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Literaturfest vom 9. Dezember 2023 (Teil 7/8) Gespräche und Lesungen mit Fiston Mwanza Mujila (Performance-Lesung), Nino Haratischwili („Das mangelnde Licht“) und Ralph Tharayil („Nimm die Alpen weg“), moderiert von Hadija Haruna-Oelker. „Was ich habe, will ich nicht verlieren, aber / wo ich bin, will ich nicht bleiben“. Mit diesen Zeilen beginnt eines der bekanntesten Gedichte von Thomas Brasch. „Kargo“, den Band, in dem es erschien, veröffentlichte Brasch 1977. Es war das Jahr, als er aus politischen Gründen die DDR verließ. Der Wunsch, Verlusterfahrungen abzuwenden, wird durch das „aber“ dementiert. Ein dauerhaftes Bleiben wäre nur in der Utopie möglich. Aber dorthin aufzubrechen bedeutet, sein Hab und Gut am Ausgangsort stehenzulassen. Mit ihren Romanen haben Fiston Mwanza Mujila, Nino Haratischwili und Ralph Tharayil diesem Paradox vielfältigen, biografisch motivierten Ausdruck verliehen. Über die Performance-Lesung von Fiston Mwanza Mujila: Im angolanischen Provinzort an der Grenze zum Kongo feiert in der Tanzkneipe „Mambo de la fete“ eine bunt gemischte Gruppe das Ende der kongolesischen Diktatur. Neben Freiheitskämpfern, Bürgerkriegsflüchtlingen, Kindersoldaten, Straßenjungen, Ganoven und Agenten blickt auch der österreichische Schriftsteller Franz Baumgartner der Zukunft freudig entgegen. Mit Originalität, witzigen Dialogen und rhythmisierter Sprache zeichnet Fiston Mwanza Mujila in seinem zweiten Roman die Auswirkungen von Kolonialisierung, Globalisierung, Raubbau und Bürgerkrieg nach. Über „Das mangelnde Licht“ von Nino Haratischwili: Nach der Unabhängigkeit Georgiens finden sich vier Mädchen zusammen. Ihre Freundschaft trotzt aller Gewalt und allen Wirren der jungen Demokratie im Bürgerkrieg – bis ein unverzeihlicher Verrat und ein tragischer Tod sie auseinandersprengen. Erst Jahrzehnte später treffen sie sich in einer Ausstellung mit Fotografien der toten Freundin wieder, die mit ihren Aufnahmen auf die eigene Geschichte und die des Landes blickt. Nino Haratischwili konfrontiert die Freundinnen nun mit einer von ihnen ausgeblendeten Vergangenheit, in der sie Wege zur Vergebung angelegt hat. Über „Nimm die Alpen weg“ von Ralph Tharayil: Die beiden Geschwister sprechen im Chor, nehmen die Eltern als Gottheiten wahr und haben eine Telefonzelle, eine Müllhalde und das Schilf zu Spielplätzen erkoren. Ein neues Kind in der Klasse bahnt ihnen den Weg aus dem inneren Gebirge, das sie in ihrer Schweizer Kindheit errichtet haben. Ralph Tharayil erzählt in einer lyrisch-luziden Prosa von den Formen und Deformationen der Integrationserfahrung und von der Sprache und den Körpern, die sich dieser Erfahrung widersetzen. Sein im Februar erschienenes Debüt wurde bereits mit der Alfred-Döblin-Medaille ausgezeichnet. In Kooperation mit der Faust Kultur Stiftung.

1985: Die Glotze flimmert in Ost wie West. Der Feierabend einer Familie in der Hauptstadt der DDR unterscheidet sich in seinen Deformationen kaum vom Feierabend einer Familie in West-Berlin. Aggressionen kommen auf zwischen Bier und Salzstangen, zwischen Sportschau und Ein Kessel Buntes, zwischen Intimität, häuslicher Gewalt und zerbrochenen Träumen. Hörspielgroteske von Einar Schleef Mit Otto Sander, Angelica Domröse, Edeltraud Kulikowsky, Anna Momber u.a. Regie Robert Matejka SFB 1985

Im Ausgang von CIA Folterskandalen der jüngeren Vergangenheit wird dieser Typus der Menschenschinderei genauer unter die Lupe genommen. Foltern ist eine besondere Form absoluter Macht. Was sind ihre Spezifika? Dass eine derartige „Praxis des Bösen“ nur von Menschen mit charakterstrukturellen Deformationen ausgeübt werden könne, ist ein weitverbreitetes Vorurteil. Demgegenüber wird anhand sozialpsychologischer Experimente gezeigt, wie leicht auch ganz gewöhnliche Menschen in derartige Praktiken des Bösen hineinstolpern können.

