THEMENSCHWERPUNKT
NATURWISSENSCHAFTEN


INSTITUT FÜR PHYSIK DER ATMOSPHÄRE

Mit MESSy dem Klima auf der Spur

Er will wissen, was in der Atmosphäre vorgeht: Prof. Dr. Holger Tost nutzt Computersimulationen, um zu erforschen, welche Prozesse Klima und Wetter beeinflussen. 2016 wurde er auf die Carl-Zeiss-Stiftungsprofessur "Umweltmodellierung im Klimasystem" an der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) berufen.


Prof. Dr. Michael Bruse arbeitet seit 25 Jahren an einer Software zur Berechnung des Mikroklimas in Städten. (Foto: Peter Pulkowski)GEOINFORMATIK

Modell für das Stadtklima

Mit ENVI-MET lässt sich das Mikroklima einer Stadt auf den Quadratmeter genau errechnen, Auswirkungen von Bauvorhaben, Bodenversiegelungen oder Parkanlagen lassen sich exakt vorhersagen. Seit 25 Jahren arbeitet Prof. Dr. Michael Bruse vom Geographischen Institut der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) an dieser Software. Nach und nach bezog der Geoinformatiker immer mehr Faktoren ein und gestaltete die 3-D-Simulationen zunehmend komplexer. Mittlerweile findet ENVI-MET weltweit Anwendung.


Zhiyuan Wang kam über das PRISMA Internship-Programm an die JGU, um hier in einer Arbeitsgruppe in der Atomphysik ein eigenes Projekt umzusetzen. (Foto: Peter Pulkowski)EXZELLENZCLUSTER PRISMA

Attraktives Internship-Programm für talentierten Nachwuchs

Über ein spezielles Internship-Programm gelingt es regelmäßig, talentierten Nachwuchs aus aller Welt an den Exzellenzcluster PRISMA – Precision Physics, Fundamental Interactions and Structure of Matter der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) zu holen. In diesem Sommer waren wieder sieben Studierende zu Gast. Zhiyuan Wang ist einer von ihnen. Er nutzte die Chance, hier sein eigenes Projekt in der Arbeitsgruppe von Atomphysiker Prof. Dr. Dmitry Budker zu verfolgen.


Dr. Michael Pirie vom Institut für Organismische und Molekulare Evolutionsbiologie beschäftigt sich seit zehn Jahren mit den Heidekrautgewächsen. (Foto: Stefan F. Sämmer)EVOLUTIONSBIOLOGIE

Der Artenvielfalt auf der Spur

Dr. Michael Pirie vom Institut für Organismische und Molekulare Evolutionsbiologie (iOME) der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) beschäftigt sich seit zehn Jahren mit den Heidekrautgewächsen. Um die Mechanismen der Artenbildung zu erforschen, hat er sich eine Pflanzengattung ausgesucht, deren Ursprung in Europa liegt, die aber vor allem in Südafrika eine unglaubliche Vielfalt entwickelt.


Im Forschungsschwerpunkt GeneRED haben der Fachbereich Biologie der JGU und das Institut für Molekulare Biologie die Weichen für weitere gemeinsame Projekte gestellt.GeneRED

Molekularbiologie trifft auf Evolutionsbiologie

Der Fachbereich Biologie der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) und das Institut für Molekulare Biologie (IMB) rücken enger zusammen. Im Forschungsschwerpunkt GeneRED – Gene Regulation in Evolution and Development wurden erste Weichen gestellt. Nun hoffen beide Partner darauf, dass ihr Antrag für das gemeinsame Graduiertenkolleg GenEvo Anklang bei der Deutschen Forschungsgemeinschaft findet. 


Prof. Dr. Edward Lemke erforscht die Bildung und Funktion von speziellen Proteinkomplexen in der Zelle. (Foto: Bernd Eßling)BIOPHYSIK

Flexible Proteine geben Rätsel auf

Prof. Dr. Edward Lemke forscht zu intrinsisch ungeordneten Proteinen. Unter anderem hat er neue Methoden entwickelt, um diese Eiweiße zu beobachten. Seit 1. Januar 2018 ist er Professor am Fachbereich Biologie der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) und kooptiert mit dem Fachbereich für Chemie, Pharmazie und Geowissenschaften. Er ist zudem Adjunct Director am Institut für Molekulare Biologie (IMB) und Fellow am Gutenberg-Forschungskolleg (GFK).


