• - sternentod schafft neue elemente
• - hochwasserfrühwarnung mit wetterradar
• - der boden unter dem turm von pisa
• - kurz notiert
• - stabile membranen für die brennstoffzelle
• - das hindenburg-projekt
• - neues interferometer
• - bäckerhefe als modellorganismus der biochemie
• - neues aus der zukunft (wind energy in the built environment)
• - in eigener sache
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		sternentod schafft neue elemente

Gleich mit zwei wissenschaftlichen Veröffentlichungen haben Stuttgarter Astrophysiker in den vergangenen Monaten die Fachwelt aufhorchen lassen: Ihre in den Physical Review Letters (Vol. 86, Nr. 15, 9. April 2001; Vol. 87, Nr. 20, 12. November 2001) veröffentlichten Ergebnisse legen es nahe, daß die Kapitel über die Entstehung der Elemente in den Sternen und über die Lebensgeschichte von Sternen neu geschrieben werden müssen. Einer internationalen Arbeitsgruppe am Institut für Strahlenphysik der Universität Stuttgart (IfS) unter der Leitung von Dr. Wolfgang Hammer, in Zusammenarbeit mit Forschern aus Athen, Mainz und Tübingen, ist es gelungen, mit verbesserten Meßmethoden die beiden "wichtigsten" Kernreaktionen in Sternen neu zu vermessen. Mit der in den Experimenten erreichten Meßempfindlichkeit stellten die Stuttgarter sogar einen Weltrekord auf.

Bei der ersten untersuchten Reaktion handelt es sich um die Fusion von Kohlenstoff mit Helium zu Sauerstoff. Hier entscheidet sich die Häufigkeit von Kohlenstoff und Sauerstoff im Universum, den zentralen Bestandteilen für Entstehung und Existenz organischen Lebens. Sie gilt auch als Schlüsselreaktion der Nukleosynthese, da in den Sternen jedes "Baumaterial" für die schweren Elemente in einer frühen Phase das Kohlenstoff- und Sauerstoffstadium durchläuft. Zum anderen wurde die wichtigste neutronenliefernde Reaktion, wie sie in den massereichen sterbenden Sternen des Universums abläuft, untersucht. Die Neutronenentstehung ist besonders für den Aufbau der schweren Elemente entscheidend und findet weitgehend in den sogenannten Roten Riesen statt, die ihren Vorrat an Wasserstoff verbraucht haben und nur noch Helium bei extrem hohen Temperaturen verbrennen.

Die ermittelten astrophysikalischen Reaktionsraten der Stuttgarter Gruppe unterscheiden sich im Absolutwert von denjenigen anderer Forschungsgruppen. Entscheidender ist jedoch, daß die Fehlergrenzen deutlich reduziert werden konnten. Bei der Neon-Reaktion konnte die Unsicherheit um das Hundertfache gesenkt werden. Die neuen Daten sollen neue Berechnungen zur Nukleosynthese und zu den Sternmodellen ermöglichen.

Prof. Dr. Ulrich Kneißl, Dr. Wolfgang Hammer, Tel. 0711/ 685 38 72, -38 88
kneissl@ifs.physik.uni-stuttgart.de, hammer@ifs.physik.uni-stuttgart.de

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		hochwasserfrühwarnung mit wetterradar

Es gibt Gebiete, in denen kommt das nächste Hochwasser so sicher wie Weihnachten. Allerdings steht der Termin für das Hochwasser nicht im Kalender. Das Institut für Wasserbau, Lehrgebiet Wassermengenwirtschaft unter der Leitung von Professor Dr. András Bárdossy, hat in den vergangenen zwei Jahren ein System zur lokalen Hochwasserfrühwarnung entwickelt. Die Hochwassergefahr durch große Flußsysteme kann bereits heute zuverlässig prognostiziert werden. Eine Vorhersage für kleine Einzugsgebiete war aber bisher nicht oder nur schlecht möglich, da dort zwischen Regen und Hochwasserwelle sehr geringe Zeitspannen liegen. Mit einem kombinierten System aus in Echtzeit abrufbaren Niederschlags- und Abflußmeßgeräten, einem Wetterradar und einem Modell zur Simulation des Niederschlag-Abflußgeschehens in einem Einzugsgebiet wurde nun in Zusammenarbeit mit Karlsruher Wissenschaftlern ein speziell für kleine Gebiete konzipiertes Frühwarnsystem entwickelt. Auftraggeber war die Stadt Tübingen, die durch Hochwasser des Goldersbaches bereits mehrfach Millionenschäden erlitt. Den Tübinger Behörden stehen durch die Abflußvorhersage und die gezielte Aktivierung von Rückhaltebecken ungefähr sechs Stunden Zeit zur Verfügung, um die Bevölkerung zu alarmieren und Objektschutzmaßnahmen durchzuführen.