Körperliche Deformationen, Mutationen und Verletzungen: Body-Horror ist nichts für schwache Mägen. In dieser Folge erforschen Kim und Denise, was das Genre so faszinierend macht. Denise bespricht den Manga “Tomie” (1987) von Junji-Ito. Darin geht es um die schöne Tomie Kawakami, die durch Liebhaber immer wieder umgebracht wird, aber trotzdem immer wieder neu aus sich heraus wächst – buchstäblich. Sie überlegt, wie Tomie Schönheit mit Ekel zusammenbringt, und was wir von dem Manga über Macht, Ästhetik, und körperliche Autonomie lernen können. Kim hat den Film-Klassiker “The Fly” (1986) von Body-Horror-Koryphäe David Cronenberg dabei. In dieser Geschichte gelingt Wissenschaftler Seth nach der zweiten Pavian-Teleportation der Durchbruch - er teleportiert sich selbst, kriegt aber nicht mit, dass er nicht alleine im Telepod ist... Kim erzählt euch, was Seths körperliche und psychische Veränderungen mit unseren eigenen Körpern zu tun haben, und warum "The Fly" eigentlich eine Liebesgeschichte ist. Summ summ!Achtung!- In dieser Folge reden wir explizit über gewaltsame körperliche Veränderungen und Verletzungen, Deformationen, und tierische Metamorphosen inklusive diversen Körperflüssigkeiten.- Diese Folge enthält wesentliche Spoiler zum Film “The Fly” (1986).- Triggerwarnung: Zwischen 32:28 und 38:45 beschreibt Denise explizite Szenen des Body-Horrors und körperlicher Gewalt in “Tomie”. Darin geht es u.a. auch um Trypophobie und Arachnophobie.Shownotes:https://www.dropbox.com/s/rxyz2opop31fwzj/%2320%20Body%20Horror%20Shownotes.docx?dl=0

Kriminalhörspiel nach dem Roman von Margaret Millar. Teil Zwei: Die 22jährige Cleo Jasper ist verschwunden. Wurde die geistig zurückgebliebene Millionenerbin entführt? Oder ist die überbeschützte "kleine Schwester" des angesehenen Geschäftsmanns Hilton W. Jasper untergetaucht, um das normale Leben einer selbständigen Frau auszuprobieren? Da wird der Mann tot aufgefunden, den Cleo heiraten wollte. Und ausgerechnet ihr Bruder Hilton hat ihn zuletzt lebend gesehen. Die Kriminalromane Margaret Millars und ihres Mannes Ross McDonald - gestorben 1983 - gehören zu den derzeit interessantesten Arbeiten dieses Genres in Amerika. Margaret Millar - Kanadierin aus einer deutsch-englischen Einwandererfamilie und Trägerin des "Edgar-Allan-Poe-Preises" - schildert in ihren Romanen psychosoziale Deformationen, die der amerikanische "way of life" hervorbringen kann. Sie sympathisiert nicht mit den opportunistischen Machern, sondern mit den glücklosen Verlierern, die sich in der hemdsärmeligen Leistungsgesellschaft nicht durchsetzen können. Übersetzung aus dem Englischen: Otto Bayer. Bearbeitung: Valerie Stiegele. Mit: Nina Danzeisen (Cleo Jasper), Karin Rasenack (Miss Nelson, Sekretärin), Peter Buchholz (Tom Aragon, Rechtsanwalt), Gerd Baltus (Hilton Jasper), Monica Bleibtreu (Glenda Jasper), Uwe Bohm (Ted Jasper), Maria Körber (Mrs. Holbrook), Rainer Schmitt (Donny Whitfield), Gerda Katharina Kramer (ältere Frau mit Hund), Gerd Samariter (Abercrombie, Platzverwalter), Loretta Sanclemente de Burmann (Valencia, spanische Köchin), Lutz Harder-Kirschner (Roger, junger Mann), Siegfried Kernen (Lieutenant Peterson), Derval de Faria (Manny Ocho, Steuermann), Edgar Hoppe (Sergeant Kowalski), Carin Abicht (Sarah, Polizeiangestellte), Helmut Gentsch (Ritchie), Ulrich Pleitgen (Captain Whitfield), Rolf Nagel (Mr. Sprague, Hafenmeister) und Nicolai Hübner (Rundfunksprecher). Regieassistenz: Bärbel Kasperek. Regie: Hans Rosenhauer. Redaktion: Christiane Ohaus. Produktion: NDR 1986. Verfügbar bis 28.03.2023. https://ndr.de/radiokunst

Kriminalhörspiel nach dem Roman von Margaret Millar. Teil Eins: Die 22jährige Cleo Jasper ist verschwunden. Wurde die geistig zurückgebliebene Millionenerbin entführt? Oder ist die überbeschützte "kleine Schwester" des angesehenen Geschäftsmanns Hilton W. Jasper untergetaucht, um das normale Leben einer selbständigen Frau auszuprobieren? Da wird der Mann tot aufgefunden, den Cleo heiraten wollte. Und ausgerechnet ihr Bruder Hilton hat ihn zuletzt lebend gesehen. Die Kriminalromane Margaret Millars und ihres Mannes Ross McDonald - gestorben 1983 - gehören zu den derzeit interessantesten Arbeiten dieses Genres in Amerika. Margaret Millar - Kanadierin aus einer deutsch-englischen Einwandererfamilie und Trägerin des "Edgar-Allan-Poe-Preises" - schildert in ihren