Prof. Dr. Bernhard Lieb und Masterstudent Patrick Schmitt forschen an einem Nahrungsergänzungsmittel aus natürlichen Stoffen, das Sonnenbrand vorbeugt. (Foto: Stefan F. Sämmer)MOLEKULARBIOLOGIE

Mit Pulver und Pille gegen Kater und Sonnenbrand

Der Anti-Kater-Drink hat bereits Schlagzeilen gemacht, nun folgt die Sonnenschutzpille: Prof. Dr. Bernhard Lieb, Molekularbiologe an der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU), und Masterstudent Patrick Schmitt entwickeln Nahrungsergänzungsmittel, die bei alltäglichen Problemen und Herausforderungen helfen sollen. Sie wollen akribisches wissenschaftliches Arbeiten in eine Branche bringen, die bisher nicht immer den besten Ruf genießt.


Prof. Dr. Randolph Pohl forscht am Exzellenzcluster PRISMA unter anderem zur Vermessung des Protons in myonischem Wasserstoff. (Foto: Peter Pulkowski)EXZELLENZCLUSTER PRISMA

Das Proton-Radius-Puzzle

Seine Ergebnisse haben nicht nur die Fachwelt aufhorchen lassen: Professor Dr. Randolf Pohl, im Mai 2016 ans Exzellenzcluster PRISMA der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) berufen, hat das Proton, einen fundamentalen Baustein des Atomkerns, mit einer neuen Methode vermessen. Er kam auf einen Radius, der vier Prozent unter jenem Wert liegt, der bisher von der Wissenschaft angenommen wurde. Sein Resultat gibt Rätsel auf und könnte gravierende Folgen für das Standardmodell der Teilchenphysik haben.


Prof. Dr. Johannes M. Henn forscht und lehrt seit Juni 2015 am Institut für Physik der JGU. (Foto: Peter Pulkowski)THEORETISCHE HOCHENERGIEPHYSIK

Teilchenjagd an der Tafel

Mit seiner Arbeitsgruppe am Institut für Physik der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) entwickelt Prof. Dr. Johannes M. Henn neue Berechnungsmethoden für die theoretische Physik. Auf seinem Gebiet gehört er zu den führenden Köpfen weltweit. Nun wurde Henn, der vor zwei Jahren von Princeton nach Mainz wechselte, mit einem auf zwei Millionen Euro dotierten ERC Consolidator Grant  des Europäischen Forschungsrats ausgezeichnet. Diese Auszeichnung erlaubt ihm, sein Team weiter zu verstärken und neue Projekte anzugehen.


Dr. Arash Nikoubashman kam im Oktober 2015 von der Princeton University an die Johannes Gutenberg-Universität Mainz. (Foto: Peter Pulkowski)PHYSIK DER WEICHEN MATERIE

Grundlagenforschung mit hohem Praxispotenzial

Von der renommierten Princeton University in den USA kam Dr. Arash Nikoubashman im Jahr 2015 an die Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU). Hier leitet er am Institut für Physik die Emmy Noether-Nachwuchsgruppe "Kontrollierter Transport und Anordnung von weicher Materie", die sich mit dem Verhalten von kleinen Teilchen in Flüssigkeiten beschäftigt.


Prof. Dr. Siegfried Waldvogel forscht und lehrt seit 15 Jahren am Institut für Organische Chemie der JGU. (Foto: Stefan F. Sämmer)ORGANISCHE CHEMIE

Comeback der Elektrolyse

Mit seinem Team hat er einer alten Disziplin neues Leben eingehaucht: Prof. Dr. Siegfried Waldvogel vom Institut für Organische Chemie der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) gibt der Elektrochemie neue Impulse. Seit 15 Jahren forscht er an chemischen Umsetzungen, die bisher nicht möglich schienen. Sein Arbeitskreis entwickelt Verfahren, die Industrie und Wirtschaft aufhorchen lassen.


Höhenforschungsrakete MAIUS 1 mit allen an der Kampagne Beteiligten (Foto/©: Thomas Schleuss, DLR)FORSCHUNGSRAKETE

Bahnbrechende Messungen im Weltraum

Mit dem Flug der Höhenforschungsrakete MAIUS 1 ist es Physikerinnen und Physikern erstmals gelungen, ein sogenanntes Bose-Einstein-Kondensat im Weltraum zu erzeugen. Damit wollen sie in Zukunft das Gravitationsfeld der Erde genauer vermessen und vor allem das Einstein'sche Äquivalenzprinzip einem präziseren Test unterziehen. Seitens der Johannes Gutenberg-Universität Mainz ist die Forschungsgruppe Experimentelle Quantenoptik und Quanteninformation maßgeblich an dem Projekt beteiligt.