Prof. Dr. András Bárdossy, Tel. 0711/ 685 46 63
Andras.Bardossy@iws.uni-stuttgart.de

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		der boden unter dem turm von pisa

Zähe Rettungsarbeiten hatten in diesem Jahr dazu geführt, daß der gefährdete Turm in Pisa um etliche Zentimeter wieder aufgerichtet werden konnte. Ob man nun wirklich "aufatmen" kann, sollen Berechnungen der Bodenverformungen unter dem Turm durch das Institut für Geotechnik der Universität Stuttgart im Auftrag des Consorzo Progetto Torre di Pisa, der Gesellschaft zur Rettung des Schiefen Turms von Pisa, zeigen. Dabei werden erstmalig sogenannte Kriechverformungen berücksichtigt, die noch lange nach der Fertigstellung des Bauwerks auftreten. Bauingenieure aus aller Welt hatten sich in den letzten Jahren den Kopf darüber zerbrochen, wie man den Turm zumindest wieder so weit zurückkippen kann, daß kein Einsturz mehr droht. Mit dem Wissen um die Bodenmechanik wurde schließlich ein Konzept umgesetzt: Auf der Seite, auf welcher sich der Turm nicht so stark gesetzt hatte, saugte man vorsichtig Erdreich ab. Durch das Eigengewicht des Turms und zusätzliche Bleigewichte wurden die entstandenen Hohlräume langsam zusammengedrückt, und der Turm richtete sich auf. Die Stuttgarter wollen bis Jahresende erste Ergebnisse ihrer Berechnungen vorlegen. Der Turm wurde übrigens am 15. Dezember wieder geöffnet.

Prof. Dr.-Ing. Pieter Vermeer, Tel. 0711/ 685 2436
vermeer@igs.uni-stuttgart.de

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kurz notiert wolfgang paul-preisträger kommt nach stuttgart Prof. Dr. Atac Imamoglu von der University of California in Santa Barbara ist einer der insgesamt 14 ausländischen Wissenschaftler, die im November mit dem Wolfgang Paul-Preis, dem höchstdotierten Forschungspreis der Wissenschaftsgeschichte Deutschlands, ausgezeichnet wurden. Insgesamt vier Millionen Mark erhält Prof. Imamoglu für Forschungsarbeiten am 4. Physikalischen Institut der Universität Stuttgart. In seinen Forschungen konzentriert er sich auf die Untersuchung der optischen Eigenschaften von Nanostrukturen und deren Anwendungen im aufstrebenden Gebiet der Quanteninformationswissenschaft. http://www.humboldt-foundation.de/de/aktuelles/presse/pn/index.htm m.pilkuhn@physik.uni-stuttgart.de, atac@ece.uscb.edu   Verbundforschungsprojekte gefördert Insgesamt 20 Mio. Mark aus Mitteln der Landesstiftung Baden-Württemberg werden in den nächsten Jahren für wissenschaftliche und wirtschaftsorientierte Verbundprojekte ausgeschüttet. Hohes Risiko, besondere Komplexität und Interdisziplinarität sollen die Projekte aus den Bereichen Biotechnologie, Energietechnik und Umwelt, Optische Technologien, Produktionstechnik/Neue Materialien/Oberflächentechnik, Wissensmanagement/Unternehmenssoftware kennzeichnen. Anträge können bis zum 15. Februar über die Zentrale Verwaltung gestellt werden. Merkblatt und Antragsformulare gibt es unter: http://www.mwk-bw.de/aktuelles/index.html Stopp für Forschungsschwerpunktprogramm Ein vorläufiges Aus gibt es dagegen beim Forschungsschwerpunktprogramm des Landes. Wie das Ministerium mitteilte, können für 2002 keine neuen Projekte beantragt werden. Der Förderbeginn für bewilligte Projekte aus der zweiten Tranche von 2001 verschiebt sich auf Anfang 2002.