Romanen psychosoziale Deformationen, die der amerikanische "way of life" hervorbringen kann. Sie sympathisiert nicht mit den opportunistischen Machern, sondern mit den glücklosen Verlierern, die sich in der hemdsärmeligen Leistungsgesellschaft nicht durchsetzen können. Übersetzung aus dem Englischen: Otto Bayer. Bearbeitung: Valerie Stiegele. Mit: Nina Danzeisen (Cleo Jasper), Karin Rasenack (Miss Nelson, Sekretärin), Peter Buchholz (Tom Aragon, Rechtsanwalt), Gerd Baltus (Hilton Jasper), Monica Bleibtreu (Glenda Jasper), Uwe Bohm (Ted Jasper), Maria Körber (Mrs. Holbrook), Rainer Schmitt (Donny Whitfield), Gerda Katharina Kramer (ältere Frau mit Hund), Gerd Samariter (Abercrombie, Platzverwalter), Loretta Sanclemente de Burmann (Valencia, spanische Köchin), Lutz Harder-Kirschner (Roger, junger Mann), Siegfried Kernen (Lieutenant Peterson), Derval de Faria (Manny Ocho, Steuermann), Edgar Hoppe (Sergeant Kowalski), Carin Abicht (Sarah, Polizeiangestellte), Helmut Gentsch (Ritchie), Ulrich Pleitgen (Captain Whitfield), Rolf Nagel (Mr. Sprague, Hafenmeister) und Nicolai Hübner (Rundfunksprecher). Regieassistenz: Bärbel Kasperek. Regie: Hans Rosenhauer. Redaktion: Christiane Ohaus. Produktion: NDR 1986. Verfügbar bis 28.03.2023. https://ndr.de/radiokunst

204 - 10 Dinge die deine Unfruchtbarkeit erhöhen 10 Dinge, die Unfruchtbar machen Geringe Spermienanzahl und -qualität Früher galt es als niedriger Wert wenn ein Mann 20 Millionen Spermien per Milliliter Samenflüssigkeit hatte. Heute wurde die Zahl auf 10 Millionen Spermien heruntergesetzt bevor geringe Spermienanzahl diagnostiziert wird. 15 Millionen gilt als durchschnittlicher Wert, 20 Millionen als hoher Wert. Doch auch bei einem hohen Wert können Probleme in der Spermaqualität bestehen, die wiederum zu der hohen Rate der kinderlosen Paare beitragen kann. Reduzierte Beweglichkeit, Deformationen und instabiles DNA sind entscheidende Qualitätsmerkmale, die stimmen müssen um eine erfolgreiche Schwangerschaft zu ermöglichen. Rund 25% der ungewollt kinderlosen Paare verdanken dies der Tatsache, dass die Spermamenge und -qualtät nicht stimmt. Hier sind einige der Grundursachen auf die Man(n) achten sollte: - EMF (elektromagnetische Felder), die vom Smartphone, dem Laptop aber auch grundsätzlich von Elektrogeräten und kabellosen Verbindungen verursacht werden. - Rauchen stört durch den hohen Anteil an Chemikalien und Tabak die Spermaproduktion. - Pestizide ahmen Östrogen nach das zu einer Hormondysbalance beim Mann führen kann. Natürlich können die Chemikalien zusätzliche Schäden verursachen. - Fleisch das hormonell behandelt wurde transportiert direkte Hormone in den Körper und sorgt für Hormondysregulationen. - Alkohol stört die Ausschüttung der Hormone LH und FSH die entscheidend für die Ausreifung des Sperma verantwortlich sind. - Plastik enthält Xenoestrogen, das dem körpereigenen Östrogen ähnlich sieht und dadurch eine Östrogendominanz und damit eine Störung des Testosteron verursachen kann. - Auch Soja wirkt ähnlich, denn es enthält Phytoestrogen, das in kleinen Mengen regulierend wirkt, in großten Mengen die Hormonbalance allerdings stört. - Stress: wenn bei Frauen Progesteron unter chronischem Stress leidet, ist es bei dem Mann die Testosteronproduktion, die ganz klar gebremst wird wenn ständiger Stress besteht. Dein Körpergewicht Übergewicht, sowie Untergewicht spielt bei jeweils ca. 6% der Paaren eine Rolle wenn es um unerfüllten Kinderwunsch geht. Dabei ist das Problem aber schon bei einer Veränderung von 5% oft behoben. Das bedeutet, eine Frau, die mit 60kg Untergewichtig ist, kann schon mit 3kg eine klare Verbesserung ihrer Fruchtbarkeit erzielen. Probleme entstehen, weil Männer sowie Frauen einen Einfluss auf ihre Homonbalance erfahren wenn das Gewicht zu hoch oder zu niedrig für ihren Körpertyp ist. Den BMI zu messen gibt etwas Aufschluss über das ideale Gewicht und ob es verändert werden darf. Dabei ist aber auch zu beachten, dass Muskelmasse schwer ist und der BMI fälschlicherweise Übergewicht angibt wenn die Muskelmasse groß ist. Grundsätzlich darf das Körpergewicht mit einer reichhaltigen, vielfältigen und nährstoffreichen Ernährung verändert werden: Kohlenhydrate aus stärkehaltigem und nicht stärkehaltigem Gemüse Eiweiß aus tierischer (Ei, Fisch, Geflügel, Rind) und pflanzlicher (Hülsenfrüchte, Nüsse und Samen) Quellen. Fette