future 2012 14 - Wiener Zeitung...Temperatur von minus 271,3 Grad Celsius ist der LHC zudem der...

Das Zukunftsmagazin der Nr. 14 ● 19. Dezember 2012

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Die Zukunft der Physik

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Tageszeitung für Fortgeschrittene.

Jetzt im neuen Design.

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Inhalt

Liebe Leserin, lieber Leser,

Giordano Bruno, geboren 1548, postulierte die Unendlichkeit des Universums und dessen unendliche Dauer. Der italienische Prie-ster stellte sich damit gegen die geozentrische Orthodoxie. Viel schwerer wog allerdings die Tatsache, dass seine Thesen von einer unendlichen materiellen Welt keinen Raum für ein Jenseits ließen, da die Anfangs- und Endlosigkeit des Kosmos eine Schöpfung und ein Jüngstes Gericht ausschlossen. Die Inquisition befand Bruno der Ketzerei für schuldig und verurteilte ihn zum Tode auf dem Scheiterhaufen. Im Jahr 2000 erklärte der päpstliche Kulturrat, die Hinrichtung sei nunmehr auch aus kirchlicher Sicht als Unrecht zu betrachten.

Auf der Basis der verfügbaren Beobachtungen kann derzeit nur eine grobe Untergrenze für die Ausdehnung des Universums angegeben werden. Die meisten Beschreibungsmodelle schließen einen Radius kleiner als 78 Milliarden Lichtjahre aus – von der Erde aus sichtbar ist ein Radius von 47 Milliarden Lichtjahren. Astrophysiker Stephen Hawking zufolge beinhaltet das Weltall 100 Milliarden Galaxien, jede mit Millionen von Sternen. Hawking ergänzt, dass es bei diesem Vo-lumen unwahrscheinlich sei, dass es nur auf der Erde Lebewesen gebe. Namhafte Theologen zerbrechen sich den Kopf, um ange-passte Schöpfungsgeschichten parat zu haben, falls außerirdisches Leben in menschenähnlicher Form nachgewiesen wird. Die Entde-ckung des Higgs-Teilchens, das dem Leben Masse verleiht, am Kern-forschungszentrum Cern in diesem Jahr lehrt uns nämlich: Higgs �� -tem wie eine Handvoll Gehirnzellen zu den Milliarden Nerven- und Gliazellen des ganzen Denkorgans. Mehr über die Mysterien des Kosmos erfahren Sie auf den Seiten 4 bis 7.

Einige der wichtigsten physikalischen Erkenntnismodelle, wie die Schrödinger-Gleichung, stammen aus Österreich. Heute ist das Land unter anderem in der Quanten-, Festkörper- und Weltraumphysik bedeutsam. Die Seiten 8 und 9 zeigen einen Überblick über Physik in Österreich, wo auch die medizinische Physik an Momentum ge-winnt: Im Therapiezentrum Med Austron sollen Elementarteilchen helfen, Krebs zu heilen. Über die Teilchen, die Leben retten können, lesen Sie auf den Seiten 10 und 11.

Alles Leben ist Physik, betont Quantenphysiker und Autor Michio Kaku. Er prophezeit in seinem neuen Buch eine Welt, in der die Menschen den Göttern gleich sein könnten, indem sie sich physi-kalischen Innovationen bedienen, sagt er zu Cathren Landsgesell ab Seite 12.

Frohe Weihnachten und schöne Feiertage wünscht

Eva Stanzl

Editorial

Impressum

future erscheint als Verlagsbeilageder Wiener Zeitung.Medieneigentümer und Herausgeber:Wiener Zeitung GmbHMedia Quarter Marx 3.3Maria Jacobi-Gasse 1, 1030 WienTel.: 01/20699-0Geschäftsführung: Mag. Karl SchiesslMarketingleitung: Wolfgang Renner, MSc.Anzeigenleitung: Harald WegscheidlerRedaktion: Eva Stanzl (Leitung), Cathren Landsgesell, Helmut RibaritsArtdirection: Richard KienzlDruck: Niederösterreichisches PressehausDruck- und Verlagsgesellschaft mbH, Gutenbergstraße 12A-3100 St. Pölten

Die Offenlegung gemäß § 25 MedienG ist unter www.wienerzeitung.at/impressum ständig abrufbar.

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Die Zukunft der Physik:

„Im Kosmos liegt eine Revolution verborgen“

Mit Ionen Krebs bekämpfen:

Elementarteilchen, die Leben retten

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�� zeigt eine Auswahl der heimischen Spielstätten der Physik:

Physik in Österreich8

Ein Physiker als Stimme der Zukunft:

Alles wird gut12

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Woran das europäische Kernforschungszentrum Cern in Zukunft forschen wird:

Die neue Welt der Teilchen

Neues Verfahren zur Melanom-Erkennung .................................15

Let´s dance, Shimi ....................................................................15

3D-Bilder vom biologischen Gewebe.........................................15

Schöne digitale Ausblicke .........................................................15

Telegramm ...............................................................................16

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Im Grunde ist es nicht verwunderlich, dass die Menschen im Mittelalter glaubten, daß die Erde sei eine Scheibe sei.

��!��"��vorstellen, wie falsch ihre Sichtweise war. „Man muss schon ��#��$�##��"%��des Neusiedlersees berechnen zu können – immerhin kön-��&��Robert Schöfbeck vom Institut für Hochenergiephysik der Österreichischen Akademie der Wissenschaften in Wien.

Wem dennoch schon vor hunderten von Jahren klar war, dass die Erde keine Scheibe sein kann, sondern einen Durchmesser von 12.700 Kilometern hat, der fragte sich vermutlich, wo sich wohl all die Landmassen jenseits des Reichs, in dem er lebte, befänden. Wo genau lagen die ande-ren 70 Prozent der Welt? Gelehrte sagten vorher, wo der '�� #�� !�� *��und den Mut, das Unbekannte zu erkunden.

Naturwissenschaften erst seit 400 Jahren+��#��#��!��%��unser heutiger Wissensstand zum Universum. Denn nicht einmal die Dinge auf unserem eigenen Planeten sind im-

mer augenscheinlich. „Ich bin mir nicht sicher, ob wir schon alle Physik haben. die uns erlauben würde, das Gehirn zu verstehen. Wir betreiben die Naturwissenschaften erst seit 400 Jahren. Zu glauben, dass wir die meisten Antworten ��"��%��"#-mierte Quantenphysiker Anton Zeilinger.

Isaac Newton verstand die universelle Gravitation und die Bewegungsgesetze. James Clerk Maxwell durchleuchtete

das Wesen der Elektrizität. Albert Einstein beschrieb die Struktur von Raum und Zeit und die Schwerkraft. In sei-ner 1905 veröffentlichten Speziellen Relativitätstheorie be-schreibt er das Verhalten von Raum und Zeit aus der Sicht von Beobachtern, die sich relativ zueinander bewegen. Da-rauf aufbauend führt die Allgemeine Relativitätstheorie die Gravitation auf eine Krümmung von Raum und Zeit zurück, die unter anderem durch die beteiligten Massen verursacht wird. Doch was passierte kurz nach dem Urknall, und wie konnte Leben und Materie überhaupt entstehen?

Die Wissenschafter des Teilchenbeschleunigers Large Ha-dron Collider (LHC) im Europäischen Kernforschungszen-trum Cern in Genf simulieren die Zustände und Vorgänge

Das Jahr 2012 wird in die Geschichte der Naturwissenschaften eingehen. Teilchenphysiker

konnten das Higgs Boson, das dem Universum Masse verleiht, erstmals nachweisen. Doch das

lange gesuchte Teilchen erklärt nur fünf Prozent der Materie im All. Woraus besteht der Rest?

Von Eva Stanzl

„Im Kosmos liegt eine Revolution verborgen“

Die Zukunft der Physik:

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Der Large Hadron Collider (LHC) am Kernforschungszentrum Cern in Genf ist der leistungsstärkste Teilchenbeschleuniger der Welt. Die internationale Kollaboration besteht aus rund 1000 Physikern, Ingenieuren und Technikern aus 33 Ländern. Die Maschine sitzt in einem ringförmigen Tunnel, 100 Meter unter französischen und schweizerischen Feldern, Wäldern und Dör-fern. Auf 27 Kilometer Länge unterquert sie mehrere Male die Grenze zwischen den beiden Ländern. Wenn der LHC in Betrieb ��'"�"��#��;;�<<<�&��="�>��Tunnel. Lange Magnete, Dipole genannt, halten die Protonen auf ihrer Bahn. Die Magnetspulen sind supraleitend – das heißt, sie verlieren ihren elektrischen Widerstand, womit ein sehr starkes Magnetfeld erzeugt werden kann. Die Teilchen bewegen sich in einem Vakkuum – der LHC gehört zu den leersten Orten in unserem Sonnensystem. Aufgrund der Supraleitung bei einer Temperatur von minus 271,3 Grad Celsius ist der LHC zudem der größte Kühlschrank der Welt.

Ein Proton ist ein stabiles, elektrisch positiv geladenes Hadron. (Als Hadronen bezeichnet man Teilchen, die der starken Wech-selwirkung unterworfen sind, im Gegensatz etwa zu Leptonen.) Das Proton gehört neben dem Neutron und dem Elektron zu den Bausteinen, aus denen die dem Menschen alltäglich ver-traute Materie besteht. Die Protonen müssen auf Kurs gebracht ��#��"��@��können. Sie werden mit einer Kette von Vorbeschleunigern zu Paketen gebündelt und mit immer höherer Energie so lange be-schleunigt, bis sie in den LHC eingespeist werden können. Dort angekommen, werden sie nicht nur weiter beschleunigt, son-dern auch so lange präzise manipuliert, bis sie sich für perfekte Hochenergiekollisionen eigenen. Das Team von sieben Wissen-schaftern, das an der Suche nach dem Higgs-Teilchen beschäftigt ist, erhielt heuer den Fundamental Physics Price des russischen Internet-Giganten und Physikers Juri Milner. Mit drei Millionen Dollar ist es der höchsdotierte WIssenschaftspreis der Welt.

Quelle: „Large Hadron Collider“, von Rolf-Dieter Heuer, Franzobel und Peter Ginter. Hg Edition Lammerhuber, Cern und Unesco, 2011.

kurz nach dem Urknall, als die Weichen gestellt wurden für die Entstehung von Leben. Sie lassen Elementarteilchen mit enormer Geschwindigkeit aufeinanderprallen. In den Spuren der Teilchen-Kollisionen suchen sie nach Hinweisen zu deren Zerfall in verschiedene Kanäle. Die Zerfallskanäle geben Auf-schluss über die Geschehnisse zu Beginn des Universums. Ih-nen ist zu verdanken, dass die Welt zusammenhält.

Am 4. Juli verkündeten die Cern-Physiker einen enormen Er-folg: Der Nachweis des Higgs-Teilchens war ihnen gelungen. „Das Higgs-Teilchen war das letzte fehlende Element in un-serer heute akzeptierten Beschreibung der Welt der Elemen-�� $�� X��Fabjan, Chef des Instituts für Hochenergiephysik in Wien, das an den Forschungsarbeiten beteiligt war. Eine 50-jährige intel-lektuelle Entwicklung hatte ihr Ziel erreicht. In dieser Zeit hat-ten Wissenschafter die physikalischen Gesetze der bekannten, sichtbaren Welt von geringen bis zu sehr hohen Temperaturen �� Y�� #� >��#"�� '�[�� Nun lässt sich die vollständige Gleichung auf den Rücken eines Kuverts schreiben.

