologie zu lösen. Außerdem: Viele Menschen haben angeblich einen Mangel an Vitamin D. Studien zeigen, von einer zusätzlichen Vitamin-D-Gabe profitieren wohl deutlich weniger Menschen als gedacht. Mehrere Forschungsgruppen und Unternehmen machen Jagd nach dem Majorana-Quasiteilchen, da dieses Quantencomputer dramatisch verbessern könnte. Wie kann Aufforstung angesichts von Klimawandel und Schädlingsbefall gelingen? Natürliche Erneuerung und andere Baumarten lassen auf einen gesunden Wald hoffen.

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