zum Erhitzen aus stabilen Quellen wie Butter, Schmalz, Fettgewebe im Fleisch/Fisch und Kokosnussöl. Pflanzliche Öle sollten roh genossen werden da die Öle sensibel sind und nicht erhitzt und kühl gelagert werden sollten. Gute Quellen sind: Avocado, Samen, Nüsse, Olivenöl, Hanföl, Leinsamenöl, usw. Essgewohnheiten Essgewohnheiten können hilfreich sein und Fruchtbarkeit mit jeder Mahlzeit fördern, oder eben genau das Gegenteil bewirken. Eine sehr zuckerhaltige Ernährung zum Beispiel sorgt dafür, dass B Vitamine schnell verbraucht werden da die Verarbeitung von Zucker im Körper höchste Priorität hat. Leider bleibt häufig nicht mehr viel übrig um Hormonproduktion und Entgiftungsorgane zu unterstützen. Auch ist die Tatsache, dass die Verarbeitung von Innereien wie Leber, Herz und Nieren nicht mehr üblich ist, ein weiteres Nährstoffproblem. Innereien sind sehr reich an Zink, Selenium, B-Vitaminen und Spurenelementen. Der Mangel all dieser Nährstoffe sorgt für reduzierte Spermaqualität sowie einer erschwerten Schilddrüsenfunktion. Fastenzeiten, die bei einer Ketodiät üblich sind, kreieren bei Frauen ebenfalls hormonelle Beschwerden. Fastenzeiten von mehr als 13 Stunden von der letzen Mahlzeit bis zum Frühstück verursachen Stress und sorgen nach einer oft anfänglichen Gewichtsreduktion zu Gewichtszunahme und Hormondysregulationen. Zu wenig Bauchfett bedeutet Gefahr - genau so reagiert der Körper darauf. Mit einer erhöhten Ausschüttung von Cortisol, das den Eisprung und damit die Progesteronausschüttung beeinflusst. Häufigkeit und Menge der Mahlzeiten ist ein weiterer kritischer Punkt, der die Ausschüttung von Insulin und damit grundsätzliche Blutzuckerregulation bestimmt. Pausen von 3-5 Stunden zwischen Mahlzeiten ist meist ideal und hilft Insulin abzutransportieren und damit Fettabbau und Hormonregulation zu unterstützen. Dein Job Die meisten Berufe haben den ein oder anderen Gefahrenbereich. Oft können diese Aspekte auch Einfluss auf Fruchtbarkeit und Hormonbalance haben. - Chemische Dampfe können einen täglichen Einfluss haben wenn man mit Plastik, Pestiziden oder Chemikalien arbeitet. - Parasiten werden häufig unterschätzt, doch kann die Gefahr einer Parasiteninfektion stark erhöht werden wenn man in der Zahnarztpraxis, im zahntechnischen Labor, in einer Tierarztpraxis oder grundsätzlich mit Tieren arbeitet, mit Kindern in Kontakt ist als Lehrer oder Erzieher. - Schwermetalle werden in der Bauindustrie, bei Metallarbeiten und auch wieder im zahntechnischen Bereich häufig verwendet und stellen eine Belastung dar. Deine Routinen Regelmäßige Fastenzeiten, zu viel Sport, zu viel intensiver Sport und auch andere Routinen, die die verschiedenen Zyklusphasen nicht beachten, spielen eine weitere Rolle wenn es um Fruchtbarkeitsoptmimierung geht. Häufig ignoriert werden Schlafenszeiten oder auch ständiges Diäten, die großen Einfluss auf Stressregulation und damit Hormongesundheit haben. Auch spätes Fernsehen oder Computerarbeiten bringen durch das intensive Blaulicht den Tag-Nacht-Rhythmus durcheinander und verschiebt damit Hormonausschüttung. Kaffee und Rauchen gehören häufig auch zu regelmäßigen Routinen und bringen damit tägliche Schadstoffbelastung und puschen damit internen Stress und erhöhen den Cortisolwert häufig zum falschen Zeitpunkt. Deine Elektrogeräte Elektrogeräte machen den Alltag einfacher und helfen uns Aufgaben zu erledigen. Allerdings ist der negative Einfluss auf Hormone und Fruchtbarkeit nicht zu ignorieren. Die Strahlung von Laptop und Smarthphone sorgt nicht nur für Hypothermia (Überhitzung), das Sperma negativ beeinflusst, sondern verändert die abgegebene Strahlung außerdem DNA und Zellgewebe in häufig belasteten Körperbereichen. Ständiges scrollen am Smarthphone aktiviert ständig das Belohnungszentrum im Gehirn das Dophamin ausschüttet und damit ein Suchtverhalten beeinflussen kann. Immer verfügbar zu sein, Arbeit und Verpflichtungen ständig griffbereit zu haben sorgt für jede Menge Stress und stört Ruhephasen und die Aktivierung des Parasympatischen Nervensystems, das Verdauung, Reproduktion und Regeneration steuert. Kaffee Mittlerweile gehört der Kaffee zum Alltag und sorgt durch die stimulierende Wirkung für einen Spike in Cortisol. Dies kann am Morgen gar kein so großes Problem sein, sorgt aber bei ständigem Kaffeekonsum zu einer Erschöpfung der Nebennieren und