Am Anfang waren zwölf TeilchenLaut dem Standardmodell liegen den Planeten und Sternen, der Schwerkraft und dem Leben auf der Erde zwölf Materiebe-standteilchen zu Grunde – sechs Arten von Quarks und sechs Arten von Leptonen (zu denen auch Elektronen und Neutri-nos zählen). Das Higgs-Boson verleiht all diesen Elementarteil-chen ihre Masse. Ohne Higgs-Teilchen kein Leben, keine Erde, kein Wasser, kein Feuer und keine Luft, keine Autorin dieser Zeilen und keine Leserinnen und Leser dieses Magazins. Bis zu seinem Nachweis vergangenen Sommer hatte allerdings kein Physik-Schulbuch die Existenz des masseverleihenden Bosons bestätigt.

1964 hatte unter anderen der britische Physiker Peter Higgs die Idee eines theoretischen Mechanismus gehabt, durch

den die zunächst masselosen Teilchen in Wechselwirkung mit einem Hintergrundfeld, dem Higgs-Feld, ihre Masse erhalten. Um die Idee auch für Laien verständlich zu machen, verglei-chen Physiker sie mit einer Party, auf der ein Popstar erscheint. Die Partygäste bilden das Higgs-Feld: Will der Popstar den Raum durchqueren, scharen sich Fans um ihn und lassen ihn dadurch langsamer fortkommen - der Star gewinnt sozusagen an Masse. Ganz ähnlich bekamen kurz nach dem Urknall die Elementarteilchen erst durch die Interaktion mit dem Higgs-Energiefeld Masse und konnten sich schließlich zum Univer-sum formieren – die Schwerkraft entstand, und schließlich Sonnen und Planeten.

Doch so groß der Jubel über die Entdeckung des Higgs-Boson war, so wenig sagt das Teilchen über die Gesamtheit der Mate-rie aus. Denn was wir sehen, ist nur ein Bruchteil dessen, was existiert. Woraus also besteht der Rest? „Wir wissen, dass es mehr im Universum gibt als die sichtbare Welt. Die sichtbare Welt macht nur fünf Prozent der Materie des gesamten Uni-versums aus. Nun müssen wir uns darauf konzentrieren, die ��\]�'"��^�%_��

„Man kann anhand der Gravitationsgesetze errechnen, wie sich die Sterne, Planeten und Galaxien im Universum bewe-gen müssten. Jedoch reichen diese Sterne und Galaxien nicht ��#��#��`��#��&��-det, dass die Schwerkraftwirkung größer ist als das, was man aufgrund der Sterne, die wir sehen, rückschließen würde. Das heißt, es muss etwas Weiteres geben, das die Materie anzieht. Das wird als Dunkle Materie bezeichnet, weil sie nicht leuch-��{��

Die Idee dazu entstand vor rund 80 Jahren. „Es war eine dieser esoterischen Hypothesen, die aufgestellt wurden.

Mittlerweile aber hat sie aber jeden Widerlegungsversuch �%��%��|"%��>��}�%��~��^"��davon aus, dass ein Fünftel unseres Universums von Dunkler &��

Gesucht wird eine Theorie für allesAufgrund der Lichtablenkung von Objekten im Universum können Physiker und Astronomen auf die ablenkende Masse-verteilung im All zurückrechnen. Sie vermuten, dass alle Gala-xienhaufen durchdrungen sind von Dunkler Materie. Da der Stoff allerdings nur sehr schwach mit der sichtbaren Mate-rie wechselwirkt, ist er für das Auge unsichtbar. Es müsse ihn aber geben, denn unsere Galaxie dreht sich zu schnell. Gemäß der allgemeinen Relativitätstheorie passt bei 300 Milliarden Sternen in der Milchstraße, die eine 2000 bis 3000 Lichtjahre dünne Scheibe mit 100.000 Lichtjahren Durchmesser ist, die Rotationsgeschwindigkeit nicht zur sichtbar vorhanden Masse. „Die Sterne würden abhauen bei der Geschwindigkeit, in der sie unterwegs sind. Es würde sich keine stabilen Bahnen er-��%��%��"��=�[�'�[��"��%��

eine zusätzliche Anziehungskraft wäre unsere Galaxie entwe-��}��"��"��~��Charakter und Bestandteile noch unbekannt sind, muss das ��>[��#��##��*��@��"��"��-densein bestimmter Teilchen vorher, aus denen Dunkle Mate-rie bestehen soll. Die Forscher gehen davon aus, dass sie sie am LHC im Rahmen des CMS-Experiments, das auf 15 bis 20 Jahre ausgelegt ist, möglicherweise erzeugen und somit nach-weisen können.

Vorausgesetzt, die Theorie der Supersymmetrie (SUSY) be-wahrheitet sich. Dieses Theoriegebäude verlangt, dass es

zu jedem Teilchen ein zweites, supersymmetrisches Teilchen gibt. „Es postuliert, dass jedes Teilchen ein Spiegelteilchen hat, es daher doppelt so viele Teilchen gibt, wie wir sehen können. Ein Teil des Spiegels sind wir, die aus den zwölf Teilchen im Standardmodell bestehen. Die Spiegelteilchen auf der anderen Seite sind nicht wir, denn sie sind größtenteils zerfallen. Sie verbinden sich zwar nicht mit normaler Materie, üben jedoch ��"��&��%��^�%_��

Die Supersymmetrie gilt als Hoffnungsträgerin der Physik. Ihre Anhänger erwarten, dass sie den Schlüssel zu einer Weltformel darstellen könnte, mit der sich die Herkunft sowohl der sicht-baren als auch der Dunklen Materie und das Verschwinden der Antiteilchen erklären ließen. Die Hoffnungen erfuhren aller-dings erst jüngst einen Dämpfer, als das Cern berichtete, ein Bs-Meson bei seinem Zerfall in zwei Leptonen beobachtet zu haben: Dieses Ereignis passiere zwar nur 3,2 Mal pro Milliarde Versuchen, allerdings prognostiziere SUSY in ihrer einfachsten Version andere Werte. Die einfachsten Modelle der Theorie sind also in einem relativ großen Parameter nicht plausibel, der Weg des Nachweises steiniger als erwartet.

Entgegengesetzte elektrische Ladung�� #� `�� #�� `��[� ^��"[�� Energy Accelerator Research Organization (KEK) nahe Tokio ��@��=�[��`��[��*��#��-talen Bausteine haben die Eigenschaft, sich in einander verwan-deln zu können. Ein Beauty-Teilchen kann in ein Anti-Beauty-Teilchen übergehen. Das Phänomen erlaubt den Forschern, die Unterschiede zwischen Materie und Antimaterie zu studieren. Die Physiker wollen nichts Geringeres als zu verstehen „was ��%��X��>��%��'"_��`��#��=�[��

„Antimaterie ist genauso beschaffen wie Materie – nur ist die elektrische Ladung genau entgegengesetzt. Sie

ist beim Urknall entstanden, da aus Energie immer zu gleichen Teilen Materie und Antimaterie entsteht. Aus irgendeinem �� +��#�� }�� -klärt Schwanda: „Hätten sowohl Materie als auch Antimaterie weiter bestanden, dann hätten sie sich wieder vereinigt und wären in Strahlung aufgegangen. Dann wäre das Universum �"�� >�� %�� &��*��überhaupt existieren können, ist diesem wichtigen Kunstgriff der Natur zu verdanken, die innerhalb der ersten Sekunde die Antimaterie ausgelöscht hat aufgrund einer noch zu verste-henden Asymmetrie zwischen Materie und Antimaterie. Am KEK will man den Kunstgriff nachbilden. „Gewisse kleine Un-terschiede haben wir schon entdeckt, aber sie sind noch nicht �� "�� #� �� }�� der Physiker.

Und dann? Wenn alle erwähnten Rätsel verstanden sind, dann hat die Natur noch größere Mysterien. Da die Himmelsob-jekte einander anziehen, wäre zu erwarten, dass sich das Uni-versum immer langsamer ausdehnt. Es dehnt sich aber immer schneller aus. Die Wissenschaft nimmt daher an, dass eine zusätzliche Energie im Universum existiert, die die Dinge aus-einandertreibt. „Viele meinen, dass irgendwo im Kosmos eine |��"��"��%"��{��*��`��*��-��Y��;\\��"��#��>�+��"=�[��&��S. Turner geprägt. Ihre physikalische Interpretation ist jedoch weitgehend ungeklärt und ihre Existenz experimentell nicht nachgewiesen. Der Nachweis gleicht einem weiteren physika-lischen und astronomischen Großprojekt.

Einen Paradigmenwechsel könnte auch die Vereinigung der Theorie der Schwerkraft mit der Quantenmechanik bringen. „Es handelt sich um die fortschrittlichsten Beschreibungen der Welt – die Quantenmechanik auf der kleinsten Skala und die allgemeine Relativitätstheorie nach Albert Einstein, die ��>��%��%��{��+��"##��die Relativitätstheorie völlig ohne Quantenphysik aus, da die Schwerkraft von Quantenobjekten so klein ist. Irgendwo aber müssen die beiden zu einer einzigen Theorie zu vereinigen sein. „Leider konnten die intelligentesten Menschen das bisher nicht beantworten. Meine Meinung ist, dass wir in die falsche Richtung denken. Vielleicht müssen wir unsere Vorstellungen ��"��|��#��{��"�{��■

Quantenphysiker Anton Zeilinger: „Vielleicht müssen wir unsere Vorstellung von Raum und Zeit ändern.“

Hochenergiephysiker Christian Fabjan: „Das Higgs-Teil-chen war das letzte fehlende Element in der Beschrei-bung der sichtbaren Welt der Materie.“

Die Erzeugung des Urknalls

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Neue Teilchen, Extra-Dimensionen und eine einheitliche Theorie der Kräfte: Um in neue physikalische Sphären vorzudringen, könnte in Genf bald ein neuer Beschleuniger gebaut werden, sagt Michael Spiro, Ratspräsident und wissenschaftlicher Direktor des Cern. Vorausgesetzt, andere Länder machen mit. Interview: Eva Stanzl

Woran das europäische Kernforschungszentrum Cern in Zukunft forschen wird:

Die neue Welt der Teilchen

�� #�� $��% �#��&� ��'(��&��)��*+,*�-�� !�.�� &�!!� ��)�� !!� /0��1�� Die große Entdeckung, die am 4. Juli bekannt-gegeben wurde, war jene eines neuen, Higgs-ähnlichen Teilchens, das der Missing Link zu sein scheint im Standardmodell der Phy-sik. Unser nächstes Ziel ist, festzumachen, ob das Higgs-Boson alle Charakteristika enthält, die das Standardmodell vorhersagt. Ist das nicht der Fall, könnte das entdeckte Teilchen auf eine neue Physik hindeuten. Wir werden bis kommenden März mehr über dieses Teilchen wissen. Am Teilchenbeschleuniger Large Hadron Collider (LHC) werden bis Ende des Jahres diesbezügliche Ex-perimenten vollzogen. Im Jänner strengen wir dann Kollisionen an mit Protonen und Blei, um die Eigenschaften von Quarks und Gluonen zu testen, was eine Art Mini-Urknall verursacht. Die gewonnenen Daten werden wir im Laufe von 2013 untersuchen. Der LHC wird in dieser Zeit und bis Ende 2014 ruhen. Mit Protonen-Kollisionen beginnen wir wieder 2015 und wollen bis 2030 die höchste Energiestufe und die höchste Kollisionsrate erreichen. Denn mehr Energie könnte uns ermöglichen, die Ei-genschaften des Higgs-Teilchens besser zu verstehen und mehr von ihnen generieren: Bis 2020 wollen wir zehn Mal so viele Higgs-Bosonen erzeugt haben wie bis Ende dieses Jahres und bis 2030 sollen es 100 Mal so viele sein. Außerdem könnten wir ��%��@��}��"��dass die Kollisionen die Tür zu einer neuen Physik öffnen.

