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Physiker weisen erstmals Spin-Symmetrie in Atomen nach

Symmetrie spielt in der Physik eine wichtige Rolle. Auch in der Quantenphysik wurde Symmetrie beim Spin von Atomen erwartet und nun erstmals von US-Forschern gemeinsam mit Quantenphysikern aus Innsbruck nachgewiesen. Die Ergebnisse wurden kürzlich in Science Express publiziert.

In mehreren Bereichen spielen Symmetrien in der Physik eine wichtige Rolle – so verhalten sich etwa Antimaterie und Materie trotz ihrer umgekehrten Ladungen von Positronen und Elektronen gleich. In der Quantenphysik wurde beim Spin (Drehimpuls) von Atomen ebenfalls Symmetrie erwartet, konnte bisher aber nicht nachgewiesen werden. Nun gelang es US-Forschern erstmals, diese Spin-Symmetrie und ihre Auswirkungen zu belegen, wie sie nun in Science Express beschreiben. An diesem Nachweis waren auch Prof. Peter Zoller und Dr. Christina Kraus von der Universität Innsbruck und dem Institut für Quantenoptik und Quanteninformation (IQOQI) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften beteiligt. (more…)

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Forscher fordern ganzheitliches Wassermanagement

Alte Infrastruktur, Klimawandel und demografische Veränderungen erfordern Anpassung und Sanierung von Wasserversorgungs- und Abwassernetzen. Diese sollten mit Blick auf die gesamte Wasserinfrastruktur erfolgen, fordern nun die Umwelttechniker Wolfgang Rauch und Manfred Kleidorfer von der Universität Innsbruck in einem Beitrag in der Fachzeitschrift Science.

Vor Jahrzehnten errichtete Infrastrukturbauten für Wasserversorgung und Abwasserentsorgung kommen langsam in die Jahre. Bei einer Lebensdauer von 50 bis 100 Jahren sind auch in Mitteleuropa viele Versorgungsnetze heute veraltet. Der Klimawandel und demografische Veränderungen machen darüber hinaus Anpassungen notwendig. So lassen die zukünftigen klimatischen Bedingungen höhere Niederschlagsintensitäten erwarten. Um damit zurechtzukommen, müssen entweder zusätzliche Kanalsysteme gebaut oder andere Lösungen wie dezentrale Abwassersysteme eingeführt werden. Dort wo Städte rasch wachsen oder schrumpfen müssen die Versorgungsnetze entsprechend angepasst werden. Hier sind dezentrale Lösungen wie die häusliche Abwasserverwertung oft wesentlich günstiger als aufwändige Netzwerke zur Entsorgung der Abwässer. Die Einführung dezentraler Lösungen hat aber wiederum auch erheblichen Einfluss auf die Funktion bestehender Netzwerke, weil etwa die Durchflussmengen in den Abwassernetzwerken sinken und dadurch in den Kanälen verstärkt Sedimente abgelagert werden. (more…)

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Menschen lassen Gletscher immer rascher schmelzen

Mit Hilfe einer Kombination von Klima- und Gletschermodellen haben Forscher um Ben Marzeion von der Universität Innsbruck eindeutig nachgewiesen, dass die Menschen für das weltweite Abschmelzen der Gletscher mitverantwortlich sind. In Science berichten die Forscher, dass von 1851 bis 2010 der vom Menschen verursachte Klimawandel rund ein Viertel zur Gletscherschmelze beitrug.

Schmelzende Gletscher lassen den Meeresspiegel steigen, verändern die saisonale Verfügbarkeit von Trinkwasser und können Auslöser von Naturkatastrophen sein. Sie stehen heute symbolisch für den vom Menschen verursachten Klimawandel. Allerdings reagieren Gletscher nur sehr langsam auf klimatische Veränderungen. „Typischerweise dauert es Jahrzehnte oder Jahrhunderte bis ein Gletscher sich an das Klima angepasst hat“, sagt Klimaforscher Ben Marzeion vom Institut für Meteorologie und Geophysik der Universität Innsbruck. Ihr Abschmelzen hat bereits mit dem Ende der kleinen Eiszeit Mitte des 19. Jahrhunderts begonnen. Natürliche Ursachen wie die veränderte Sonneneinstrahlung sind dafür genauso verantwortlich wie die vom Menschen ausgelösten Veränderungen. Bisher war allerdings unklar, wie viel die Menschen tatsächlich zum Verschwinden der Gletscher beitragen. (more…)

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Neuer Wirkstoff hemmt Krebsprotein MYC

Das Protein MYC ist einer der wichtigsten Faktoren bei der Entstehung von Tumoren im Menschen. Nun haben Wissenschaftler des Scripps Research Institute in den USA und vom Institut für Biochemie der Universität Innsbruck einen neuen Wirkstoff entdeckt, der direkt mit dem MYC-Protein interagiert und das Tumorwachstum stoppen kann.