beeinflusst damit wieder den Hormonhaushalt. Bei einem Kinderwunsch verdient der Einfluss von Kaffee noch mehr Beachtung, denn es reduziert die Wahrscheinlichkeit einer Empfängnis, erhöht dafür aber die Gefahr einer Fehlgeburt und trägt zu Problemen in der Schwangerschaft und Stillzeit bei. Wird der Kaffeekonsum allerdings dauerhaft gestoppt, kann die Empfängniswahrscheinlichkeit um 70% steigen! Dein Schlaf Während Schlafphasen werden wichtige Körperprozesse aktiviert: die Verdauung, Entgiftung, Hormonproduktion, Fettverbrennung, Reinigung des Gehirns und der Körperzellen findet in diesen entscheidenden 7+ Stunden statt. Ist der Schlaf ständig unterbrochen oder erreicht selten mehr als 6 Stunden, stellt das einen entscheidenden Stressor her und aktiviert das Sympathische Nervensystem, das Verdauung, Reproduktion, Regeneration und Reinigung stoppt. Anti-Sperma Antibodies Anti-Sperma Antibodies können ganz klar ein entscheidender Faktor sein wenn ein Paar Unfruchtbarkeit erlebt. Bei einem gesunden Mann kommen die Spermien nicht mit dem Immunsystem in Berührung da dieses durch die Lagerung in den Hoden wenig Zugriff hat. Werden die Hoden allerdings verletzt, kann es dazu kommen, dass Antibodies sensibel auf Spermien reagieren und deren Beweglichkeit und Funktion stören. Auch Frauen können sensibel auf Spermien reagieren, erleben den Kontakt aber oft als schmerzhaft und entwickeln Wunden im Genitalbereich. Ärzte können diese Autoimmunreaktion nicht erklären, weshalb es schwierig ist eine Lösung für dieses Problem zu finden. Eine Möglichkeit ist, mit einem ganzheitlichen Autoimmunprotokoll, wie er in dem Trimester Null Kurs zu finden ist, den gesamten Körper dabei zu helfen Autoimmunreaktionen zu regulieren. Gebärmutterverschiebungen Allgemein wird angenommen, dass Gebärmutterverschiebungen keinen Einfluss auf Fruchtbarkeit haben. Doch kann die nach vorne, hinten oder auch seitlich gebogene Gebärmutter auf andere Probleme wie Endometriose, Zysten oder Entzündungen hinweisen. Die Gebärmutter auszurichten ist damit nicht unbedingt immer eine einfache Prozedur, kann aber den Abfluss und die Funktion der Gebärmutter stark verbessern und damit Fruchtbarkeitsmarker optimieren. erwähnte Links: Eizell- und Spermaqualität optimieren Östrogendominanz heilen Nebennieren in 3 Tagen stärken Die Phasen der Nebennierenerschöpfung Finde heute noch heraus wie gesund deine Hormone sind! ZUM QUIZ Sponsoren: ovularing CODE kati4ovula breatheilo CODE KATISIEMENS20 "Die heile Frau" findest du bei: Apple Podcast Spotify Google Podcast TUNE IN "Die heile Frau" Social Media: Instagram: @kati_siemens YouTube "Die heile Frau" Webseiten: Trimester Null Kurs: WARTELISTE Blog: DIE HEILE FRAU Website: KS NUTRITION Academy: KS NUTRITION ACADEMY

Das Nichts der ARD – Zaubertricks der Tagesschau Man kennt das von der Bühne: Der Zauberer hält die Hände verschränkt und und behauptet, in denen sei etwas verborgen. Dann, nach ein paar wichtigen Bewegungen, öffnet er die Hände und sagt: Wie Sie sehen, sehen Sie nichts! Diese Nummer macht die Tagesschau Abend für Abend, Stunde um Stunde. Diese sonderbare Verwandlung von Nachricht ins blanke Nichts, das Kunststück, eine Nachrichtensendung bei Ausblendung wesentlicher Inhalte unter die Zuschauer zu bringen, untersucht die aktuelle Ausgabe der MACHT-UM-ACHT. Zwar mag die Tagesschau melden, dass sich etwa jedes dritte Kita-Kind in Notbetreuung befindet, aber was aus dem drastisch reduzierten Kita-Programm für die Kinder resultiert, das mag die öffentlich-rechtliche Einrichtung nicht gleichzeitig melden: Das Anwachsen häuslicher Gewalt. Obwohl die Anstalt genau das noch im Dezember wusste, da berichtete sie über „Mehr häusliche Gewalt in der Corona-Krise“. Aber sie will Ursache und Wirkung sorgfältig trennen, sie will einfach nicht klar sagen, dass die irre Reduzierung des Kita-Programms durch die Merkel-Spahn-Massnahmen auf direktem Weg zur Gewalt führt und zu psychischen Deformationen aller Art. Sie täuscht Nachrichten vor, benutzt aber in Wahrheit nur Worthülsen ohne wirklichen Inhalt. Dann schafft es die Tagesschau noch mit dieser Überschrift „Drosten warnt vor schnellen Lockerungen“, über den Titel Betrüger, Pharma-Vertreter und dessen „Warnung“ zu berichten: Als würde der Mann für Wissenschaft und Wahrheit stehen, als wäre er kein längst entlarvter Scharlatan. Wieder ein Trick: So zu tun, als wäre nichts, als stünde der Chefberater der Kanzler-Clique nicht längst ohne akademische Hosen nackt in der Landschaft. Wieder operiert die Nachrichtensendung mit einem Nichts an Nachricht, nur um jede Menge Manipulation unter die Leute zu bringen. Die Redaktion trickst die Zuschauer aus, damit die Legenden der Regierung weiter unangetastet bleiben.Und dann auch dieser Trick: „Französische Truppen in Mali - Bomben auf Hochzeitsgesellschaft?