2��$�� '(��&�� /Y��%��>�}#��Y�� @��die bekannten Teilchen gewissermaßen spiegeln. Diese super-symmetrischen Teilchen stellen ein Spiegelbild zu den bekannten Teilchen dar. Indem sich die Zahl der Teilchen durch ihre Spie-gelbilder verdoppelt, gäbe es eine neue Welt der Teilchen. Das leichteste supersymmetrische Teilchen sollte stabil sein und

Zur Person:0��1�� wurde im Jänner 2010 zum Präsidenten des Cern Rats, der obersten Instanz der Kernforschungszentrums, gewählt. Als Ab-solvent der École Polytechnique in Paris nahm er bei seinen ersten Forschungsarbeiten in der Teilchenphysik an der Entdeckung der W und Z Bosonen teil. Seine weitere wissenschaftliche Arbeit konzentriert sich auf den Nachweis von solaren Neutrinos und, als wissenschaftlicher Sprecher des Experiments, auf die Suche nach Dunkler Materie. Er war Vorsitzender des wissenschaftlichen Komitees des LEP (Large Elec-tron Positron Collider) am Cern. Später wurde er zum Direktor des Nationalen Instituts für Kernphysik und Teilchenphysik des Zentrum für wissenschaftliche Forschung in Paris (CNRS) bestellt, bis er schließlich zum Cern berufen wurde.

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könnte auch ein guter Kandidat für Dunkle Materie sein, für die wir ebenfalls eine Theorie suchen.

"3 �� 1��(!!�� &�4��%�� 5�� &�� 0��&�4#�� /Das könnten sie. Zudem könnten sie einen Grundstein für eine Große Vereinheitlichte Theorie der Kräfte und Teilchen darstellen, die das Standardmodell mit ein-schließt. Wir Physiker wollen die Dinge vereinen. Isaac Newton gelang es, die Theorie der Himmelsmechanik mit jener der Erdenmechanik zu vereinbaren. James Clerk Maxwell führte Elektrizität und Magnetismus zu-einander, und am Cern ist es uns bereits gelungen, die elektromagnetische Kraft mit der schwachen Kraft zu-sammenzubringen. Die Theorie der Supersymmetrie (SUSY) gibt Anlass zur Hoffnung, dass die Vereinigung aller Thesen gelingen kann.

�� 6�� 5��!#!� 1�� 6�$��4��5��!!� /Es ist in der Tat überraschend, dass sie zusammenhält, besonders wenn wir die Diskrepanzen zwischen Ein-steins Theorie der Schwerkraft auf der einen Seite, die eine deterministische und geometrische Theorie ist, und die Quantenphysik auf der anderen, die probabi-listisch ist und sich mit der elektromagnetischen, der schwachen und der starken Kraft befasst, bedenken. Wir hoffen, eine Vereinbarkeit bei sehr hoher Energie zu erreichen, und die Supersymmetrie ist ein Schritt in diese Richtung. Erste Zeichen dafür sollten die stabilen, supersymmetrischen Teilchen sein, die wir eben hoffen, %��"��Y��

7 ��$� ��2��$�� /SUSY ist nicht die einzige Theorie, die alles vereinen könnte, sondern es gibt auch Ideen in Richtung andere Dimensionen. Sie sagen eine Welt vorher, die nicht nur aus vier Dimensionen von Zeit und Raum besteht, son-dern aus mehr von ihnen, egal wie klein sie auch sein mögen. Zusätzliche Dimensionen könnten viel erklären. Noch ist allerdings weder die eine noch die andere The-orie bewiesen. Gelingt uns kein Nachweis, haben wir ein großes Problem in der Teilchenphysik, weil wir uns dann nur schwer verstehen können, warum die Dinge so sind, wie sie sind. Wenn wir keine Erklärung jenseits des Standardmodells nachweisen können, stehen wir zu-dem vor dem Rätsel, warum das Standardmodell so gut funktioniert, aber nur die sichtbare Materie erklärt ohne Zeichen für etwas Zusätzliches.

�� 5��4�5�� !� �� /��!� �� /Der LHC ist eine Art Mikroskop. Je höher die Energie %��`�� "�%�� +��}-sung im Elektronenmikroskop und desto mehr Spuren sieht man aus den Kollisionen. Wir könnten also selbst nach sehr kleinen zusätzlichen Dimensionen suchen, die in sich gekurvt sind mit einem äußerst geringen Radius. Die Idee ist, dass ein Teil der Energie aus den Kollisionen �� *�#��"�� >"#�� Energie im Produkt der Kollisionen fehlen – was auf zu-sätzliche Dimensionen hindeuten könnte.

"3 ��!� �� #��!� �� # � /In gewissem Sinne ja, man könnte Hochenergie-Dimen-sionen winziger Größenordnung, in die Energie ent-��}��

8��$� �� % �� $� 5�� $��5��3��/Dieses Problem hat uns vor der Inbetriebnahme des LHC ziemlich beschäftigt. Wegen der zusätzlichen Di-mensionen könnte so etwas wie ein Mini Black Hole entstehen, in das die Energie hineinkippt. Allerdings wür-de es sehr schnell in viele, viele Teilchen zerfallen. Die Signatur wäre ein explosionsartiges Ereignis hunderter Partikel, die alle Energie wegnehmen, die in diese Extra-Dimension hineinfällt. Das wäre das dramatischste Re-sultat, das wir uns vorstellen könnten, denn es würde jenseits der Supersymmetrie gehen und somit wirklich den Weg zu einer großen Vereinheitlichenden Theorie bahnen. Schaden könnte das der Welt übrigens nicht. Denn die Schwarzen Löcher würden sofort zerfallen. Zudem kom-men kosmische Strahlen mit vergleichsweise viel mehr Energie zur Erde, ohne zu schaden. Wir haben jedenfalls keinerlei Zeichen gesehen, dass die Mini Black Holes den Planeten oder Teile des Universums auffressen.

�� 1�� $�� *+�)��9�� #�4��&��!��.�� 6��!��9�� 5�� $�� /Wir wissen es nicht. Aber wahrscheinlich wird bis 2030 das Forschungspotenzial des LHC erschöpft sein. Dann #��#��"##��denn die Maschine wird ihre Arbeit geleistet haben. Das Ziel bis dahin ist, das Potenzial des LHC bestmöglich zu nutzen und anzuvisieren, welche Funktionen sein Nach-folger haben muss. Um zu verdeutlichen, wie lange es dauert, um eine solche Forschungsstrategie umzusetzen: Der LHC wurde 1994 beschlossen, die ersten Kollisi-onen starteten aber erst 2010. Wir hoffen, einen neu-en Teilchenbeschleuniger 2040 in Betrieb zu nehmen. Unsere Idee ist eine langfristige Strategie für die For-schungsarbeiten mit einem neuen Beschleuniger. Dem Cern geht es dabei um eine globale Forschungskoope-ration – ein bisschen anders als die globale Wirtschaft, in der es sich um kurzfristige Vorteile im Wettbewerb geht.

)�1� � �� #�� #�� 6� �� 4�� "�� 5�� !� 6� $� � %��1�� 4�� &�!!�-�� 8�� $��/Der Cern wird seine diesbezügliche Strategie im März veröffentlichen. Ich antizipiere aber Folgendes: Es wird ein paar Milliarden Euro kosten, die Forschung am LHC voll auszuschöpfen. Erst 2020 werden wir entscheiden können, welche neue Maschine am sinnvollsten wäre. Was übrig bleibt, um uns an US- oder japansicher Teil-chenphysik zu beteiligen, hängt davon ab, bis zu welchem Grad sich diese beiden Länder am Programm des Cern beteiligen. Sie können ein Spiegelbild dessen erwarten, was sie uns bieten – aber es handelt sich um einen we-sentlich geringeren Betrag, als Sie erwähnt haben. Wir könnten uns vielleicht zu fünf bis zehn Prozent an einer japanischen Maschine beteiligen, aber nicht mehr. Wir haben am Cern 50 Jahre gebraucht, um 100 Mit-glieder anzuwerben, die bei dieser multilateralen For-schungsinitiative mitmachen. Und wir werden unsere nächste Maschine auf dieser Grundlage bauen. Japan ist, wie Sie wissen, in Asien, und bis zu einer Asiatischen Union der Teilchenphysik ist es noch ein weiter Weg. Ich möchte mich nicht zu weit hinauslehnen, aber das Land hat noch einen weiten Weg vor sich, um das Know-how des Cern zu erreichen, was die langfristige, globale Strategie betrifft. In Japan will man den Linearbeschleu-niger zudem in einem Gebiet bauen, in dem es keine Labors gibt und keine Erfahrung. Das war übrigens auch zu Teil der Grund, warum der amerikanische Supercol-lider SSC, der dem Cern ähnlich war, scheiterte. Auch die Amerikaner bauen gerne auf der grünen Wiese, in diesem Fall 50 Kilometer südlich von Dallas. Abgesehen von all dem braucht man für eine länder-übergreifende Zusammenarbeit einen Vertrag, der über internen Regelungen und Nationalgesetzen steht. Die Zusammenarbeit steht über Länder-Gesetzen, ähnlich wie EU-Gesetze über Nationalgesetzen stehen. Das verträgt sich nicht mit der Vormachtstellung des US-Kongresses.

�� 4�� $�� %��1�� /Wenn es einen gibt, ja. Meiner Meinung nach gibt es nur einen Ort, an dem die Forschung in der Teilchenphysik aufbauen kann, und das ist der Cern. Es ist das am läng-sten laufende, globale Projekt und alle Grundvorausset-zungen und Infrastrukturen für Verbesserungen sind da. Jeder kann Mitglied werden, und es gibt keine geogra-��`��

�� % �$�� /Ja, sie folgen zwei Grundgedanken. Der erste ist der Elektron-Positron-Linearbeschleuniger, der 50 bis 60 Kilometer lang werden soll. Er soll unterirdisch parallel zum Jura laufen. Elektronen und Positronen kommen von den beiden entgegengesetzten Enden und prallen in der Mitte zusammen, dabei werden lineare Wellen beschleunigt. Zwar ist er mit einem bis drei Teravolt um einiges langsamer als der LHC mit 14 Teravolt, je-doch könnte er eine Präzisionsmaschine sein, um spe-�� '��"#�� =�� #�� das Higgs oder die supersymmetrischen Teilchen. Die zweite Möglichkeit ist ein größerer Ring, der sich un-ter dem Genfer See über 80 Kilometer erstreckt, für Protonen-Kollisionen. Der Linearbeschleuniger ist fort-schrittlicher, aber der größere Ring gewinnt auch an Momentum angesichts einiger der jüngsten Resultate am LHC. ■

Der Urknall unter der Erde: Das Kernforschungszentrum Cern in Genf.

Die Spuren der kleinen, kurzlebigen Teilchen können nur mit Hilfe von Detek-toren und Computerbildschirmen verfolgt werden.

