Vortragsprogramm

Bewegungen einfrieren und sichtbar machen, das gelingt bei Fotoaufnahmen mithilfe von Lichtblitzen, die viel kürzer sind als die Belichtungszeit der Kamera. Dieses Prinzip kann auch für die ultraschnellen Vorgänge, wie sie etwa bei der Reaktion von Atomen und Molekülen auftreten, genutzt werden. Die kürzesten Laserblitze dafür sind nur wenige Attosekunden lang – eine Entwicklung, die mit dem Nobelpreis 2023 prämiert wurde. Wie man sie erzeugt und was sich genau damit erforschen lässt, zeigt dieser Experimentalvortrag.

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Ob Spielzeugkreisel, Fahrrad oder rotierende Planeten – Drehbewegungen begegnen uns überall. Schon Kinder staunen über das scheinbar magische Verhalten eines Kreisels, der nicht umkippen will und auf besondere Art wackelt. Hinter diesem Alltagserlebnis steckt faszinierende Physik, die auch in modernen Fahrzeugen, in der Quantenwelt und sogar im Kosmos eine wichtige Rolle spielt. Der Vortrag nimmt euch mit auf eine Reise durch die Welt der Rotation – mit verblüffenden Effekten, spannenden Experimenten und vielen Aha-Momenten. Und das Beste: Man kann sogar selbst mitmachen!

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Wenn die Finger zu klein sind, um Objekte festzuhalten, hilft eine Pinzette. Doch ganz kleine Dinge wie etwa Bakterien lassen sich auch mit kleinsten Pinzetten nicht manipulieren. Hier kommen optische Pinzetten ins Spiel: Mit ihnen lassen sich mikroskopisch kleine Objekte allein durch die Kraft von Licht festhalten und bewegen. Damit können zum Beispiel zwischen einzelnen Bakterien allerkleinste Kräfte gemessen werden – Kräfte, für die es keine herkömmlichen Messgeräte gibt. Der Vortrag erklärt anschaulich die physikalischen Grundlagen dieser Methode und zeigt live, wie Licht gezielt eingesetzt werden kann, um Teilchen festzuhalten.

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Klassische Lichtmikroskope haben eine scheinbare Grenze: Sie können keine Strukturen zeigen, die kleiner sind als etwa 200 Nanometer – so steht es als Abbe-Formel in Jena „in Stein gemeißelt“. Doch moderne Mikroskopie überwindet dieses Limit. Mit cleveren Tricks wie strukturierter Beleuchtung, gezielter Lichtabschaltung und der Messung einzelner Moleküle gelingt es heute, Details sichtbar zu machen, die zuvor verborgen blieben – sogar innerhalb von Zellen. Der Vortrag erklärt diese sogenannten Super-Resolution-Techniken anschaulich und zeigt faszinierende Anwendungen aus der Biowissenschaft. Interaktive Experimente laden zum Mitdenken ein – und zum Schluss wird es spielerisch: Wer erkennt mehr in einem Bild – Mensch oder Künstliche Intelligenz?

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Die Radioastronomie eröffnet uns einen ganz besonderen Blick ins Universum. Der Vortrag gibt eine kurze Einführung in diese faszinierende Methode der Himmelsbeobachtung und nimmt das Publikum mit auf eine Fototour zum internationalen Radioteleskop LOFAR. Es hat seinen Hauptsitz in den Niederlanden und eine wichtige Empfangsstation in Tautenburg bei Jena. Dabei wird auch deutlich: Die gewaltigen Datenmengen, die solche Teleskope erzeugen, stellen Forschende vor große Herausforderungen. Im Fokus der Beobachtungen stehen besonders spannende Objekte: aktive Galaxienkerne, in deren Zentrum supermassereiche Schwarze Löcher riesige Energiemengen freisetzen.

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Musik berührt uns – seit Jahrhunderten und in allen Kulturen. Doch wie entsteht eigentlich ein Ton auf einem Musikinstrument? Was passiert physikalisch, wenn ein Bogen eine Saite auf einem Streichinstrument zum Schwingen anregt? In diesem Vortrag gehen wir der Entstehung von Klang auf den Grund – mit leicht verständlichen Experimenten und musikalischen Klangbeispielen auf einem Cello. Dabei zeigt sich, wie eng Physik und Musik verbunden sind – und wie Schwingungen, Resonanzen und Obertöne aus Noten lebendige Musik machen.

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Viele medizinische Untersuchungs- und Behandlungsgeräte beruhen auf Anwendungen der Erkenntnisse der Physik. Sie nutzen Ultraschall, Laser- und Röntgenstrahlen, aber auch starken Magnetfelder und Radiowellen wie beim Magnetresonanztomographen. Experimente für und mit dem Publikum zeigen, wie Physik helfen kann, das „Abenteuer Mensch“ zu erkunden. Sie erfahren darüber hinaus, wie auch außerhalb der Medizin die Untersuchungsmethoden angewandt werden – etwa in der Archäologie oder der Kunstgeschichte.