“ Nicht nur, dass die Tagesschau in dieser Meldung über den Kriegsschauplatz Mali die Anwesenheit deutscher Truppen verschweigt. Sie traut sich sogar diesen Satz: „Frankreichs Ruf als unverzichtbare Stütze gegen Islamisten in Gefahr“. Frankreich setzt einen alten, dreckigen Kolonialkrieg in Mali fort. Frankreich ist die imperialistische Stütze bei der Ausbeutung von Rohstoffen und der malischen Bevölkerung und die Bundeswehr hilft auch noch dabei. Aber das lässt die Redaktion verschwinden: Zugunsten einer Polit-Vokabel über die „islamistische Gefahr“, eine Gefahr, die westliche Truppen immer durch ihre Rohstoffkriege selbst erzeugen. Hier wird das Verschweigen, das „Nichts“ zur Propagandahilfe eines Kolonialkrieges. Auch diese Ausgabe der MACHT-UM-ACHT stützt sich auf eine Vielzahl von Zuschauer-Zuschriften, die an diese Adresse gesandt wurden: DIE-MACHT-UM-ACHT@KENFM.DE. Dafür bedankt sich die Redaktion ganz herzlich. Der Journalist und Filmemacher Uli Gellermann beschäftigt sich seit Jahren mit der Dauermanipulation der Tagesschau. Gemeinsam mit den Co-Autoren, Volker Bräutigam und Friedhelm Klinkhammer, schrieb er das Buch „Die Macht um Acht: der Faktor Tagesschau“. Eine herausragende Lektüre über die tägliche Nachrichtensendung der ARD. Das Buch ist hier erhältlich. Bei KenFM nimmt er mit dem gleichnamigen Format die subtile Gehirnwäsche der Tagesschau alle zwei Wochen unter die Lupe. KenFM jetzt auch als kostenlose App für Android- und iOS-Geräte verfügbar! Über unsere Homepage kommt Ihr zu den Stores von Apple und Google. Hier der Link: https://kenfm.de/kenfm-app/ Abonniere jetzt den KenFM-Newsletter: https://kenfm.de/newsletter/ Jetzt KenFM unterstützen: https://www.patreon.com/KenFMde Dir gefällt unser Programm? Informationen zu weiteren Unterstützungsmöglichkeiten hier: https://kenfm.de/support/kenfm-unterstuetzen/ Jetzt kannst Du uns auch mit Bitcoins unterstützen. BitCoin Adresse: 18FpEnH1Dh83GXXGpRNqSoW5TL1z1PZgZK See acast.com/privacy for privacy and opt-out information.

Thüringen wird zum zweiten Mal binnen eines Jahres – nach dem Wahldebakel im Erfurter Landtag im letzten Februar – zu einem Schicksalsort deutscher Demokratie, zum Kristallisationspunkt beunruhigender Entwicklungen in einem Rechtsstaat, dessen Deformationen hier anscheinend früher, augenfälliger und greifbarer zutage treten als irgendwo sonst in Deutschland. Gut 100 Jahre nach Ausrufung der zum Scheitern verdammten Weimarer Republik steht die Bundesrepublik wieder einmal am Wendepunkt: Niemand kann sagen, ob die Bonner bzw. Berliner Republik die Corona-Krise als demokratisch verfasstes Gemeinwesen überstehen wird. Ein Artikel von Daniel Matissek Gesprochen von: Daniel Matissek © www.hallo-meinung.de

Gudrun spricht mit Lydia Wagner über Elastoplastizität. Lydia hat im Rahmen ihrer im Mai 2019 abgeschlossenen Promotion Versetzungen in kristallinen Festkörpern numerisch simuliert. Elastizität beschreibt die (reversible) Verformung von Festkörpern unter Belastung. Bei zu großer Belastung reagieren Materialien nicht mehr elastisch, sondern es entstehen irreversible Deformationen. Das nennt man Plastizität. Im Rahmen der Kontinuumsmechanik wird die Deformation durch ein Kräftegleichgewicht basierend auf der Impuls- und Drehimpulserhaltung modelliert. Die konkreten Eigenschaften des Materials werden hierbei über eine spezifische Spannungs-Dehnungs-Relation berücksichtigt. Dabei tritt Plastizität auf, wenn im Material eine kritische Spannung erreicht wird. In klassischen phänomenologischen Plastizitätsmodellen der Kontinuumsmechanik wird dieses Verhalten über eine Fließbedingung in Abhängigkeit der Spannung modelliert. Diese wird durch eine Fließregel und ggf. eine Verfestigungsregel ergänzt, die das plastische Materialverhalten nach Erreichen der Fließgrenze beschreiben. Plastizität ist ein physikalischer Prozess, der auf Kristallebene stattfindet. Ein kristalliner