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Physik in Österreich

Karl-Franzens-Universität Graz Die Uni Graz ist Teil des Nanonet Styria, einem Netzwerk von Forschungseinrichtungen rund um das Thema Nanotechnologie. Die Fakultät für Physik hat drei Fachbereiche, darunter den Fach-bereich Geophysik, Astrophysik und Meteorologie. Physikalische ^"��%��deren Bereichen statt: Das Institut ��%��%��treibt interdisziplinäre Forschung ��%��>��dünnen Schichten, wie sie unter anderem für die Mikroelektronik relevant sind, www.uni-graz.at

Johannes-Kepler-Universität LinzDie JKU ist gleich nach einem Astronomen benannt und setzt Schwerpunkte im Bereich der Festkörper-Physik, der Halbleiter und der Dünnschichttechnologie. Forschungsgruppen beschäfti-gen sich mit der Herstellung von Nanodrähten und Schnitt-stellen im Nanobereich.

www.jku.at

Universität SalzburgDie Naturwissenschaftliche Fakul-tät setzt einen Schwerpunkt in der Materialforschung. Forschungsgrup-pen beschäftigen sich unter anderem mit der Wärmeleitkapazität von Feldspäten und der Nanometrie von

Kristallen. Am Christian-Doppler-Forschungslabor Contextual Interfaces wird daran geforscht, die Interaktion von Menschen und Computern zu verbessern. Im Fokus stehen dabei durch den Kontext geprägte Comuter-Mensch-Interaktionen wie zum Beispiel im Auto. www.uni-salzburg.at

Technische Universität Graz Die Fakultät für Technische Mathematik und Technische Physik der TU Graz umfasst fünfzehn Institute, darunter das Institut für Festkörper-physik und Nanostrukturen. Dort beschäftigt man sich unter anderem im Rahmen der Austrian Nanoinitiative mit der Herstellung von Polymerschichten für Anwendungen in der organischen Elektronik. www.tugraz.at

UniversitätInnsbruck Die Fakultät für Mathema-tik, Informatik und Physik setzt Schwerpunkte in den molekularen Biowissen-schaften und der Physik. Am Institut für Theore-tische Physik (ITP) arbeitet Quantenphysiker Hans Briegel an einer Form künstlicher Intelligenz, die Maschinen kreatives Handeln ermöglicht und mit heutigen Technologien umgesetzt werden kann. In Innsbruck wurden bereits Mitte der 1990er Jahre die Grundlagen für den Quantencomputer gelegt.

www.uibk.ac.at

Medizinische Universität Innsbruck In der UV-Forschungs-gruppe der Medizinuni Innsbruck beschäftigt man sich unter anderem mit der Wirkung von UV-Licht auf den menschlichen Körper. Hier wird auch das UV-Monitoring für Österreich durchgeführt. An der Universitätsklinik für Hals-, Nasen- und ��%�� sich außerdem ein 4-D-Labor für roboter-unterstützte Operations-techniken. 2013 wird die Computer And Robot Assisted Surgery-Konferenz (CURAC) in ��%��www.i-med.ac.at

Institut für Quantenoptik und Quanteninformation Das IQOQI der ÖAW hat gleich zwei Standorte in Wien und in Innsbruck. Dort gelang es nun erstmals, dem Zustand der Urmaterie kurz nach dem Urknall einen Schritt näher zu kommen, indem Wechselwirkungen zwischen Lithium-6 und Kalium-40 erstmals kontrolliert hergestellt wurden. http://iqoqi.at

Montanuni*��&"��Christian-Doppleangewandte physiAm Institut für PhForschungsgruppede) das WachstumGraphen untersucwww.unileoben.ac

Einige der wichtigsten physikalischen Erkenntnismodelle, wie etwa die Schrödinger-Gleichung, für die Erwin Schrödinger 1933 den Nobelpreis für Physik erhielt, stammen aus Österreich. Heute ist Österreich in der Quantenphysik und Weltraumphysik bedeutsam. Im internationalen Vergleich zum Thema Planeten-Erforschung von Thomson Reuters liegt das Land an achter Stelle bei Zitierungen und an zwölfter Stelle bei der Anzahl an Zeitschriftenartikeln. �� zeigt eine Auswahl der heimischen Physik-Institute. Von Cathren Landsgesell

Erwartungen an die Physik�� sprach per E-Mail mit dem Physiker und Geschäftsführer der Österreichischen Physikalischen Gesellschaft (ÖPG) , Karl Riedling, darüber, was wir von der Physik erwarten können.

��: �$�� '(��&��;�� &/"�� In Anbetracht der österreichischen Industriestruktur – relativ wenige Großbetriebe, viele mittelständische und kleine Unternehmen – und der Struktur der österreichischen Universitäten und Forschungsinstitutionen ist es praktisch unmög-lich, hier eine exakte Auskunft zu geben. Tatsächlich gibt es kaum ein Gebiet der Physik, auf dem in Ös-terreich nicht mit hoher Exzellenz gearbeitet wird. Von den universitären Forschungsgruppen weiß ich, dass ihre Arbeiten in aller Regel international – auch im Vergleich zu wesentlich besser ausgestatteten Institutionen – absolut konkurrenzfähig sind und oft genug im internationalen Spitzenfeld liegen. Ähnliches gilt auch für viele einschlägig tätige Unternehmen. Es gibt also eine sehr ansehnliche Zahl international durchaus herausragender einschlägiger Aktivitäten in Österreich.

<�� 2��$��$�� #��: � �� '(��&/Leider nein. Tatsächlich besteht ein ausgeprägter &��+��#��#��technisch-naturwissenschaftlichem Hintergrund. Die Gründe, warum sich relativ wenige Absolventen und Absolventinnen höherer Schulen für ein einschlägiges Studium entscheiden, sind vielschichtig. Sie reichen von gesellschaftlichen Prägungen – wobei zwar die Ergebnisse von Naturwissenschaften und Technik heftig genützt, diese aber als nebensächlich oder oft genug sogar bedrohlich abgetan werden – bis zu Schwächen des Schulsystems, wo durch einen vielfach suboptimalen Physik-Unterricht auch jene SchülerInnen abgeschreckt werden, die sich vielleicht dafür interessieren könnten. In beiden Bereichen versucht die ÖPG, die Akzeptanz von Naturwis-senschaften und Technik zu verbessern, was durch Vorgaben der Politik – beispielsweise die Lehrpläne der höheren Schulen – nicht gerade erleichtert wird.

�� =� �� 9�� '(��&��/��Das ist eine Frage, die objektiv nicht beantwortbar ist. Wenn Sie zehn einschlägig tätige Personen fragen, werden Sie wahrscheinlich auch zehn unterschied-liche Antworten auf diese Frage bekommen.

�� 9�� 4�� #��)�� &�4��$�� &3 � /Jede Antwort auf diese Frage wäre reine Spekula-tion. Die großen Durchbrüche in der Wissenschaft sind ungefähr genauso präzise vorhersagbar wie Blitzschläge. Es ist vielfach so, dass die Zeit für bestimmte Erkenntnisse reif wird – auch Blitzschlä-ge sind während eines Gewitters wahrscheinlicher.Aber wann und wo die tatsächlich erfolgen, ist nicht vorhersagbar.

> �$��!�?�@�&��'��5��$��>�� 5��'(��&�� /An welchem nicht? Dass wir beispielsweise per E-Mail miteinander kommunizieren können, setzt voraus, dass die Maxwellschen Gesetze – Physik – gelten, die die Übertragung der Nachricht per Draht, Glasfaser oder drahtlos beschreiben. Wir haben einen Computer, der voll von mikroelektronischen Komponenten ist, die es ohne die Erkenntnisse der Festkörperphysik nicht gäbe und die ohne die intensive Mitwirkung der Materialwissenschaften – auch ein Zweig der Physik – nicht realisierbar wären. Und die Erkenntnisse der Festkörperphysik bauen ihrerseits auf den Erkenntnissen der Quan-tenphysik auf. Wir blicken auf einen Bildschirm, auf dem unter Verwendung dünner Schichten – auch ein Forschungsgebiet der Physik – inzwischen bereits Millionen individuell ansteuerbarer Flüssigkristall-zellen – physikalische Chemie – ein Bild formen, das von Leuchtdioden – wieder Festkörperphysik – sichtbar gemacht wird. Was immer wir in unserer �#��%��'"��"��"��der Dampfmaschine – Thermodynamik – bis zum Smartphone, wäre ohne die physikalischen Erkennt-nisse der Menschheit nicht möglich gewesen.

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Veterinärmedizinische Universität Wien In der Abteilung für Physiologie und Biophysik im Department für biomedizinische Wissenschaf-ten geht es in einem Forschungsprojekt um die Biophysik der Zellmembranen. Die Forschung soll Aufschluss geben über bestimmte Zellstoffwechel-Vorgänge. www.vetmeduni.ac.at

Medizinische Universität Graz An der Medizinuni Graz wird unter anderem Nanomedizin betrieben: Am Institut für Biophysik und Nanosysteme, an dem auch die ÖAW beteiligt ist, geht es um die Struktur der Lipoproteine im menschlichen Plasma und die Entwicklung von liposomalen Nanoträgern für gezielte Therapien und molekulare Diagnosetechniken. www.meduni-graz.at

European Centre for the History of PhysicsSeit Ende Mai 2010 kann man die Geschichte der österreichischen Physik am Echophysics (European Centre for the History of Physics) im Barockschloss Pöllau nachvollziehen. www.echophysics.org

Universität WienDie Fakultät für Physik hat 17 Institute, darunter das Institut für Nanostrukturforschung und das Institut für Elektronische Materialeigenschaften, wo unter anderem die Graphen-forschung vorangetrieben wird. So beschäftigt sich eine Gruppe um Thomas Pichler mit dem Wachstum von Graphen auf Nickel. Auch Quantenphysiker Anton Zeilinger lehrt und forscht unter anderem an der Universität Wien. http://physik.univie.ac.at/

Austrian Institute of Technology (AIT)Am AIT wird in fast allen Bereichen physikalisch geforscht, zum Beispiel in der Energieforschung und Photovoltaik, wo es um die Energieversorgung von Morgen geht. Ein spezieller Schwerpunkt der Photovoltaik ist die Dünnschichttechnologie. Am AIT wird auch Quanten- und Nanoforschung betrieben, etwa im Safety & Security Department.www.ait.ac.at

Technische Universität WienDie Fakultät für Physik der TU Wien hat vier Institute. Jüngst wurde ein Spezialforschungs-bereich zum Thema Licht und Materie eingerichtet, wo an neuartigen Lichtquellen wie Quantenkaskadenlasern geforscht wird. Am Institut für Photonik forscht Thomas Müller gemeinsam mit dem IBM Thomas J. Watson Center an Transistoren und ultraschnellen Photodetektoren auf Graphenbasis. An der TU Wien ist auch das Atominstitut beheimatet, wo unter anderem auf subatomarer Ebene an Supraleitern geforscht wird. www.tuwien.ac.at

Medizinische Universität Wien Physik spielt von den Prozessen in der Zelle über die Informatik und Diagnosemodelle bis zu Therapiemethoden eine wichtige Rolle in der Medizin. An der Medizinuni Wien ist unter anderem das Exzellenzzentrum für Hochfeld-Magnet-Resonanz (Hochfeld-MR) beheimatet, an der der Hochfeldscanner Tesla installiert ist. Tesla ist 140.000 Mal stärker als das Magnetfeld ��Y��"��}��`��"#=�� '"��#�$}=��#��

www.meduniwien.ac.at/7Tesla

Zentralanstalt für Meteo-rologie und Geodynamik (ZAMG) Erdbeben, Wetter, Klima und Umwelt sind die Themen der ZAMG (die ihren Hauptsitz in Wien hat). Die seismischen, gravimetrischen und geomagnetischen Forschungen und Messergebnisse des Conrad Observatoriums am Trafelberg (COBS) werden von Forschungs-gruppen in der ganzen Welt nachgefragt. Hier geht es um die großen Erdbewegungen, die ��#��%��*��X�`>�%��Y��

www.zamg.ac.at

Med AustronDas Zentrum für Ionentherapie und -forschung ist fast fertig: Ab 2015 sollen hier 1000 bis 1500 Krebspatienten jährlich behandelt werden. Für die Ionentherapie werden die Erkenntnisse der Physik in Teilchenbeschleu-nigung und Magnetismus sowie Lasertechnik eingesetzt. www.medaustron.at

