Tauchen Sie ein in die faszinierende Welt der Biomoleküle! Erfahren Sie, wie die Röntgenspektroskopie mit Synchrotron- und Freie-Elektronen-Laser-Röntgenstrahlen die Struktur und Dynamik von Proteinen und Nukleinsäuren enthüllt. Wir werden erkunden, wie diese fortschrittliche Technologie die Bausteine des Lebens im Detail untersucht und die physikalischen Geheimnisse entschlüsselt, die unserem Dasein zugrunde liegen. Stoßen Sie mit uns an auf ein spannendes Abenteuer im Molekularuniversum!

Antibiotikaresistente Keime sind – schon lange – ein Problem: Eine Möglichkeit, sie einzudämmen, wäre eine zusätzliche Klärstufe im Abwasser, um so den Eintrag in die Umwelt zu minimieren. Wie hier eventuell andere Einzeller helfen können, möchte ich in diesem Vortrag veranschaulichen.

Quantencomputing – ein Begriff, der heute immer öfter fällt und es auch auf die High-Tech-Agenda der Bundesregierung geschafft hat. Doch was steckt dahinter? Warum können Quantencomputer manche Probleme grundsätzlich in deutlich weniger Schritten lösen als normale Rechner? Und wie können einzelne Atome in optischen Pinzetten genutzt werden, um Quanteninformationen zu speichern und Rechenoperationen auszuführen? Erhalten Sie die Antworten dazu und einen Einblick in den aktuellen Stand der Technik.

Durch die Entdeckung von sogenannten Higgs-Teilchen am Teilchenbeschleuniger LHC in Genf haben wir neue Erkenntnisse über die Entstehung des Universums gewonnen. Das wurde insbesondere dadurch möglich, dass es einen direkten Zusammenhang zwischen den kleinsten Teilchen und den größten Strukturen im Universum gibt. Warum gibt es diesen Zusammenhang, und wie kann man mithilfe der Higgs-Teilchen herausfinden, dass selbst der Zustand niedrigster Energie im leeren Raum eine faszinierende Struktur besitzt?

Dass die Natur aus unteilbaren Teilchen, Atomen, besteht, glaubten schon die alten Griechen. Heute wissen wir, dass Atome aus Elementarteilchen bestehen. Die Stringtheorie beschreibt die kleinsten Teilchen als Schwingungszustände eines fadenförmigen Objekts wie die verschiedenen Töne einer Geigensaite. Warum macht das Sinn? Was hat das mit Einsteins Gravitationskraft und extra Raumdimensionen zu tun?

Zeit kann in der Strahlentherapie den entscheidenden Unterschied zwischen Leben und Tod ausmachen. Daher wird bei der innovativen FLASH-Radiotherapie die Strahlung in äußerst kurzer Zeit verabreicht. Am DESY erforschen wir, wie Tumore gezielt zerstört werden können, während gesundes Gewebe bestmöglich geschützt bleibt. Für mich ist das mehr als nur Arbeit – es ist ein Ausdruck persönlicher Hoffnung: Krebserkrankungen effektiv behandeln, heilen zu können und die Nebenwirkungen deutlich zu reduzieren.

Blicken wir in den Nachthimmel, sehen wir Sterne, Galaxien und Nebel – doch sichtbares Licht erzählt nur einen winzigen Teil der kosmischen Geschichte. Dank Radiostrahlung aus dem All öffnet sich ein ganz anderes Fenster ins Universum. Wir beleuchten, wie Radioteleskope gewaltige Jets supermassereicher Schwarzer Löchern abbilden, Radiogalaxien Materie Millionen Lichtjahre weit hinausblasen und Radiowellen helfen, die „dunklen“ Phasen der Galaxienentwicklung zu verstehen. Anhand aktueller Forschungsergebnisse wird gezeigt, wie fortschrittliche Radiotechnologie unser Bild des Kosmos revolutioniert.