Gutenberg-Alumnus Dr. Martin Brüggemann hat für die klare Darstellung seiner Forschung den "Klaus Tschira Preis für verständliche Forschung" erhalten. GUTENBERG-ALUMNI

Dem Feinstaub auf der Spur

Als Doktorand an der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) entwickelte Martin Brüggemann eine Methode, die es ermöglicht, Feinstaub noch genauer zu messen und detailliertere Aussagen über seine Zusammensetzung zu machen. Für eine breitere Öffentlichkeit hat er seine Forschung in dem Beitrag "Da liegt was in der Luft" beschrieben. Diese klare Darstellung ist jetzt mit dem mit 5.000 Euro dotierten "Klaus Tschira Preis für verständliche Forschung" ausgezeichnet worden.


Juniorprof. Dr. Denis Scholz forscht am Institut für Geowissenschaften der JGU mit dem Schwerpunkt Paläoklimaforschung (Foto: Stefan F. Sämmer) GEOWISSENSCHAFTEN

Tropfsteine werden zum Klimaarchiv

Seit 2009 erforscht Juniorprof. Dr. Denis Scholz vom Institut für Geowissenschaften der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) Tropfsteine. Die Stalagmiten liefern außergewöhnlich präzise Daten über die Klimaschwankungen der letzten 500.000 Jahre. Die Heisenberg-Professur für Isotopengeochemische Paläoklima- und Speläothemforschung, die Scholz jüngst erhalten hat, ermöglicht es ihm, seine Arbeit weiter zu intensivieren.


(Foto: Stefan F. Sämmer) KÄLTELABOR

Das Rätsel der eisigen Tropfen

Wer die Vorgänge in der Atmosphäre verstehen will, muss auch die Eisbildung in den Wolken enträtseln. Daran arbeitet die Forschergruppe INUIT, zu der die Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) ihren Teil beiträgt: Im Labor des Instituts für Physik der Atmosphäre wird tröpfchenweise geforscht. Ein weltweit einmaliger Windkanal und eine spezielle Kältekammer sollen helfen, Antworten auf grundlegende Fragen zu finden.


Univ.-Prof. Dr. Peter Hoor forscht und lehrt am Institut für Physik der Atmosphäre der Johannes Gutenberg-Universität Mainz. (Foto: Peter Pulkowski) ATMOSPHÄRENPHYSIK

Per Flugzeug dem Klima auf der Spur

Mit seiner Arbeitsgruppe "Flugzeugmessungen und Transportprozesse" erforscht Prof. Dr. Peter Hoor vom Institut für Physik der Atmosphäre an der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) die Vorgänge in der Tropopause. In dieser Region zwischen Stratosphäre und Troposphäre spielen sich Prozesse ab, die der Wissenschaft bis heute Rätsel aufgeben, die aber großen Einfluss auf das Klimageschehen haben.


Sara Beros (Foto: Peter Pulkowski) EVOLUTIONSBIOLOGIE

Vom Parasiten zum Puppenspieler

Ein Parasit manipuliert seinen Wirt: Wenn der Bandwurm Anomotaenia brevis sich in Ameisen einnistet, verändert sich nicht nur deren Aussehen, sondern ihr gesamtes Verhalten. Sara Beros, Doktorandin am Institut für Zoologie der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU), untersucht dieses Wechselspiel seit Jahren.


Univ.-Prof. Dr. Dmitry Budker (Foto: Stefan F. Sämmer) FORSCHUNGSKOOPERATION

Nicht alles ist symmetrisch im Universum

Die Forschung rund um die fundamentalen Symmetrien und eine bundesweit einmalige Kooperation zwischen der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) und der Helmholtz-Gemeinschaft haben Prof. Dr. Dmitry Budker nach Mainz gebracht. Er wird die Sektion "Matter Antimatter Symmetrie" am Helmholtz-Institut Mainz auf dem Gutenberg-Campus leiten, das mit dem GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung in Darmstadt kooperiert.