Österreichische Akademie der Wissenschaften (ÖAW) An der ÖAW sind mehrere Forschungsgruppen an unterschiedlichen Instituten mit den großen Fragen der Physik beschäftigt. Am Institut für Hochenergiephysik (Hephy) geht es unter anderem um Teilchenphysik, wobei eng mit dem Europäischen Kernforschungszentrum Cern kooperiert wird. Das Stefan-Mayer-Institut SMI erforscht Antimaterie und konnte im letzten Jahr einen der ERC-Grants der EU in der Höhe von 2,4 Millionen Euro verteilt auf fünf Jahre für sich gewinnen. Die ÖAW betreibt auch das Grazer Institut für Weltraumforschung. www.oeaw.ac.at

iversität Leoben��'�[��er-Labore, an denen unter anderem sikalische Forschung betrieben wird. hysik werden gemeinsam mit einer

pe der Universität Twente (Niederlan-m organischer Halbleiterschichten auf ucht. ac.at

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Institut für Weltraumforschung Am zur ÖAW gehörenden Institut wird an der Erforschung des Weltraums gearbeitet. So wird sich das IWF an der Raumsonde Solar Orbiter der Europäischen Weltraumorganisation ESA beteiligen. Die Raumsonde wird 2017 zu ihrer dreijährigen Reise zur Sonne aufbrechen. Derzeit ist das IWF an 17 internationalen Raumfahrtmissionen beteiligt. www.iwf.oeaw.ac.at

Institute of Science and Technology Austria (IST Austria) Am IST Austria beschäftigt sich zum Beispiel eine Gruppe um Gašper @��@��"��'�[��#��Informationsverarbeitung in lebenden Systemen wie neuronalen Netzwer-ken, eine andere Gruppe um Thomas Bollenbach untersucht im Bereich Biophysik die Kontrollmechanismen, die bei der Veränderung der Gen-expression als eine Reaktion auf die Umwelt wirksam werden. Auch bei dieser Forschung spielt die Theore-tische Physik eine zentrale Rolle. https://ist.ac.at/

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Von der��*��>��"��$�%��#�Boden. Blaugraue Stahlbögen bilden bereits einen Halbkreis, der

sich nach und nach zu einem Kreis von rund 20 Meter Durchmesser schließen soll. Mit Stimmengewirr und Geklacker bringen Arbeiter mehr der metallenen Bögen auf Rollbrettern herein. Es herrscht betriebsame Vorbereitung. Bis zum 13. Jänner, Tag der Offenen Tür bei Med Austron, muss jede Ecke des künftigen Krebs-Therapiezen-trums repräsentativ aussehen. Im Jahr 2015 soll der derzeit im Bau %��@��%��`��%��#��Die Maschine soll Elementarteilchen erzeugen, die Leben retten.

Es ist anzunehmen, dass all jene Menschen, die durch die Pforten treten, große Hoffnungen haben werden. Oder dass sie glauben, kei-ne mehr zu haben. Denn die Art von Strahlentherapie, die hier zur Anwendung kommt, wirkt gegen Tumore in zu schwieriger Lage, um chirurgisch entfernt werden zu können, oder mit einer Struktur, die sie üblichen Strahlentherapien trotzen lässt.

Je langsamer, desto wirksamerIonentherapie bedient sich einer anderen Physik als die üblichen Verfahren. „Statt Röntgen- benutzen wir Teilchenstrahlung. Wir ver-wenden Ionen, also Kerne von Atomen, beschleunigen diese und �� @�#"�� `�� &}�� '�[�� Geschäftsführer von Med Austron. Zwei Teilchenarten eignen sich für die Therapie: Protonen, die Kerne des Wassertstoffatoms, und Kohlendstoff-Ionen, die Kerne des Kohlenstoff-Atoms. Die klassische Strahlentherapie bedient sich hingegen Photonen: Der Tumor wird mit hochenergentischen Lichtwellen bestrahlt, die – anders als Ionen – auch in gesundem Gewebe rund um den Tumor Schaden anrichten.

„Im Unterschied zu Lichtwellen wechselwirken die massiven Teilchen stark mit dem Körper, dem Gewebe, den Knochen. Dadurch wer-den sie abgebremst – ein bisschen als würden Sie ein Gewehr auf einen Block aus Gelee schießen: Die Gewehrkugel dringt ein und ��#��"��%��%��%��-

klärt Mößlacher. Die Teilchen entfalten ihre biologische Wirksamkeit in Abhängigkeit von ihrer Geschwindigkeit: Je schneller sie sind, desto unwirksamer sind sie. Und je langsamer sie werden, desto biologisch wirksamer sind sie: Dort wo sie stehen bleiben, stirbt die Kresbzelle. *�� '�[��@��%��"##��hebt der Med Austron-Chef hervor.

Gute und böse ZellenDie Teilchen schädigen das Erbgut der Tumorzellen. Genauer: Die Doppelstrang-Helix der Zelle, die die DNA enthält, wird nach und nach gebrochen. Ist die Anzahl der Doppelstrang-Brüche hoch ge-nug, kann sich die Zelle nicht mehr reparieren. Der Körper ist in der Lage, ein gewisses Ausmaß an Strahlenschäden wieder wettzu-machen – immerhin könnten wir sonst nicht die Protonenstrahlung, die aus dem Weltraum laufend auf die Erde auftrifft, überleben. Der Schaden, den die Ionen und Protonen anrichten, muss daher so gra-vierend sein, dass die Tumorzelle kapituliert.

Da aber weder Lichtwellen noch Teilchen zwischen guten und bösen Zellen unterscheiden können, müssen sie präzise gesteuert werden. „Wir müssen genau vermessen, wo der Tumor im Körper sitzt, und so exakt zielen, dass die Teilchen auf den Millimeter genau im Tumor-�"��#�� %��%�� &}�� #� �� herkömmlichen Strahlentherapie wird das dahinter liegende Gewe-be gänzlich verschont.

Diese maßgeschneiderte Krebstherapie kommt bei ungünstig gelegenen Hirntumoren zum Einsatz – etwa wenn hinter dem

Krebsgeschwür der Hirnstamm liegt, dessen Verletzung das Leben kosten würde. „Bei derart strahlensensitiven Organen könnten die herkömmmlichen Photonen gar nicht zum Einsatz kommen. Sonst würden sie zwar den Tumor therapieren, aber den Patienten tö-��#��"�#��#��%�� "�&}��Y��zweites Anwendungsgebiet sind aggressive Tumore, die unkontrol-liert wachsen. Zu ihnen zählen Glioblastome oder gewisse Tumo-

Teilchenphysiker suchen nicht nur nach den grundlegenden Gesetzen des Lebens, sondern sie tätigen auch Innovationen. Das Internet ist die für den +��"��Y��#�$��"��#�Cern hervorgegangen ist. Technologien aus dem Teilchenbeschleuniger kommen aber auch in der Medizin zum Einsatz. Neben bildgebenden Verfahren zur Tumor-Erkennung lassen sich Strahlen erzeugen, die Krebs-Tumore hocheffektiv abtöten. Mit Med Austron eröffnet eines der modernsten Zentren für Ionentherapie in Wiener Neustadt. Von Eva Stanzl

Elementarteilchen, die Leben retten

In der Krebsbekämpfung vereint sich die Physik mit der Medizin:

Fotos: Med Austron

Med Austron-Cehf Bernd Mößlacher: „Milimetergenaue Bestrahlung“.

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barung zwischen der Republik Österreich, dem Land Niederösterreich und der Stadt Wiener Neustadt

��<<��;��+=��Y�� Betriebsgesellschaft Med Austron

��<<��!"��#%��$""=��"��#��#�X��durch Nutzung von Know-how im Bereich des Teilchenbeschleunigers für Med Austron

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reinheit, die die Teilchen etwa auf 70 Prozent Licht-

geschwindigkeit endbeschleunigt)��#��@��=��&��

(neuartiges Positionierungssystem der Patienten)��#��@��"#=�� &��"��

(berechnet und steuert die Patientenbehandlung vollau-tomatisch nach)

��<;�~�@��"��@�� Möglichkeit für Besucher, manche Bereiche von Med Austron zu besichtigen

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Beschleunigerbetrieb��Y��'��%��#��<;]

Chronologie:

re im Unterleibsbereich oder entlang der Wirbelsäule. Diese bösartigen Geschwüre stecken ihre Energie in die wuchernden Außenzonen, an denen sie sich vermehren. Aus diesem Grund bekommen die Zellen im Inneren nur wenig Sauerstoff. Photonen reagieren auf Sauerstoff, sind daher wirkungslos in Bereichen, in denen kein Sauerstoff vorhanden ist. Den Teilchen hingegen ist Sauerstoff weitgehend egal, daher eignen sie sich zum Kampf ge-gen wuchernde Krebsformen.

Rund 1000 bis 1500 Patienten im Jahr sollen eine Ionen-Strah-lentherapie erhalten. „Es ist eine Frage des Abwägens der Not-

��*��"��~�*��+��"��um die 200 Millionen Euro, eine Anlage für konventionelle Strah-lentherapie hingegen nur eine Million Euro. Wenn alle Krebspati-enten hierzulande unsere Form der Behandlung erhalten sollten, ��<��"��{��%��}��Keine Hilfe kann Med Austro bei Matastasen anbieten. Diese kleinste Läsionen überall im Gewebe seien selbst für Teilchen schwer fassbar, so Mößlacher. Bei Metasthasen müsste man sie überall hinschießen – wodurch sie überall wechselwirken und so-mit wohl mehr schaden würden als nützen.

Bildgebende Verfahren+�� %��%�� &��"��"#"#"��stammen aus der Teilchenphysik. Die Mediziner analysieren die Lage des Tumors dreidimensional und legen fest, aus welcher Richtung und mit welcher Intensität bestrahlt werden muss. So-mit wird die Krebsbehandlung auch eine Frage der Gesamtgeo-metrie des Bestrahlens mit den Teilchen, die aus mehreren Rich-tungen mit einem Drittel Lichtgeschwindigkeit kommen. Das Ziel sind 24.000 Einzelbetrahlungen pro Jahr oder 100 am Tag. Somit soll alle zehn Minuten ein Patient an die Reihe kommen.

„Das Forschungszentrum Med Austron ist exemplarisch für diese Form von Technologietransfer vom Beschleuniger zur Medizin. Das Zentrum ist ein Prototyp für Innovationen aus der Grundla-genforschung, mit denen enormen technologische Herausforde-��%��&��>=�"��'��des Cern-Rats (siehe auch Interview Seite 6). Derzeit evaluiert die OECD, wie das Kernforschungszentrum in Genf die Wirtschaft ankurbeln könnte. Die Evaluierung soll in die europäische Strate-��@��=�[��■

Das Projekt „Medizin be-greifen“ des Vereins Science-Center-Netzwerk lädt PatientInnen ein, sich anhand von interaktiven, spielerischen Angeboten mit medi-zinischen Themen zu beschäftigen, damit Wartezeiten zu verkürzen, ins Gespräch mit Begleitpersonen oder anderen PatientInnen zu kommen und fast nebenbei ein besseres Verständnis für medizinische Inhalte zu erwerben. Bildgebende Diagnoseverfahren wie Rönt-gen, Computertomographie oder Ultraschall werden von Fachleuten aus der Medizinischen Physik stetig weiterentwickelt, bei Blutuntersuchungen spielt Zentri-fugation eine Rolle, Infusionen nutzen die Schwerkraft. Für PatientInnen steht zwar in erster Linie die Wirksam-keit ihrer Therapie im Vordergrund, doch ein Grundver-ständnis dafür, wie und warum die eingesetzten Tech-niken wirken, kann hilfreich sein. Besonders, wenn es darum geht, Scheu und Berührungsängste abzulegen, den behandelnden ÄrztInnen gezielt Fragen zu stellen oder Nebenwirkungen zu verstehen.