Festkörper wird plastisch verformt, wenn sich eindimensionale Gitterfehler – Versetzungen – durch Belastung im Kristallgitter bewegen, d. h. wenn sich die atomaren Bindungen umordnen. Durch Mittelungsprozesse kann dieses diskrete Verhalten in einem Kontinuumsmodell, dem Continuum dislocation dynamics (CDD) Modell, beschrieben werden. Eine numerische Realisierung von diesem erweiterten Modell und die Evaluation im Vergleich zu diskreten Simulationen ist die Themenstellung der Dissertation von Lydia. Die Physik erarbeitete sich Lydia in Zusammenarbeit mit Materialwissenschaftlern und Ingenieuren in der DFG-Forschergruppe Dislocation based Plasticity am KIT. Literatur und weiterführende Informationen C. Wieners: Effiziente numerische Methoden in der Elasto-Plastizität, Vortragsfolien. P.M. Anderson, J.P. Hirth, J. Lothe: Theory of dislocations Cambridge University Press, New York, 2017, ISBN: 978-0-521-86436-7 T. Hochrainer et al.: Continuum dislocation dynamics: Towards a physical theory of crystal plasticity Journal of the Mechanics and Physics of Solids, 63, 167–178,2014. doi:10.1016/j.jmps.2013.09.012 K. Schulz, L. Wagner and C. Wieners: A mesoscale continuum approach of dislocation dynamics and the approximation by a Runge-Kutta discontinuous Galerkin method International Journal of Plasticity. doi:10.1016/j.ijplas.2019.05.003 Podcasts J. Fröhlich: Poroelastische Medien, Gespräch mit G. Thäter im Modellansatz Podcast, Folge 156, Fakultät für Mathematik, Karlsruher Institut für Technologie (KIT), 2018. A. Rick: Bézier Stabwerke, Gespräch mit S. Ritterbusch im Modellansatz Podcast, Folge 141, Fakultät für Mathematik, Karlsruher Institut für Technologie (KIT), 2017. A. August: Materialschaum Gespräch mit S. Ritterbusch im Modellansatz Podcast, Folge 037, Fakultät für Mathematik, Karlsruher Institut für Technologie (KIT), 2014.

Im Rahmen des ersten Alumitreffens im neu renovierten Mathematikgebäude gibt uns unser Alumnus Markus Even einen Einblick in seine Arbeit als Mathematiker am Fraunhofer IOSB, dem Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung in Ettlingen in der Arbeitsgruppe zur Analyse und Visualisierung von SAR-Bilddaten. Er befasst sich mit der Entwicklung von Algorithmen für die Fernerkundung, genauer gesagt für die Deformationsanalyse mit Hilfe von SAR-Interferometrie (InSAR). Deformation bezieht sich hier auf Bewegungen der Erdkruste oder auf ihr befindlicher Strukturen, z.B. von Bauwerken. Hinter dem Stichwort SAR-Interferometrie verbirgt sich eine Vielfalt von Verfahren der Fernerkundung, die auf Synthetic Aperture Radar, auf Deutsch Radar mit synthetischer Apertur, beruhen, und die die Fähigkeit der Sensorik ein kohärentes Signal zu verarbeiten zur Erzeugung sogenannter Interferogramme nutzen. Für SAR ist es wesentlich, dass der Sensor bewegt wird. Zu diesem Zweck ist er auf einen Satelliten, ein Flugzeug oder auch auf einem auf Schienen laufenden Schlitten montiert. Für die Mehrzahl der Anwendungen wird er entlang einer näherungsweise geradlinigen Bahn bewegt und sendet in festen Zeitabständen elektromagnetische Signale im Mikrowellenbereich aus, deren Returns er, unterteilt in sehr kurze Zeitintervalle, aufzeichnet. Dabei "blickt" er schräg nach unten, um nicht systematisch von zwei verschiedenen Orten der Erdoberfläche rückkehrende Signale zu vermischen. Herauszuheben ist, dass er unabhängig von der Tageszeit- er beleuchtet die Szene selbst- und weitgehend unabhängig von den Wetterverhältnissen- die Atmosphäre verzögert das Signal, ist aber für diese Wellenlängen (ca. 3cm-85cm) bis auf seltene Ausnahmen durchlässig dafür- Aufnahmen machen kann. Dies ist ein Vorzug gegenüber Sensoren, die im optischen oder infraroten Teil des Spektrums arbeiten, und nachts oder bei Bewölkung nicht die gewünschten Informationen liefern können. Neben der Magnitude des rückgestreuten Signals zeichnet der SAR-Sensor auch dessen Phasenverschiebung gegenüber einem Referenzoszillator auf, die die Grundlage für die Interferometrie darstellt und viele Anwendungsmöglichkeiten bietet. Aus dem aufgezeichneten Signal wird das sogenannte fokusierte Bild berechnet. (Mathematisch gesehen handelt es sich bei dieser Aufgabe um ein inverses Problem.) Die Achsen dieses komplexwertigen Bildes entsprechen eine der Position des Satelliten auf seiner Bahn und die andere der Laufzeit des Signals. Der