Das Protein MYC ist entscheidend an der Zellteilung und am Wachstum von Organismen beteiligt. Als Genregulator steuert es die Expression von mindestens 15 Prozent aller menschlichen Gene. Dabei verstärkt es die Expression von wachstums-relevanten Genen. Ist das Myc-Gen verändert und permanent aktiv, kann diese Verstärkung dauerhaft wirken und das Wachstum von Tumoren hervorrufen. Um in der Zelle Gene an- und abschalten zu können, benötigt MYC allerdings einen Partner. Nur wenn es sich mit dem Protein MAX verbindet, kann es an das Erbgut andocken. „Genau hier setzt der neue Wirkstoff an“, sagt Klaus Bister vom Institut für Biochemie der Universität Innsbruck, dessen Arbeitsgruppe gemeinsam mit Forschern des Scripps Research Institute in La Jolla, USA, die neue Substanz und deren Wirkung nun in der amerikanischen Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) vorstellt. (more…)

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Verschränkte Photonenpaare aus Quantenpunkten

Schon im Vorjahr hatten Gregor Weihs und sein Team an der Universität Innsbruck demonstriert, wie man in Quantenpunkten gezielt einzelne Photonenpaare erzeugen kann. Im Fachmagazin Nature Communications berichten sie nun, wie sich diese Photonenpaare zeitlich miteinander verschränken lassen.

Die Quantenkommunikation über globale Glasfasernetzwerke ist auf verlässliche Träger für Quanteninformation angewiesen. Dafür werden gut kontrollierbare Photonenquellen benötigt. Forscher aus aller Welt arbeiten derzeit an entsprechenden Lösungen. Heute gängige Quellen aus Halbleiterkristallen erzeugen die Lichtteilchen relativ unkontrolliert, auch sind die bisher verwendeten Einzelphotonenquellen mit hohem technischem Aufwand verbunden. Die von Forschern der Universität Innsbruck verwendete Methode zu Erzeugung von Photonenpaaren in Quantenpunkten ist demgegenüber sehr gut kontrollierbar und deutlich weniger aufwändig. (more…)

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Neuheit: Leitungen für Magnetfelder

Wie ein Glasfaserkabel Licht über weite Strecken transportiert, so leitet eine neue Technologie magnetische Felder über beliebig große Distanzen. Dieser neue Leiter für Magnetfelder wurde von einer Gruppe von Physikern um Oriol Romero-Isart entwickelt und bereits im Labor erprobt.

In unserer Hightech-Welt ist die Übertragung von elektromagnetischen Wellen eine Selbstverständlichkeit. Über Lichtwellenleiter werden Informationen auf diese Weise um die ganze Welt geschickt. Mit statischen magnetischen Feldern war dies bisher nicht möglich, ihre Stärke nimmt mit dem Abstand von der Quelle rasant ab. Physiker um den Innsbrucker Theoretiker Oriol Romero-Isart haben nun eine verblüffend einfache Lösung für dieses Problem gefunden. (more…)

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Vielfalt bewegt die Stadt

Städte und Orte sind im ständigen Wandel und werden zu Zentren für unterschiedliche Traditionen, Kulturen und Erfahrungen. Welchen Beitrag Migration für Urbanität und Bildung leistet, untersucht Professor Erol Yildiz am Institut für Erziehungswissenschaft an der Universität Innsbruck.

Das Wort „Migration“ stammt aus dem Lateinischen und bedeutet Bewegung, (Aus-) Wanderung und Umzug. „Man bewegt sich von A nach B – das gab es immer und wenn man Migration auch historisch betrachtet, dann sieht man, dass die Bewegung von Menschen immer der Normalfall war und nicht die Ausnahme“, erläutert Erol Yildiz seine Grundannahme. „Ich verwende gerne die Begriffe ‚sesshafte Mobilität’ oder ‚mobile Sesshaftigkeit’, denn sie beschreiben unsere gesellschaftliche Situation am treffendsten“, so Yildiz. Der Wissenschaftler ist davon überzeugt, dass Zuwanderung wesentlich zur Urbanisierung beiträgt: „Wenn Menschen von außen kommen, bringen sie neues Wissen mit, von dem andere und der Stadtteil, in den sie ziehen, profitieren können.“ (more…)

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Steinzeitdiät – war früher alles besser?

Das Thema Ernährung ist ein medialer Dauerbrenner. Pünktlich zur Badesaison erscheinen jährlich neue Wunderdiäten und Geheimtipps – auch die Paläodiät kommt dabei immer wieder zur Sprache. Klaus Oeggl beschäftigt sich aus archäobotanischer Sicht mit frühzeitlichen Ernährungsgewohnheiten und erklärt, was damals auf dem Speiseplan stand. (more…)

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