Bei „Medizin be-greifen“ testete der Verein Science-Center-Netzwerk in den vergangenen Monaten in ei-ner Kooperation mit dem Allgemeinen Krankenhaus Wien und der Medizinischen Universität Wien, wie eine besondere Zielgruppe auf das Angebot reagiert: KrebspatientInnen, die auf der Tagesklinik im AKH ihre spezifische Chemotherapie erhalten. Mit Daumenki-no, Röntgen-Puzzle und „Schon-gewusst?“-Karten standen spielerische Aktivitäten zur Nutzung für Pati-entInnen und ihre Begleitpersonen zur Verfügung. Der Blutaufbau, die Tagesabläufe von MitarbeiterInnen im Krankenhaus und bildgebende Diagnoseverfahren ge-hören zu den Themen, die interaktiv erlebbar werden. So ermutigt etwa ein magnetisches „Puzzle“ dazu, Computertomographie-Aufnahmen genau zu be-

trachten, Organe zu identifizieren und – besonders im Gespräch mit den betreuenden Personen – aus dem eigenen Vorwissen abzuleiten, welche physikalischen Prinzipien bei CTs eine Rolle spielen, warum also Kno-chen weiß und luftgefüllte Gewebe dunkel erscheinen. („Medizin be-greifen“ wurde von VAMED, Superfund und Österreichische Krebshilfe unterstützt und wird derzeit in weiteren Kontexten getestet.)

Die Begleitforschung durch das Institut für Wissen-schaftsforschung der Universität Wien zeigte, dass PatientInnen in dieser belastenden Situation nicht von vornherein motiviert sind, sich mit medizinischen oder physikalischen Themen zu beschäftigen. Bei Anregung durch Außenstehende, sich aktiv auf die Angebote ein-zulassen, können diese aber sehr wohl als „kommu-nikative Elemente“ gesehen werden, die einen Anstoß zu Interaktionen und Gesprächen geben als wichtiges Element zur Auseinandersetzung.

Dieses Prinzip des Lernens stammt aus der Vermittlung physikalischer Phänomene, wie sie Science Center als Mitmachmuseen weltweit seit vielen Jahren anwenden. Mit sogenannten „Science-Center-Aktivitäten“ werden vermeintlich schwierige Inhalte verständlich, indem sich die Lernenden selbständig und im eigenen Tem-po mit den spielerisch angelegten Stationen beschäfti-gen, also „hands-on“ und damit im wahrsten Sinne des Wortes „be-greifend“. Dass dies bei allen Altersgrup-pen und nicht nur für Naturwissenschaften funktioniert, zeigt das österreichweite ScienceCenter-Netzwerk. So gibt es mittlerweile interaktive Wissenschaftsvermitt-lung auch zu sozial-, politik- oder sprachwissenschaft-lichen Themen und für besondere Zielgruppen wie Mädchen, PensionistInnen oder Gefängnisinsassen.

Medizinische Physik be-greifbar Physik gehört zu den Themen, die viele

Menschen als schwierig einstufen und sich

damit seit der Schule nicht mehr bewusst

oder freiwillig auseinandersetzen. Dabei

wird oft übersehen, dass physikalische

Phänomene unser Leben bestimmen und

wir im Alltag auf die Anwendungen vieler

Prinzipien aus der Physik angewiesen sind

– zum Beispiel wenn wir Handys, Computer

oder Waschmaschinen benutzen. Die mo-

derne Medizin bildet hier keine Ausnahme.

Von Barbara Streicher

Spielerisch zu Interaktion und Gesprächen über

medizinische Themen anregen .

Advertorial

Foto: ScienceCenter-N

etzwerk/ Petra B. Preinfalk

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Michio Kaku, Quantenphysiker und Futurologe, hat ein neues Buch geschrieben und prophezeit eine Welt, in

der die Menschen den Göttern gleich sein werden. �� sprach mit ihm über die Kräfte, die die Welt

gestalten. Interview: Cathren Landsgesell

��"�&�6�$��!�� 1��!��6� �� )�� $��/�0��"�&�� Die Wissenschaft selbst. Wissenschafter sind im Gegensatz zu den Medien immer optimistisch. Sie sind es aus drei Gründen: Zukunft heißt, dass Information nahezu kostenlos sein wird. Computerchips sind in zehn Jahren für nicht einmal einen Cent zu haben. Das Internet wird überall und nirgends sein: in Kontaktlinsen, Brillen, sogar in der Ta-pete, wenn man das will. Diese Entwick-lung wird die Demokratie fördern, denn Information ist allerorts. Man wird über-all und jederzeit mit anderen Menschen kommunizieren können. Die Leute wer-den die Kontrolle über ihr Schicksal in Hand nehmen. Der Arabische Frühling ist ein Beispiel. Je mehr sich das Internet verbreitet, desto mehr davon wird es geben. Darum bin ich optimistisch.

%��'�� : �� #��$�#�� 0��? -�� !�� A9�� B6� �� # �� <�� &�!!��5��: �� $��'�� !!��

!��5�!��1�� -�� 5�� 9��#�� -�Als das Telefon entwickelt wurde, gab es ebenfalls viel Kritik. Es hieß, dass man sich nicht mehr persönlich treffen würde, weil alle nur noch telefonieren. Das hat gestimmt. Aber das Telefon hat unseren Kontaktradius zugleich immens erweitert. Das Internet funktioniert ähnlich. Man erweitert seinen Radius von 200 Menschen auf zwei Millionen Menschen. Kinder, die Computerspie-le spielen, sind nicht draußen bei ihren Freunden, aber sie spielen Computer-spiele mit jemandem im Mittleren Os-ten, in Russland, in Afrika. Ihr Begriff von Grenzen wird daher ein ganz anderer sein als unserer. Sie haben keine Gren-zen. Sie wissen mehr über jemanden in Russland als über ihren Nachbarn, wäh-rend wir noch in Kategorien von Nati-onen, Nachbarschaft, Nähe und Ferne denken. Die Kritik am Internet ist be-rechtigt, aber ich bin überzeugt, dass das Gute überwiegt.

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Ein Physiker als Stimme der Zukunft:

Alles wird gut

Zur Person:0��"�&� ist Physiker und Autor. Weil er fand, dass sich die Wissenschaften nicht selbst Gehör verschaffen, beschloss Kaku, ihre Stimme zu sein. Er publizierte über Albert Einstein, ��=�[��$��{��>��`��'�[��#}��'�[��{��%��Y�#"��="=��>��-dungen der BBC und des Discovery Channel. Kaku lehrt am City College of New York. Für sein jüngstes Buch befragte er über 300 Wissenschafter nach ihren Zukunftsvisionen. Michio Kaku; „Die Physik der Zukunft: Unser Leben in 100 Jahren“, 608 Seiten, Rowohlt, 25,70 Euro

Foto: Epa

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Der Bergson

Die 300 wichtigstenMasterprogrammeEuropas für BWL

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Neuer Master Guide:

Vältz-Bergson

*�� ##�� *�� Y��#�� -nitiv ein Problem. Aber auch dort gibt es gute Entwicklungen: Bereits in zehn Jahren werden die Marktkräfte die Kosten der er-neuerbaren Energien wie Solarenergie oder Windkraft wettbewerbsfähig machen, so-dass sie auf dem Markt neben Öl bestehen können. In 20 Jahren wird die Kernfusion vor ihrer kommerziellen Nutzung stehen, wir werden in Zukunft das Meerwasser als Energiequelle nutzen können.

: �� &�!!� �� *+�)�� $�� $�� 5� 4�� =�� 0� �� .?* � � �� >�!��14�� -� �4�� C�� /�Das kann sein. Jahrhundertstürme wie in New York City werden in Zukunft die neue Normalität sein. Nach Tokio und London werden vermutlich bald auch San Francisco, Los Angeles und New York Meeresschutz-wälle brauchen. Das heißt, wir müssen uns vor den unmittelbaren Effekten des Klima-wandels auch schützen.

<�� 6� �� 3�� &�1�5��4�� 5�/�Ich glaube, dass die Wissenschaft sehr viele Probleme lösen kann, weil sie auch die ge-�� Y�� %�� Y��Beispiel: In der Medizin sind wir bereits in der Lage, Blutgefäße, Ohren, Nasen, Kno-chen oder Herzgewebe durch gezüchtete Materialien zu ersetzen. Die Zahl der töd-lichen Krankheiten wird sich verringern. Nun glauben viele, dass es dann zu einer Überbevölkerungskrise kommt, aber die Geburtenraten werden drastisch sinken, weil die Menschen insgesamt wohlhabender sein werden. Dieser Trend wird auch durch die Urbanisierung unterstützt: Wer in der Stadt lebt, hat weniger Kinder. Auch steigt in allen Teilen der Welt das Bildungsniveau, was wiederum zu weniger Geburten führt. 2050 werden wir neun Milliarden Menschen haben, aber 2100 wird diese Kurve ihr Pla-teau erreicht haben.

�� <�#�� 4�5��5$�� >�!�� /�Vor zehn Jahren glaubte man noch, durch das Internet würde es zu einer digitalen Spaltung kommen: Menschen mit Zugang zu Information und Menschen ohne. Das ist nie passiert. Auch in Zukunft wird Informa-tion für alle verfügbar sein. Das Problem ist nicht die Technologie. Das Problem ist auch

nicht die Verteilung: Das Problem ist, dass der Kuchen insgesamt größer werden muss. Dazu brauchen wir Menschen, die die neu-en High-Tech-Jobs machen können und im-#��&��Arbeit machen.

�� )�� /��"��@��-zierten Arbeit durch Roboter erledigen las-sen. Bereits in zehn Jahren werden die Au-tos sich selbst steuern. Wir werden in die Wände integrierte Interfaces haben, über die wir uns medizinischen Rat holen kön-nen, und unsere Herzfunktionen und Ähn-liches selbst überprüfen können, weil die notwenigen Geräte günstig und klein sind. Es gibt mobile Übersetzungsprogramme, die für uns simultan übersetzen können, Hologramme von Freunden, mit denen wir fast so interagieren können, als wären sie echt. Wir können unseren Alterungsprozess deutlich verlangsamen und uns unser Alter aussuchen.

0��&��/Nein. Das liegt aber an unseren Genen. Menschen jammern immer, das treibt uns zur Weiterentwicklung an. Auch in Wohl-stand und Schönheit werden wir jammern.

�� :��!��6��0� �� 8�� ,++-++� )�� #�� -Richtig. Das ist auch der Grund, warum manche Visionen nicht wahr werden. Das papierlose Büro zum Beispiel. Wir sind Höhlenmenschen mit Kernkraft und Mo-biltelefonen. Wir werden immer das Be-dürfnis haben, die Dinge anzufassen, zu füh-len, zu spüren. Deshalb mögen Menschen auch keine Telekonferenzen.