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Warum bleibt der Schmutz nicht einfach da, wo er ist – und wie „weiß“ die Seife, was sie zu tun hat? Im Vortrag werden die physikalischen und chemischen Grundlagen des Waschens entschlüsselt – von der Oberflächenspannung über Tenside bis hin zum Sinnerschen Kreis. Dabei erfahren Sie, wie moderne Waschmaschinen und Reinigungsmittel im Zusammenspiel mit Temperatur, Zeit und Mechanik effizient wirken. Überraschende Einblicke in die Hygieneproblematik von Haushaltsgeräten runden den Vortrag ab. Ein unterhaltsamer Streifzug durch die Wissenschaft des Alltäglichen, der zeigt: Waschen ist Hochtechnologie.

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Im Jahr 2024 wurden 1,5 Grad Erwärmung im Vergleich zur vorindustriellen Zeit zum ersten Mal überschritten. Bedeutet das, dass die Pariser Klimaziele gescheitert sind? Was wären die Folgen dieses Scheiterns? Wie sich die Erderhitzung nach aktuellem Stand der Forschung fortsetzen wird und wie und auf welchen Wert sie noch begrenzt werden kann, beleuchtet dieser Vortrag.

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Ultraschall kennen viele aus der Medizin – zum Beispiel, wenn bei einer Untersuchung Bilder aus dem Inneren des Körpers gemacht werden. Doch Schallwellen können noch mehr, nämlich winzige Teilchen bewegen oder drehen. Sie wirken als akustische Pinzette. Forschende nutzen diesen Effekt, um kleinste biologische Strukturen – etwa Zellhaufen oder sogenannte Organoide, also Mini-Organe aus Stammzellen – von allen Seiten zu betrachten. So entsteht ein dreidimensionales Bild ihres Inneren. Das hilft dabei, besser zu verstehen, wie sich solche Mini-Organe entwickeln und wie sie aufgebaut sind. Diese neue Methode der optischen Mikrotomographie könnte die Mikrobiologie revolutionieren.

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Für Hightech-Unternehmen sind Innovationen keine Kür, sondern die Pflicht. Dabei ist der Weg von der Forschung zur möglichst einschneidenden Innovation steinig und selten gradlinig. Zudem ist eine Prognose über den Innovationserfolg eines Forschungsgebiet schwierig: Erst im Nachgang ist zu begründen, welche Erfindungen die Technologie oder sogar die Gesellschaft nachhaltig verändern. Der Vortrag wirft einen Blick auf die Besonderheiten der Industrieforschung und der Zusammenarbeit mit der akademischen Forschung anhand konkreter Beispiele aus Optik und Photonik für die Halbleitertechnologie, die Medizin und die Mikroskopie.

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Mit Lasern lassen sich einzelner Atome kühlen und einfangen. Dies ermöglicht, die quantenmechanischen Zustände der Atome zu kontrollieren, komplexere quantenmechanische Systeme zusammenzusetzen und diese gezielt zu untersuchen. Damit kann man neuartigen quantenphysikalischen Phänomenen in solchen Systemen auf die Spur kommen oder die Atome als Informationsträger nutzen. In nicht allzuferner Zukunft könnten sie auch als Quantencomputer die Rechenleistung klassischer Computer für bestimmte Anwendungen weit übersteigen. Im Vortrag erfahren Sie, wie die Experimente genau ablaufen und wie weit die Forschung schon auf dem Weg zum Quantencomputer fortgeschritten ist.

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Wie lässt sich das gesamte Universum mit nur wenigen Grundannahmen beschreiben? Das sogenannte Standardmodell der Kosmologie versucht genau das – und erklärt erstaunlich viele Beobachtungen im Weltall, von Galaxienverteilungen bis zur Strahlung des Urknalls. Doch dieser Erfolg hat seinen Preis: Laut dem Modell bestehen rund 95 % des Universums aus etwas, das wir kaum verstehen – aus unsichtbarer „dunkler Materie“ und rätselhafter „dunkler Energie“. Der Vortrag erklärt, worauf das Modell beruht, warum es so erfolgreich ist – und welche großen Fragen dabei noch offen bleiben.

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Wie viel wiegt ein Kilogramm? Was ist genau eine Sekunde? Und woher wissen wir, dass der Strom an der Ladesäule wirklich korrekt abgerechnet wird? Seit 150 Jahren sorgt die Metrologie – die Wissenschaft vom Messen – für Verlässlichkeit in unserem Alltag: im Supermarkt, in der Industrie, in der Medizin oder in der Raumfahrt. Die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) entwickelt dafür hochpräzise Messmethoden und ist Deutschlands oberste Instanz für richtiges Messen. Der Vortrag nimmt Sie mit auf eine Reise durch die Geschichte und Zukunft der Metrologie – und zeigt, warum exaktes Messen eine unsichtbare, aber unverzichtbare Grundlage für Fairness, Sicherheit und Fortschritt ist.

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Schwarze Löcher gehören zu den faszinierendsten und geheimnisvollsten Objekten im Universum – für Forschende ebenso wie für Science-Fiction-Fans: Nichts, noch nicht einmal Licht, entkommt ihrer Schwerkraft. Sie verzerren die Raumzeit in unglaublicher Weise. Doch was steckt wirklich dahinter? In diesem Vortrag erkunden wir, was Schwarze Löcher sind, wie sie entstehen und warum sie die Grenzen unserer Vorstellungskraft sprengen. Wir werfen einen Blick auf aktuelle Entdeckungen und erfahren, was passiert, wenn man Gravitation und Quantenphysik aufeinandertreffen lässt.

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