Blick in den BES-III-Detektor am Institut für Hochenergiephysik (IHEP) in Peking, China (© Institute for High Energy Physics, Peking) KERNPHYSIK

Was die Materie im Inneren zusammenhält

Es geht um subatomare Teilchen, um Myonen, Quarks, Gluonen und Co.: Physikerinnen und Physiker um den Elektronenbeschleuniger MAMI der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) sind auch am BESIII-Experiment in Peking maßgeblich beteiligt. Sie spüren den Grundbausteinen der Materie nach und wollen die Tür öffnen für eine neue Physik.


Platine (Foto: Stefan F. Sämmer) INFORMATIK

Forschung am Schnittpunkt der Disziplinen

Vor 30 Jahren wurde der erste Professor für Informatik an die Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) berufen. Seitdem hat sich in dem jungen Fach einiges getan. Der runde Geburtstag ist Anlass für einen kurzen Blick zurück. Vor allem aber erzählen die Professoren vom Institut für Informatik von ihrer aktuellen Arbeit und laufenden Projekten. Denn Gegenwart und Zukunft interessieren sie mehr als die junge Geschichte ihrer Disziplin.


Blick über das Eis am geographischen Südpol zur überirdischen Messstation des IceCube-Experiments, in der die Daten der im Eis eingebetteten Lichtsensoren ausgelesen und analysiert werden. (Foto/©: Sven Lidstrom, IceCube/NSF)ICECUBE

Auf Neutrino-Jagd in der Antarktis

Das Neutrino-Observatorium IceCube am Südpol hat in den letzten drei Jahren extrem hochenergetische Neutrinos aus den Tiefen des Alls entdeckt. Selbst Fachleute bezweifelten lange, ob so etwas gelingen könnte, doch 2013 kam die Erfolgsmeldung. Prof. Dr. Lutz Köpke vom Institut für Physik der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) ist mit seiner Arbeitsgruppe an dem internationalen Forschungsprojekt beteiligt.


(Foto/©: Joachim Burger)ANTHROPOLOGIE

Vom Vieh, der Milch und den Europäern

Mit der Schlagzeile von der "Milch-Revolution" brachten Prof. Dr. Joachim Burger und seine Arbeitsgruppe am Institut für Anthropologie der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) den medialen Blätterwald kürzlich tüchtig ins Rauschen. Doch die Forschung um die Milch ist nur ein kleiner Teil ihrer Arbeit. Es geht um viel mehr, nämlich um die Besiedlung Europas.


(Foto: Thomas Hartmann)SAMMLUNG BOTANISCHER GARTEN

Expedition durch 470 Millionen Jahre Pflanzengeschichte

Kaum ein Ort der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) lädt so zum Ausspannen und Spazierengehen ein wie der Botanische Garten. Dabei ist er viel mehr als nur ein Naherholungsgebiet. Er ist ein Ort der Forschung und Lehre, ein Ort der Bewahrung seltener Pflanzen – und er ist die größte Sammlung, die der Campus zu bieten hat.


Blick in die Osteologische Lehrsammlung (Foto: Peter Pulkowski)OSTEOLOGISCHE LEHRSAMMLUNG

Geschichte in Schädeln

In den letzten drei Jahren hat PD Dr. Holger Herlyn am Institut für Anthropologie der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) eine moderne Lehrsammlung aufgebaut: Schädelreplikate dokumentieren die Entwicklung des Menschen und seine Verwandtschaft zu den übrigen Primaten. In den Vitrinen der Sammlung liegen die Exponate bereit für die forschenden Hände der Studierenden.


Univ.-Prof. Dr. Frank Sirocko (Foto: Stefan F. Sämmer)GEOWISSENSCHAFTEN

Das Klima bleibt rätselhaft

Mit seinem Buch "Geschichte des Klimas" lädt einer der führenden Paläoklimaforscher zur Reise durch die Erdzeitalter. Prof. Dr. Frank Sirocko vom Institut für Geowissenschaften der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) bietet Einsichten in die Vergangenheit, aber er wagt auch einen Blick in die Zukunft.


(Foto: Stefan F. Sämmer)HERBARIUM

Die Sammlung wächst und wächst

Das Herbarium der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) ist kaum bekannt. Dabei enthält es viele teils seltene Pflanzen- und Pilzarten, von denen einige bis heute nicht ausreichend klassifiziert sind. Hier ruht eine große Sammlung rheinland-pfälzischer Pilze und Pflanzen aus dem Naturschutzgebiet Mainzer Sand neben Exotischem aus Costa Rica oder Ruanda. PD Dr. Gudrun Kadereit zeigt, was das Herbarium zu bieten hat.