"�!!�� $� � �� 0�#!� �6�� !��'��3 ��&��0� �� #4 ��/� '��!�� 1�� 5�!��1�� !� 5-�Ist denn Wissen, das aus Büchern kommt, besser als Wissen, das aus dem Internet kommt? Früher musste man sich zwangs-��#��&��#��schriftlich zu dividieren. Lernen hieß die längste Zeit auswendig lernen. Das ist ei-gentlich nutzlos. Heute müssen wir lernen, wie man Informationen richtig interpretiert

„Wenn unsere Enkel eines Tages Enkel haben, werden diese gottesähnliche Eigenschaften haben: perfekte Körper, Zugang zu nahezu unbegrenzter Energie und Information. Und Sillicon Valley wird keine Bedeutung mehr haben.“ So lautet die Vision des Quantenphysikers, der Autor wurde, Michio Kaku.

Foto: Wikipedia

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und nutzt, denn sie ist überall. Das ist die große Herausforderung für unsere Bildungssysteme.

�� !�� 4�&�-��!��1� �� !!��!� � �� !-�� $�� !�� .�!1�� #��!��5� /Die Frage wird sich sicher irgendwann stellen, denn wir wollen natürlich Zugang zu ihren enormen intellektuellen Kapazitäten haben. Wenn Com-puter superintelligent werden, sodass wir im Vergleich zu ihnen dumm sind, müssen wir sie in uns integrieren. Das ist noch sehr weit weg.

�� 6�&�!!��<�� C�&� �� % �$��&�� 6�� -�� !�� #��6�4 �� 6�$��&��-�Die Wirtschaft ist ein entscheidender Faktor, denn die Kosten entschei-den über die Verbreitung einer Technologie. Papier war zur Zeit seiner Y��"��"��=��#��'�=[��"��%��dann kam irgendwann der Buchdruck und bald konnte jeder ein Buch besitzen. Wir erleben gerade das Zeitalter der Digitalisierung, die nachei-nander alle Bereiche der Produktion und alle Branchen erfasst. Die Digi-talisierung perfektioniert den Kapitalismus, denn sie schafft vollkommen transparente Märkte. Man wird genau wissen, was die Dinge wo kosten. Hersteller wissen genau, wie hoch die Nachfrage ist, wer ein Produkt kauft und zu welchem Preis. Das ist der perfekte Markt. Wir werden ei-

nen Kapitalismus haben, der auf intellektuellem Kapital beruht. Wir wer-den in Zukunft durch Filme und Musik reich, nicht durch Kohle.

7 �� #8��(�$��5�!��#��-�Ja, Silizium verliert bereits seit dreißig Jahren an Bedeutung, und wir ge-langen an das Ende des Siliziumzeitalters. Wir wissen im Moment nicht, was das Silizium ersetzen wird. Das ist die Milliardenfrage.

:��A'(��&��C�&� �B�� !�� !�8�� <3�� 0� �� -�� 6��0� �� <3�� $�� -��$�� &�� #�� 8��/�Der Vergleich wird verständlich, wenn wir die Welt unserer Großeltern und Urgroßeltern betrachten: Eine Welt ohne Fernsehen, ohne Internet. In den Augen unserer Vorfahren sind wir Zauberer. Wenn unsere Enkel eines Tages Enkel haben, werden sie götterähnliche Eigenschaften haben. Sie haben nahezu perfekte Körper, sie haben Zugang zu nahezu unbe-grenzter Energie, sie haben einen bislang nicht dagewesenen Zugang zu Information. Das ist das, was Götter ausmacht. Venus hatte einen per-fekten Körper, Apollo unbegrenzte Kraft, Zeus konnte jede erdenkliche Gestalt annnehmen. Das geht über Zauberei hinaus. Es ist die Beherr-schung des Lebens, der Energie und unserer Selbst.

�� $�� !!�� @�!!�� /Ja, immer noch. Die menschliche Natur wird sich nicht ändern. ■

Bis 2070

��: �� „Wenn wir blinzeln, gehen wir "��"�$��#��$"�-taktlinsen im Internet oder nutzen dazu Brillen mit eingebauten Bild-schirmen. Die Kontaktlinsen können menschliche Gesichter erkennen und Sprachen übersetzen, wir lesen dann Untertitel.

>�� 4 ��Mittels GPRS werden Autos selbst-ständig Ziele ansteuern. Wir können weiterschlafen, während sie uns zur Arbeit fahren.

%��&�� '�1��Nicht nur Fernseher, sondern auch Laptops werden durch organische Leuchtdioden so dünn, dass wir sie zusammenrollen können.

��>�5�� Die omnipräsente Computertechnik hält auch ein Softwareprogramm bereit, dass die Tätigkeit eines Arztes übernehmen kann. Wir nutzen das Programm zur Diagnose von Krank-heiten selbständig zu Hause. „Me-dizinische Beratung wird fast nichts �"��%��$��

'�� 0��5� Die Computerisierung der Gen-sequenzierung macht die Ent-schlüsselung individueller Genome erschwinglich, ebenso wie darauf abgestimmte individuelle Therapien. Krankheiten, die auf einzelnen Gen-mutationen beruhen, können durch ��|�=��%��werden.

2��$�� ?�� Aus eigenen Körperzellen können auch komplexere Organe wie die Le-ber im Labor nachgezüchtet werden.

2� �!��5� Winzige Maschinen werden in un-seren Körper geschleust, um Organe zu reparieren, Biopsien durchzu-führen, Krebszellen zu zerstören, Medikamente gezielt freizusetzen, Blutwerte und Gene zu scannen.

�� <��1� Graphen ist eine einzelne Schicht von Kohlenstoff. Es ist gelungen, Transi-storen aus diesem Material herzustel-len. Was bislang fehlt, ist ein Prinzip zur Massen-Herstellung.

D�� !1��Um 2050 könnte es möglich sein, besonders leistungsfähige Quanten-computer herzustellen, die bei Raum-temperatur funktionieren. Bislang sind Quantencomputer störungsanfällig, weil sie darauf angewiesen sind, dass Atom-Zustände stabil bleiben. Und das geht nicht bei Niedrigst-Temperaturen.

�� &�Softwareprogramme, mit Hilfe derer sich die Form von Objekten – etwa von Spielzeug – verändern lässt, werden neu erworbene Geschenke ersetzen. Eine auf Nanotechnologie basierende Formwandlung strukturiert nämlich die Materialien einfach um.

Bis 2100

<�� &� �� Basierend auf fMRT (functional Magnetic Resonance Imaging) wird es

möglich werden, Gedanken als Bilder zu reproduzieren und zu projizieren, �"��%��

��.�!1��$� ��Weil Computer aufgrund ihrer Minia-turisierung selbstverständlich überall sein werden, wird das Wort Compu-ter verschwinden.

��1��Objekte werden mit Supraleitern ausgestattet, sodass sie durch ma-gnetische Impulse bewegt werden können. Auf diese Weise könnten auch Roboter bewegt werden.

�4 ��@� �Menschliche Gene werden manipu-liert, um bestimmte Eigenschaften zu erzielen und um den Alterungs-prozess zu verlangsamen. Durch die Kombination von Gen- und Zellthe-rapie und den Ersatz von Organen werden Menschen 150 Jahre alt werden können.

%�� Die Nanotechnologie verhilft dem Bottom-Up-Prinzip bei der Kon-struktion von Maschinen und Dingen zum Durchbruch. Es gelingt, Proto-typen von Nanorobotern zu bauen (Nanobots) – oder sogar sich selbst nachbauen zu lassen.

��0��$��5��%��Die Pläne, Leben auf dem Mars zu ermöglichen, werden konkreter. Möglicherweise werden Solar-Satel-liten eingesetzt, um den Planeten zu ��#��Gang zu setzen.

Wie Physik die Welt verändertMichio Kaku hat sein Buch nicht umsonst „Die Physik ��{��#��"��'�[��Wissenschaften, die unsere Welt wie kaum eine andere gestaltet. Physik ist überall um uns herum und in uns: Ohne physikalische Forschung gäbe es keine Elektrizität, kein Fernsehen, keinen Laser, keine Mobiltelefone, kei-

ne Computer. Die Grundprinzipien der Physik erklären auch, warum wir als Körperformen existieren und nicht gasförmig zerfallen. Physik formt unsere gesamte Existenz und wird sie in den nächsten einhundert Jahren noch einmal vollkommen auf den Kopf stellen, schreibt Kaku. Hier einige seiner Ideen und Neuerungen für die nächsten

Wenn wir blinzeln, gehen wir online – mit Hilfe von Kontaklinsen.

Gedanken werden als Bilder reproduziert. Somit können wir Gedanken „lesen“.

Genmanipulation soll den Menschen ermöglichen, 150 Jahre alt zu werden.

Der Mars wird erwärmt, besiedelt und zu einer zweiten Erde gemacht.

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Neues Verfahren zur Melanom-Erkennung

3D-Bilder vom biologischen Gewebe

Schöne digitale Ausblicke

Let's dance, Shimi

Ein Verfahren, das bisher vor allem bei der Untersuchung der Netzhaut des Auges verwendet wurde, könnte in Zukunft auch für die Dermatologie be-reitstehen. Ein Team unter der Leitung von Rainer Leitgeb vom Zentrum für Medizinische Physik und Biomedizinische Technik der Medizinuniversität Wien hat gezeigt, dass mit der Technologie der optischen Kohärenztomo-��X@��`��#}��X@��>��%��-gebungsverfahren zur Untersuchung biologischer Gewebe. Jährlich werden in Österreich rund 20.000 neue Hautkrebsfälle entdeckt. 1500 Menschen erkranken jährlich an einem bösartigen Hautkrebs, rund 300 sterben daran. Derzeit ist für die Hautanalyse ein Eingriff mittels Biopsie nötig. OCT wird seit längerem in der Augenheilkunde bei Netzhautuntersu-chungen und auch in der Dermatologie eingesetzt. Jedoch war es bisher ��#}��"��#��$�%��Vorstufen oder den Verlauf von Hautkrebserkrankungen erkennen kann. Das ist nun mit einer neuen Lasertechnologie, die gemeinsam mit der Lud-wig-Maximilians-Universität in München entwickelt wurde, gelungen. Au-ßerdem wurde ein Beleuchtungsverfahren entwickelt, mit dem man optisch tiefer blicken kann. Eine größere Wellenlänge von Infrarotstrahlung ermög-licht das. „Erstmals konnten wir detaillierte Bilder des Gefäßsystems von ��"#��%��#�&��%��"##��"��%��*��=�[-sikalischen Forschung hervorgegangene Verfahren könnte die Entwicklung neuer, gezielterer Therapien ermöglichen. Außerdem können damit Vorstu-fen von Tumoren in der Haut sichtbar gemacht werden – ohne Biopsie. (est)