Woraus besteht die Natur im Allerkleinsten? Das fragen sich Forschende auf der ganzen Welt seit vielen Jahren. Am CERN bei Genf haben sie dazu riesige Experimente aufgebaut, mit denen sich die kleinsten Bausteine unserer Natur nachweisen lassen. Vorläufiger Höhepunkt war die Entdeckung eines neuen Elementarteilchens, des Higgs-Bosons. Aber können wir das Higgs-Boson und andere Elementarteilchen in solchen Experimenten auch wirklich sehen? Am Beispiel des CMS-Experiments am CERN, das von Hamburger Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern mit aufgebaut wurde und betrieben wird, erläutern wir, wie solche „Higgs-Kameras” funktionieren.

Seit 30 Jahren gibt es das Standard- modell in der Teilchenphysik, das die Eigenschaften der Elementarteilchen und die Kräfte zwischen ihnen beschreibt. Eine Erfolgsstory: seit drei Jahrzehnten besteht es jeden Test. Doch Physiker glauben, das kann nicht alles sein – wahrscheinlich ist es nur ein Teil eines größeren Ganzen. Denn es gibt Phänomene, die damit nicht erklärbar sind, z. B. Dunkle Materie und das Ungleichgewicht von Materie und Antimaterie. Wie könnte eine vollständigere Theorie aussehen? Ist es vielleicht die „Supersymmetrie“ (SUSY), mit der wir neue Teilchen als Beweis in den nächsten Jahren am Speicherring LHC finden? Vielleicht auch supersymmetrische Kandidaten für dunkle Materie – aber wie können wir sie sehen, wenn sie doch unsichtbar ist?

Viele der großen Herausforderungen unserer Zeit finden im Verborgenen statt: in Batterien, Mikrochips, neuen Materialien oder lebenden Zellen. Um sie zu lösen, ist es entscheidend, zu verstehen, wie diese Systeme im Inneren funktionieren und wie sie sich verändern. Dafür entwickeln Forschende in Hamburg mit PETRA IV das größte Röntgenmikroskop der Welt: ein Instrument, mit dem man den kleinsten Bausteinen der Natur bei ihrer Arbeit zusehen kann.

Taucht ein in die faszinierende Welt, in der Batterien und Schokolade mehr verbindet, als auf den ersten Blick ersichtlich ist. Mit moderner Technologie, wie der Synchrotron-Röntgenanlage Petra III in Hamburg, lässt sich das verborgene Innenleben dieser Materialien sichtbar machen – das Geheimnis liegt in den Kristallen. Der Vortrag präsentiert spannende Wissenschaft, die unseren Blick für den Alltag schärft und zeigt, welche Strukturen in unseren Alltagsprodukten versteckt sind und welche Geschichten sie erzählen.

Mit den ultrakurzen Lichtblitzen von FLASH können Hochgeschwindigkeitsfilme im Nanokosmos aufgenommen werden – mit Elektronen und Atomen als Hauptakteuren. Dadurch ist es beispielsweise möglich, chemische Reaktionen in Echtzeit zu beobachten, die nur Bruchteile einer billionstel Sekunde dauern. Ebenso nutzen wir diese Technologie, um alternative Solarzellen besser zu verstehen und zu optimieren. Der Vortrag beleuchtet DESYs hochmoderne Anlage FLASH sowie die spannenden Forschungsprojekte, die damit umgesetzt werden.

Einsteins Relativitätstheorie beschreibt die große Reise bis an die Grenzen unseres Universums, während die Quantentheorie auf die Verhältnisse im ganz Kleinen blickt: das Innere unseres Universums. Gibt es einen Zusammenhang? Beide Theorien – d.h. Kosmologie und Teilchenphysik – gehen Hand in Hand und können erklaeren, wie sich unser Universum entwickelt hat, wie Materie entstanden ist. Hören Sie, was uns Gravitationswellen erzählen, was Quanteneffekte sind und welche Rolle das geheimnisvolle Higgs Feld spielt.

Durch innovative Technologien der Miniaturisierung gibt es in vielen Lebensbereichen eine zunehmende Zahl von sehr kleinen und intelligenten Sensoren, die Informationen über uns und unsere Umwelt, z. B. in Handys, Smartwatches oder Fahrzeugen, erfassen. Wir bieten einen Einblick in dieses „Miniaturwunderland“, zeigen vielfältige und zukünftige Anwendungen und diskutieren über Chancen und Herausforderungen dieser Technologie – ganz ohne Fake News und Verschwörungstheorien.