Spektrum der Wissenschaft Januar 2011

Woraus besteht die noch unbekannte Dunkle Materie, die den Kosmos erf�llt, sich aber nur durch ihre Schwerkraft verr�t? Die Physikergemeinde diskutiert derzeit hei� �ber Super-WIMPs. In unserer Titelgeschichte Der verborgene Bauplan des Kosmos berichten Jonathan Feng von der University of California in Irvine und Mark Trodden von der University of Pennsylvania von Teilchen mit komplexem Innenleben - mit eigenen Kr�ften und einer fremden Form von Licht, die f�r uns unsichtbar ist.

Genomforscher schicken sich an, die �ra der personalisierten Medizin einzul�uten. Wohin f�hrt uns Der Modellierte Patient? Spektrum der Wissenschaft hat den T�binger Ethiker Urban Wiesing und den Berliner Molekularbiologen Hans Lehrach zum Streitgespr�ch eingeladen. Und die Debatte sogar gefilmt.

Au�erdem im Heft:
Die gef�hrlichen Tricks der Bakterien: Mediziner wollen die Erreger mit ihren eigenen Waffen schlagen; Bewegte Bilder aus der Nanowelt: Ultrakurze Elektronenpulse gew�hren Einblicke in das Treiben von Molek�len; Gro�e W�sche f�r das Klima: Bald k�nnten spezielle "Waschmaschinen" das Treibhausgas Kohlendioxid aus der Atmosph�re filtern; und vieles mehr

Editorial

Editorial (kostenfrei)
3

Inhaltsverzeichnis

Inhalt (kostenfrei)
4

Leserbriefe

Leserbriefe (kostenfrei)
6

Spektrogramm

Fangnetz f�r Mikroben (kostenfrei)
8
�ltester Dinosaurier-Embryo rekonstruiert (kostenfrei)
8
Optischer Trick tarnt kurze Ereignisse (kostenfrei)
9
Bunte Planeten mit rauer Vergangenheit (kostenfrei)
9
Bakterien erinnern sich an besiegte Feinde (kostenfrei)
10
Schleimschutz gegen n�chtliche Blutsauger (kostenfrei)
10

Bild des Monats

Farbige Frontale (kostenfrei)
11

Forschung Aktuell

Riesiges Quantenobjekt - v�llig schwerelos

12

Mit einer speziellen Apparatur gelang es Physikern, ein Bose-Einstein-Kondensat mehr als eine Sekunde lang im schwerelosen Zustand zu beobachten. In dieser Zeit dehnte es sich auf zwei Millimeter L�nge aus – eine f�r Quantenobjekte gigantische Gr��e.

Nova produziert Gammastrahlung

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Mit dem Satelliten Fermi haben Astronomen festgestellt, dass eine Nova energiereiche Gammastrahlung aussendet. Bisher herrschte die Ansicht, nur Supernovae seien dazu in der Lage.

Bewusstsein f�r Lernen unn�tig

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Bislang unterschieden Hirnforscher die einzelnen Formen des Ged�chtnisses danach, ob das Bewusstsein dabei eingeschaltet ist oder nicht. Ein neues Modell postuliert nun, dass jede Ged�chtnisform bewusst wie unbewusst in Erscheinung treten kann.

Zweischneidige Killerwaffe

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Bakterien und Immunzellen benutzen �hnliche Proteine, um L�cher in die Zellmembran ihrer jeweiligen Opfer zu stanzen. Doch handhaben sie diese t�dliche Waffe auf unterschiedliche Weise.

Springers EINW�RFE

Lesen – eine Last f�rs Hirn
20

Themen

Die gef�hrlichen Tricks der Bakterien

22

Krankheitserregende Bakterien sind �u�erst raffiniert. Um zu �berleben und sich fortzupflanzen, nutzen sie eine Reihe gewiefter Strategien. Jetzt arbeiten Mediziner daran, die Pathogene mit ihren eigenen Waffen zu schlagen.

Zeitgenossen der Dinosaurier

30

Moderne V�gel entstanden erst nach dem Untergang der Dinosaurier – so dachten Biologen lange. Neue Funde zeigen jedoch, dass sie schon in der Kreidezeit den Himmel bev�lkerten. Nur: Wie �berlebten ausgerechnet sie das Massensterben vor 65 Millionen Jahren?