Üblicherweise sind biologische Gewebe undurch-sichtig. Ein an der Technischen Universität (TU) Wien weiterentwickeltes Ultramikroskop erlaubt nun den Blick in das Innere von Fliegen, Mäuse-Hirnen oder medizinischen Gewebeproben, etwa von Tumoren. Winzigste Details lassen sich dabei dreidimensional darstellen. Möglich wird dies durch einen mit optischen Tricks zu einer extrem dünnen, zweidimensionalen Fläche geformten Laserstrahl, der Schicht für Schicht eine Probe durchleuchtet.Der Blick in biologische Gewebe bleibt normaler-weise verwehrt, weil das Licht an den Grenzschich-ten zwischen unterschiedlichen Materialien gestreut

wird. Der gleiche Effekt verhindert die Sicht durch Nebel: Jedes Nebeltröpfchen streut das Licht, man sieht nur diffuses Weiß. Um das Innere von biolo-gischem Gewebe abzubilden, muss man es zunächst für Laserstrahlen durchsichtig machen: „Das in der Probe enthaltene Wasser wird durch eine Flüssig-keit mit anderen optischen Eigenschaften ersetzt, �� }�� >��>��"��+%��`�"��-tronik des Instituts für Festkörperelektronik der TU Wien.Die Grundidee der Ultramikroskopie ist nicht neu, �"��>��'��"��&��"��"=��-bessert: Sie hat aus einem gewöhnlichen Laserstrahl mit rundem Querschnitt durch Linsen eine nur etwa 1,5 Mikrometer dicke Licht-Schicht geformt. Vom La-serlicht angeregt beginnt eine extrem dünne Schicht �� '"%�� "�� -ten kann mit einer Kamera aufgenommen werden. Schicht für Schicht wird die Probe somit durchleuch-tet und aufgenommen. Daraus wird am Computer ein vollständiges dreidimensionales Modell aufgebaut. So entstehen detaillierte Bilder von winzigen Frucht-��"��"#��"#=�� "��!��in Mäusegehirnen, feinste Äderchen und dünn veräs-telte Nervenbahnen sind deutlich sichtbar. Auch für die Untersuchung und 3D-Darstellung von Tumoren ist das neuartige Ultramikroskop geeignet. Die Ar-%��>��"#��>��#��Edmund Optics, einem großen Hersteller optischer Elemente, aus 750 Bewerbungen als eine der besten wissenschaftlichen Arbeiten auf dem Gebiet der Op-tik ausgezeichnet. (est)

Mit der Weiterentwicklung der Glas- und Touch-screen-Technologie sind nun erste großformatige Displays möglich, wie Samsung zeigt. Das „Samsung-^��}##��*��=��[��"��-sächlich ein Fenster mit der Stärke eines herkömm-lichen Sicherheits- oder Isolierglases. Es lässt auf Wunsch auch den Blick nach außen zu, ungebetenen Beobachtern verwehrt es allerdings den Blick ins In-nere. Das Samsung-Fenster soll zudem durch Sonnen-energie betrieben werden. Das transparente Display verfügt über diverse digitale Funktionen. Beeindruckend sind die elektronischen Jalousien, die je nach Bedarf für Verdunkelung sorgen. Ist die Aussicht trist, lässt sie sich mit Ozeanvideos, Fernsehen oder anderem Bildmaterial behübschen oder durch nützliche Apps wie Einkaufslisten, Uhr-zeit, Mails und dergleichen aufpeppen. Sollte sich die Technologie rasant weiterentwickeln, könnten Smart-Windows nicht nur an Häusern, sondern auch in Au-tos, an Tischen in Restaurants oder an Schaufenstern angebracht werden.(rib)

Lautsprecherdocks für Smartphones gibt es viele: Der Nutzer verbindet sein mobiles Gerät damit und kann die darauf gespeicherte Musik laut hören. Aber kei-��"��>��#��Y��=��&��nicht nur ab, sondern kann auch Rhyth-men erkennen und tanzen. Der rund 30 Zentimeter große Musikroboter wurde von Wissenschaftern des Center for Music Technology am Georgia Institute of Technology entwickelt. Ein Android-Smartphone dient zum ei-nen als Musikspeicher. Zum anderen ��|"%"��%��Apps erhält er noch weitere Funktionen. Er sieht die Welt mit der Kamera des Smartphones und merkt über ein Ge-sichtserkennungssystem, wo im Raum sich der Hörer gerade aufhält. So kann er den Kopf so drehen, dass der Nut-zer an seinem Standort die bestmög-liche Tonqualität erhält. Dazu passt Shimi seine Bewegungen dem Rhythmus an, nickt mit dem Kopf, wippt mit dem Fuß

oder dreht sich. Zu jedem Stück tanzt er anders. Gibt hingegen der Nutzer einen Rhythmus etwa durch Trommeln auf dem Tisch oder Klatschen vor, sucht Shimi auf dem Smartphone gespeicherte Stücke aus, die am besten zu dieser Vor-gabe passen.Weinbergs Team arbeitet auch an ro-botischer Gestenerkennung. Wenn dem User ein Stück nicht gefällt, kann er Shi-mi durch Kopfschütteln dazu auffordern, ein anderes zu spielen. Schließlich soll der kleine Roboter die Fähigkeit erhal-ten, dem Hörer Musikstücke, die dessen Geschmack entsprechen, vorzuschlagen. Auf diese Weise wollen die Wissenschaf-ter den Menschen ihre Ressentiments gegenüber Robotern nehmen. Denn kleine, unterhaltsame und lustige Robo-ter sollen ihnen schon bald im Haushalt nützlich sein. Noch ist Shimi ein Univer-sitätsprojekt, er könnte aber schon ab Ende 2013 daheim für smarte Unterhal-tung sorgen. (rib)

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Telegramm von Helmut Ribarits 14future

Terminatorbrille Die Terminatorbrille von Recon-Zeal verwandelt den gemütlichen Skiurlaub in eine Art High- Tech-Abfahrt. Sie ist die erste Skibrille mit integriertem GPS, Bluetooth und Temperatursensor. Da würde selbst James Bond vor Neid erblassen. Die Luxusausführung für 500 Dollar ist sogar mit selbsttönenden Scheiben ausgestattet. Besagter GPS-Sensor versorgt ehrgeizige Sportskanonen im Skibrillen-Cockpit mit Daten zur Geschwindigkeit, Höhe, Temperatur, Distanz und mit einer Stoppuhr. Auch die eigenen Touren können da-mit aufgezeichnet werden. Bedient wird die Anzeige über drei Knöpfe am Rand der Brille.

Warmer Griff Wer auch im Winter auf seinen Drahtesel nicht verzichten kann oder will, dem sei die Firma A'ME ans Herz gelegt. Sie bietet beheizte Griffe für Rennräder und Mountainbikes mit sechs verschiedenen Temperaturstufen an. Befeuert werden sie von einem Akku, dem allerdings recht bald die Puste ausgeht. Dafür sind dennoch satte 200 Dollar zu berappen. Fragt sich nur, wo die Sattelheizung bleibt.

Ersatz für den UnterarmVor sechs Jahren verlor der 53-jährige Nigel seinen Unterarm bei einem Unfall. Seit kurzem benutzt er die erstaunliche High-Tech-Prothese einer Hand, mit der er sogar am Computer arbeiten kann. „Bebionic 3“ nennt die britische Firma RSV Steeper ihr Produkt, das wie ein menschlicher

Arm auf Muskelbewegungen reagiert. Durch 14 einstellbare Handpositionen und Griffe ist es Nigel möglich, zum ersten Mal seit sechs Jahren viele Dinge zu tun, die ihm davor nicht möglich waren. Er kann etwa ein rohes Ei aus der Verpackung nehmen oder sich ein Getränk aus einer Flasche einschenken. Einfach verblüffend.

Sprich mit der Hand Gespreizter Daumen und kleiner Finger, an Ohr und Mund gehalten, ist das landläufige Handzeichen für „Ruf mich an“. In der kalten Jahreszeit könnte man aber den einen oder anderen Menschen dabei ertappen, tatsächlich mit seinem kleinen Finger zu sprechen. Dann hat sich besagter Gesprächsteilnehmer einen „Hi-Fun Hi-Call“ Smartphone-Handschuh von Arktis übergestreift. Das Geheimnis der Handschuhe:

Im kleinen Finger steckt ein Mikrofon, im Daumen ein Lautsprecher. Mit dem Bediener-Interface am Handgelenk können die nötigsten Telefonfunktionen ausgeführt werden. Im Handrücken der Fingerwärmer ist ein kleiner Akku integriert, der bei voller Ladung für zehn Tage Standby oder zehn Stunden Gesprächszeit ausreichen soll. Geladen wird über USB. Die Innovation verhindert kalte Finger beim Telefonieren im Freien, aber vermutlich nicht den einen oder anderen befremdlichen Blick von Passanten. Vorsicht bei der Schneeballschlacht: Nässe vertragen die High-Tech-Handschuhe nicht.

Winterspaß für kleine Wilde Stehen im Sommer für die kleinen Racker die Bobby-Cas „Big Sharky“ für Landgänge oder „Big Duckie“ für das Plantschbecken hoch im Kurs, können sie im Winter mit dem „Big Bobby Bob“ über den Schnee flitzen. Robuste Qualität und originelles Design sind auch bei diesem innovativen Winter-Fun-Gerät Standard. Dazu kommen eine Superfederung in der Lenkachse und hochwertige Metallkufen, die ebenso zur Sicherheit beitragen wie der ergonomische Lenker, die Kniemulde am Sitz und die Hupe, wenn es einmal eng wird. Na dann: „Aus der Bahn!“

Smarter Fishing Welcher Fisch darf es sein? Diese Frage wird bald nicht mehr dem Kellner im Restaurant vorbehalten sein. Passionierten Petri-Jüngern steht mit „Fish-Eyes“ nunmehr ein Angelgerät zur Verfügung, das tiefe Einblicke in Fisch- gründe zulässt. Ermöglicht wird das durch eine Mini-Unterwasserkamera, die an der Angelrute montiert ist und über einen LCD-Bildschirm auf dem Griff anzeigt, was sich unter Wasser so tummelt. Die Kamera allein wird wohl nicht der Erfolgsgarant für einen guten Fang sein. Die Möglichkeit, mit den Fischen quasi auf Augenhöhe zu agieren, könnte aber den Spaß an diesem Freizeitvergnügen erhöhen.

LED-Mütze und HandschuheUm die persönliche Sicherheit vor allem in der kalten Jahreszeit um ein paar Stufen zu erhöhen, kann es nicht schaden, sich anderen Verkehrs-

teilnehmern mittels Kopfbedeckung kenntlich zu machen – vor allem, wenn man zu Fuß unterwegs ist. LED-Fashion bietet dazu originelle Winterwollmützen mit kuscheligem Innenfleece an. Sie halten nicht nur Kopf und Ohren warm, sondern sorgen auch mit sieben integrierten und superhellen Leuchten für extra viel Sichtbarkeit. Ideal beim Joggen oder wenn man mal abends mit dem Hund vor die Tür muss: Der nächste Schritt kann immer im Auge behalten werden. Übrigens: Zwei rote LEDs an der Rückseite sorgen dafür, dass man schon von Weitem sichtbar ist. Schon gesehen um 16,90 Euro. Ein nützliches Gadget für den Winter sind auch Handschuhe mit LED-Leuchten. Auf der Höhe der mittleren Fingerknöchel befinden sich drei ein- und auszuschaltende, hell scheinende Lichter, die im Handschuh integriert sind und jede dunkle Ecke ausleuchten.

PopinatorGemütlich vor der Glotze sitzen und dabei Popcorn in sich hinein-stopfen – für viele ist das das ultimative „Patschenkino-Vergnügen“. Durch den „Popinator“ von der Firma „Popcorn Indiana“ lässt sich das Erlebnis allerdings toppen. Schluss mit fettigen Fingern – jetzt ist Fun angesagt, im wahrsten Sinne des Wortes. Beim Popinator handelt es sich um den weltweit ersten, vollautomatischen, sprachgesteuerten Popcornschleuderer, der auf den Befehl „ Pop“, in Richtung der Stimme den köstlichen Snack abschießt. Übrigens: Der Spaß hat eine militärische Komponente. Entwickler arbeiten an der Spracherkennung eines Geschützturmes, der nach demselben Prinzip funktioniert.

Foto: Recon Zeal

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future 2012 14 - Wiener Zeitung...Temperatur von minus 271,3 Grad Celsius ist der LHC zudem der...

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