Forschungsflugzeug Geophysica (Foto: Stephan Borrmann)METEOROLOGIE

Im Spionagejet auf Wolkenjagd

Zwei der wichtigsten Faktoren im Klimageschehen geben noch immer Rätsel auf: die Wolken und die Aerosole in der oberen Erdatmosphäre. Prof. Dr. Stephan Borrmann ist beidem auf der Spur. Ein neues Großprojekt im Himmel über Indien steht nun an. Die Europäische Union unterstützt das Vorhaben mit 2,75 Millionen Euro.


Muscheln der Gattung Glycymeris aus dem Mainzer Becken, ca. 39 Millionen Jahre alt (Foto: Peter Pulkowski) GEOWISSENSCHAFTLICHE SAMMLUNGEN

Mollusken erzählen vom Klima

Mammut und Muschel, Libelle und Koralle: Die Paläontologische Sammlung des Instituts für Geowissenschaften der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) zeichnet sich durch ihre ungeheure Bandbreite aus. Was ihr fehlt, ist ein Kurator. Denn rund eine Millionen Exponate lassen sich nicht mal eben so nebenbei verwalten.


(Foto: Peter Pulkowski)EVOLUTIONSBIOLOGIE

Die Rebellion der Ameisen

Dass Ameisen andere Ameisen als Sklaven halten, ist schon länger bekannt. Doch Prof. Dr. Susanne Foitzik vom Institut für Zoologie der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) hat festgestellt, dass diese Sklaven durchaus das Zeug zur Rebellion haben. Und sie kann erklären, wie sich diese Fähigkeit im Lauf der Evolution entwickelt hat.


(Foto: Stefan F. Sämmer)KLIMA

Finnische Bäume erzählen 2.000 Jahre Klimageschichte

Das Klima in Nordeuropa kühlte in den letzten 2.000 Jahren stärker ab als bisher angenommen: Das hat eine internationale Forschergruppe durch die Untersuchung von Jahresringen fossiler Kiefern aus dem finnischen Lappland festgestellt. Auch Wissenschaftler der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) waren an diesem Großprojekt beteiligt, allen voran der Klimageograf Prof. Dr. Jan Esper.


(Foto: Stefan F. Sämmer)NUTZPFLANZEN

Nachwachsende Rohstoffe

Das Zauberwort zur Energiewende heißt "Nachwachsende Rohstoffe". Sie scheinen die Rettung zu sein: umweltneutral, vielfältig verwendbar und eben immer wieder nachwachsend. Doch lösen sie wirklich alle Probleme? Dr. Ralf Omlor, Kustos des Botanischen Gartens der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU), plädiert anlässlich der Themenwoche "Nachwachsende Rohstoffe – Pflanzen, Produkte, Perspektiven" für einen differenzierteren Blick auf ein komplexes Thema.


(Foto: Nadine Dalheimer) GEOWISSENSCHAFTLICHE SAMMLUNGEN

Mineralien sterben nicht

In einem schlichten Raum mit 1960er-Jahre-Charme lagert beim Institut für Geowissenschaften die Mineralogische Sammlung. Hier funkeln in schlichten Vitrinen Rubine, Smaragde, Gold und vieles mehr. Prof. Dr. Wolfgang Hofmeister hütet diese Schätze, ergänzt sie um neue Stücke – und verbrennt auch schon mal einen Diamanten im Dienst der Wissenschaft.


(Foto: Peter Pulkowski)BIOLOGIE

Ein Molekül faltet sich zum Sonnensegel

Prof. Dr. Harald Paulsen und seine Mitarbeiter erforschen die Eigenschaften des Lichtsammlerproteins LHCII. Dieses Protein mit seiner ungewöhnlichen Fähigkeit zur Selbstorganisation fasziniert den Biologen seit zwanzig Jahren. Es spielt eine wichtige Rolle bei der Photosynthese und könnte eines Tages die Effizienz von Solarzellen gravierend erhöhen.


(Foto: Stefan F. Sämmer)ELEMENTARTEILCHENPHYSIK

Higgs-Boson elektrisiert Mainzer Physiker

Matthias Neubert und sein Team sind in Aufbruchstimmung, denn die Wissenschaftler am Genfer Forschungszentrum CERN haben erste Anzeichen für die Existenz des Higgs-Bosons gefunden. Dies ist der letzte Baustein, der im Standardmodell der Physik noch fehlt. Nun erwartet der Leiter der Theoretischen Elementarteilchenphysik an der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) einen Riesenschub für sein Forschungsgebiet.