		stabile membranen für die brennstoffzelle

Am Institut für Chemische Verfahrenstechnik erforscht eine Arbeitsgruppe neuartige Polymerelektrolytmembranen für Nieder- und Mitteltemperatur-Membranbrennstoffzellen. In diesen Temperaturbereichen werden technische Anwendungen als Direktmethanolbrennstoffzellen für "nachladbaren" Batterieersatz in mobilen Kleingeräten wie Laptops und Handys sowie für die dezentrale Bereitstellung von elektrischer Energie im höheren Leistungs- und Wirkungsgradbereich erforscht. Die Polymerelektrolytmembran bildet ein zentrales Element jeder Membran-Brennstoffzelle. Ihre Funktion stellt hohe Anforderungen an die Membran, die von den üblichen Ionomer-Membranen nicht erfüllt werden. Das betrifft insbesondere die chemische Stabilität und die Festigkeit bei höheren Temperaturen. So besaßen die im Apollo-Programm eingesetzten Brennstoffzellen gerademal eine Lebensdauer, die die Dauer der Raumfahrtmission von wenigen Tagen kaum überschritt. Die von der Arbeitsgruppe um Dr. Jochen Kerres entwickelten Membransysteme sind wesentlich preiswerter als andere für Brennstoffzellen geeignete Polymere, besitzen eine sehr gute Protonenleitfähigkeit und eine hohe thermische Stabilität, und in der Membran findet keine Versprödung bei Austrocknung statt. Es zeigte sich, daß die Stuttgarter Membransysteme je nach Brennstoffzellentyp bis zu Temperaturen von mindestens 80°C und in besonderen Typen bis zu Temperaturen von mindestens 120°C eingesetzt werden können. Der hohe wissenschaftliche Standard der über mehrere Patente gesicherten Arbeiten zeigte sich zuletzt durch den im Oktober verliehenen zweiten Preis im bundesweit ausgeschriebenen Fuel Cell Award 2001.

Dr. Jochen Kerres, Tel. 0711/ 641 22 44
kerres@icvt.uni-stuttgart.de

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		das hindenburg-projekt

An der Abteilung für Neuere Geschichte des Historischen Instituts läuft gegenwärtig unter der Leitung von Prof. Dr. Wolfram Pyta das sogenannte Hindenburg-Projekt. Die Forschungen der Historiker widmen sich besonders der politischen Wirkungsphase des ehemaligen Reichspräsidenten und Feldmarschalls Hindenburg in den Jahren zwischen 1914 und 1934. Ihr Hauptaugenmerk gilt den politischen Grundsatzentscheidungen, an denen Hindenburg maßgeblich beteiligt war. Dabei zeichnet sich ab, daß entgegen bisher vorherrschender Meinung Hindenburg durchaus einen aktiven Bezug zur Sphäre des Politischen besaß und daß Ruhmsucht und Machtbewußtsein bei ihm nicht gering veranschlagt werden dürfen. Auch die intensive Kommunikation Hindenburgs mit der Öffentlichkeit wird untersucht, insbesondere sein Hang zu medialer Selbstinszenierung und seine Fähigkeit, dabei vielfältige gesellschaftliche Erwartungshaltungen zu bedienen. Das Hindenburg-Projekt kreist schließlich um die bohrende Frage nach den Beweggründen Hindenburgs für seine Ernennung Hitlers zum Reichskanzler im Jahr 1933. Allem Anschein nach wollte der greise Hindenburg mit der Ernennung Hitlers auch einen Wunschkandidaten für seine Nachfolge im Amt des Reichspräsidenten aufbauen, wofür insbesondere das politische Testament Hindenburgs zeugt. Die Forschungen zum Hindenburg-Projekt, die in nächster Zeit auch als Buch veröffentlicht werden sollen, werden der Öffentlichkeit unter anderem am 3. Februar 2001 um 11 Uhr bei der Sonntagsmatinee in der Keplerstraße 17 von Prof. Pyta vorgestellt.

Prof. Dr. Wolfram Pyta, Tel. 0711/ 121 3450
wolfram.pyta@ipo.hi.uni-stuttgart.de

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		neues interferometer

Fast nebenbei wurde am 5. Physikalischen Institut der Universität Stuttgart ein neues hochgenaues Interferometer entwickelt, das die Meßgenauigkeit in der Nanowelt um den Faktor 500 steigert. Die zugrundeliegende Technologie haben Prof. Tilman Pfau und Dr. Yuri Ovchinnikov in den Physical Review Letters (Nr. 87, 12, 123901, 2001) beschrieben. Bei dem Multimoden Wellenleiter-Interferometer (multimode waveguide interferometer, MWI) wird der Strahl eines Helium-Neon Lasers schräg in den Spalt zwischen zwei parallele fünf Zentimeter lange Goldspiegel eingespeist. Das Licht kann nun je nach dem Eintrittswinkel mehrere Wege gehen, die sich überlappen und komplexe Interferenzmuster bilden. Dabei konnten bereits Muster von einem Neuntel der eingesetzten Wellenlänge ermittelt werden. Aber das Interferometer soll nicht nur als Meßinstrument einsetzbar sein: auch als optischer Schalter kann das bereits patentierte MWI in modernen Kommunikationstechnologien Verwendung finden.

http://www.physik.uni-stuttgart.de/institute/pi/5/news/010801/mwi-abstract.html

Prof. Dr. Tilman Pfau Tel. 0711/ 685 8025
t.pfau@physik.uni-stuttgart.de

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		bäckerhefe als modellorganismus der biochemie