Der verborgene Bauplan des Kosmos

38

Das Universum scheint riesige Mengen einer unbekannten Substanz zu bergen, die sich nur durch die Wirkung ihrer Schwerkraft verr�t – die Dunkle Materie. Physiker spekulieren dar�ber, aus welchen exotischen Teilchen sie aufgebaut ist. Seit Neuestem hei� gehandelt: Super-WIMPs.

Schlichting!

Das Heiz-Paradoxon (kostenfrei)
48

Themen

Lichtpulse auf Rekordjagd

50

Die Bedeutung von Lasern ist kaum zu �bersch�tzen. Vielleicht stellen sie sogar die nach dem Transistor bedeutendste technische Erfindung seit dem Zweiten Weltkrieg dar. Laser faszinieren Forscher bis auf den heutigen Tag und bringen auch Ingenieure auf immer neue Ideen.

Der modellierte Patient

60

Auf Basis der jeweiligen Genomsequenz wollen Forscher die Medikamente f�r jeden einzelnen Patienten k�nftig in Computersimulationen testen. Ist diese Vorstellung realistisch? Und wenn ja, vor welche ethischen Herausforderungen stellt uns die individualisierte Medizin? Ein kritischer Dialog mit Hans Lehrach und Urban Wiesing.

Mathematische Unterhaltungen

Unendliche regelm��ige K�rper

66

Kann es ein geometrisches Gebilde geben, bei dem sich in jeder Ecke sieben, acht oder gar neun gleichseitige Dreiecke treffen? Die Antwort lautet: Ja – sofern sich dieses Gebilde durch den ganzen unendlichen Raum erstreckt.

Themen

Gro�e W�sche f�r das Klima

70

Noch ist es nur ein Konzept, doch schon in wenigen Jahren k�nnten spezielle "Waschmaschinen" der Atmosph�re Kohlendioxid entziehen – und so der globalen Erw�rmung entgegenwirken.

Bewegte Bilder aus der Nanowelt

(kostenfrei)

76

Eine neue Abbildungstechnik erweitert das Elektronenmikroskop um die vierte Dimension: Ultrakurze Elektronenpulse liefern Serien von Schnappsch�ssen eines Untersuchungsobjekts – und gew�hren bisher ungeahnte Einblicke in extrem schnelle Abl�ufe im Nanoreich. Erstmals lassen sich so auch Vorg�nge im Inneren einer Zelle filmen.

Die kleinsten Bits der Welt

86

Memristoren sind elektrische Widerst�nde mit Ged�chtnis. Sie sollen Datenspeicher noch schneller machen – und den Energiehunger von Computern drosseln.

Rezensionen

Gew�hnlich und au�ergew�hnlich

98

Reinhard Breuer �ber "Gustav Robert Kirchhoff – Das gew�hnliche Leben eines au�ergew�hnlichen Mannes" von Klaus H�bner

Hebt die gr�nen Bodensch�tze!

99

Nicole Wedemeyer �ber "Essbare & giftige Wildpflanzen" von Bruno P. Kremer

Kritik der Klimatechnik

(kostenfrei)

100

Sven Titz �ber "Geo-Engineering – Notwendiger Plan B gegen den Klimawandel?" Politische �kologie, Band 120

Stau im Ameisenh�gel und Kunst in der Bratpfanne

103

Manuela Kuhar �ber "Physik macht Urlaub" von Bernhard Weingartner

Wissenschaft im R�ckblick

1911 und 1961
104

Vorschau

Vorschau (kostenfrei)
106

Weitere Rubriken

Gen-Inventur im Gehirn

PLUS

Wissenschaftler teilen unser Denkorgan in verschiedene Regionen ein, deren Grenzen sie unter anderem an der Bauweise der Nervenzellen festmachen. Eine neue Technik erlaubt es jetzt, die neuronale Architektur noch viel detaillierter darzustellen: Sie zeigt die Aktivit�t jedes beliebigen Gens – an jeder Stelle des Gehirns.