Hefe ist seit uralten Zeiten eines der wichtigsten "Haustiere" des Menschen; in biotechnologischen Prozessen wird sie verwendet, um Bier und Wein zu produzieren oder den Brotteig zu lockern. Die Forschung setzt Hefe seit dem Ende des 19. Jahrhunderts als "Versuchskaninchen" in der Biochemie, seit neuerer Zeit in der Genetik und der Molekularbiologie ein. Zwei der drei Wissenschaftler, die in diesem Jahr den Nobelpreis für Medizin erhielten, haben den Ablauf des Zellteilungszyklus und seine Bedeutung für die Krebsentwicklung an Hefe entdeckt. Das Institut für Biochemie der Universität Stuttgart hat in den letzten Jahren durch Untersuchungen an Hefe entscheidende Einblicke in die Funktionsweise des sogenannten Ubiquitin-Proteasom-Systems gewinnen können. Die Gesundheit der Zelle hängt unmittelbar von der korrekten Funktion dieses Systems ab. Das kleine Eiweißmolekül Ubiquitin und der hochentwickelte Eiweißkomplex Proteasom kommen in allen höheren Zellen vor. Den Stuttgarter Wissenschaftlern gelang erstmals der genaue Nachweis, wie das Ubiquitinsystem und die Proteasom-Maschinerie in der Zelle zusammenwirken. Ihre Experimente zeigten, daß dieses System über den Abbau von Eiweißmolekülen (Proteinen) - diese erfüllen als Arbeitspferde die vielfältigen Aufgaben der Zelle - die Funktionen der Zelle kontrollieren. Dabei markiert das Ubiquitinsystem Eiweißmoleküle, die auf einen zellulären Befehl hin eliminiert werden müssen. Das Proteasom, quasi ein Fleischwolf mit molekularen Dimensionen, zerkleinert dann so gekennzeichnete Proteine. Diese zerstörerischen Prozesse sind lebensnotwendig. Der Ausfall des Proteasoms führt zum Tod der Zelle. Der korrekte Ablauf des Zellwachstums und der Zellteilung ist vom Ubiquitin-Proteasom-System so sehr abhängig, daß eine Störung zur Entartung der Zelle und zur Krebsentstehung führen kann. Die Aufklärung der molekularen Anatomie des Ubiquitin-Proteasom-Systems der Hefe hat in den letzten Jahren wesentliche Erkenntnisse darüber geliefert, warum Zellen mit defektem Ubiquitin-Proteasom-System ihre genetischen Baupläne nicht mehr korrekt vererben. So entstandene Instabilitäten stellen die zentrale Ursache für die Entstehung bösartiger Tumore dar. Überraschend war auch die Entdeckung, daß das Ubiquitin-Proteasom-System in der Qualitätskontrolle der Eiweiße eine wichtige Rolle spielt. Eiweißmoleküle, die sich nicht zu der biologisch aktiven Form falten, werden über dieses System entfernt. Heute weiß man, daß in der Aufklärung solcher Abbauprozesse ein wichtiger Schlüssel zum Verständnis von Krankheiten wie Mukoviszidose, Bovine Spongiforme Enzephalopathie (BSE), der Creutzfeldt Jakob-Krankheit, der Alzheimer- und auch der Parkinsonschen Krankheit liegt.

Prof. Dr. Dieter H. Wolf, Tel. 0711/ 685 43 90
dieter.wolf@po.uni-stuttgart.de

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		neues aus der zukunft

wind energy in the built environment

Windmühlen waren die ersten und die wohl einzigen unumstrittenen Windenergieanlagen, die in gebauter Umwelt plaziert wurden. In einem zweijährigen EU-Forschungsprojekt haben Wissenschaftler aus England, Holland und der Universität Stuttgart ein Modell entwickelt, an dem die Energieeffizienz sowie Fragen zur Sicherheit und Akustik von Windenergieanlagen in gebauter Umwelt getestet wurden. Im September dieses Jahres wurden die Ergebnisse bei einer internationalen Konferenz in New York vorgestellt. Die Stuttgarter hatten den konstruktiven Part der architektonischen Planung übernommen; von Jörg Hieber vom Institut für Baukonstruktion stammen die eindrucksvollen Computermodelle. Das Ganze ist noch Zukunft, ist teuer und enthält mehr Fragen als Antworten: doch wer weiß, vielleicht möchte demnächst ein erfolgreiches Energieunternehmen sein Firmengebäude als moderne Windmaschine designen lassen. Über zwanzig Prozent der Energie für das Haus könnten die Rotoren des rechts abgebildeten Modells liefern.

Prof. Stefan Behling, Tel. 0711/ 121 32 54
stefan.behling@po.uni-stuttgart.de

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		in eigener sache

Der newsletter science möchte dazu beitragen, die wissenschaftliche Vielfalt an der Universität Stuttgart transparenter und für die Öffentlichkeit attraktiver darzustellen. Informationen, Themen, Hinweise und natürlich Bilder aus der Forschung sind jederzeit willkommen.

presse@uni-stuttgart.de

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