Zahlenwert eines Pixels kann vereinfacht als Mittel der aufgezeichneten Rückstreuung aus dem Volumen angesehen werden, dass durch das jeweilige Paar aus Bahninterval und Laufzeitinterval definiert ist. Dies ist der Kern von SAR: Die Radarkeule erfasst eine größere Fläche auf dem Boden, so dass das aufgezeichnete Signal aus der Überlagerung aller zurückkehrenden Wellen besteht. Diese Überlagerung wird durch die Fokusierung rückgängig gemacht. Dazu benutzt man, dass ein Auflösungselement am Boden zu allen Returns beiträgt, solange es von der Radarkeule erfasst wird und dabei eine bekannte Entfernungskurve durchläuft.Die Magnitude des sich so ergebenden Bildes erinnert bei hochaufgelösten Aufnahmen auf den ersten Blick an eine Schwarzweißphotographie. Betrachtet man sie jedoch genauer, so stellt man schnell Unterschiede fest. Erhabene Objekte kippen zum Sensor, da die höhergelegenen Punkte näher zu ihm liegen. Hohe Werte der Magnitude, also hohe Rückstreuung, sind in der Regel mit günstigen geometrischen Konstellationen verbunden: Eine ebene Fläche muss dazu beispielsweise senkrecht zum einfallenden Signal ausgerichtet sein, was selten der Fall ist. Geht man an die Grenze des aktuell Möglichen und betrachtet ein Bild einer städtischen Umgebung eines luftgetragenen Sensors mit wenigen Zentimetern Auflösung, so scheint es beinahe in punktförmige Streuer zu zerfallen. Diese werden durch dihedrale (Pfosten) und- häufiger- trihedrale Strukturen erzeugt. Trihedrale Strukturen reflektieren das einfallende Signal parallel zur Einfallsrichtung (man kennt das von den an Fahrzeugen verwendeten, Katzenaugen genannten Reflektoren). Sehr niedrige Rückstreuung ist meist darin begründet, dass kein Signal mit der entsprechenden Laufzeit zum Sensor zurückkehrt, sei es weil keine Streuer erreicht werden (Schatten) oder das Signal auf glatten Flächen vom Satelliten weggespiegelt wird. Für Wellenlängen von einigen Zentimetern sind z.B. asphaltierte oder gepflasterte Flächen glatt, bei Windstille ist es auch Wasser. Daneben gibt es auch kompliziertere Streumechanismen, die zu Magnituden mittlerer Höhe führen, etwa Volumenstreuung in Vegetation, Schnee und Sand, verteilte Streuung an Flächen mit vielen kleinen, homogen verteilten Objekten (z.B. Kiesflächen oder andere Flächen mit spärlicher Vegetation) oder einer gewissen Rauigkeit. Außer diesen gibt es noch viele weitere Möglichkeiten, wie Mehrfachreflektionen oder das Zusammenfallen in verschiedenen Höhen positionierter Streuer in einer Entfernungszelle.Die für die SAR-Interferometrie wesentliche Information aber ist die Phase. Sie kann allerdings nur genutzt werden, wenn zwei oder mehr Aufnahmen aus annähernd der gleichen Position vorliegen. Die grundlegende Idee dabei ist die Betrachtung von Doppeldifferenzen der Phase zweier Pixel zweier Aufnahmezeitpunkte. Um sie zu verstehen nehmen wir zunächst an, dass sich in beiden Auflösungszellen je ein dominanter, punktförmiger Streuer befindet, was so gemeint ist, dass die Phase einer Laufzeit entspricht. Da die Subpixelpositionen unbekannt sind und die Größe der Auflösungszelle um Vieles größer als die Wellenlänge ist, ist die Phasendifferenz zweier Pixel eines einzelnen Bildes nicht verwertbar. In der Doppeldifferenz heben sich die unbekannten Subpixelpositionen allerdings heraus. Die Doppeldifferenz ist in dieser idealisierten Situation die Summe dreier Anteile: des Laufzeitunterschiedes auf Grund der verschiedenen Aufnahmegeometrien, des Laufzeitunterschiedes auf Grund einer relativen Positionsänderung der Streuer während der zwischen den Aufnahmen verstrichenen Zeit und des Laufzeitunterschiedes auf Grund der räumlichen und zeitlichen Variation der atmosphärischen Verzögerung. Diese drei Anteile können jeder für sich nützliche Information darstellen. Der Erste wird zur Gewinnung von Höhenmodellen genutzt, der Zweite zur Detektion von Deformationen der Erdoberfläche und der Dritte, obwohl meist als Störterm angesehen, kann bei der Bestimmung der Verteilung von Wasserdampf in der Atmosphäre genutzt werden. Es stellt sich aber die Frage, wie man diese Terme separiert, zumal noch die Mehrdeutigkeit aufgelöst werden muss, die darin liegt, dass die Phase nur bis auf ganzzahlige Vielfache von zwei Pi bekannt ist.Weitere Fragen ergeben sich, da in realen Daten diese Annahmen für viele Pixel nicht erfüllt sind. Stellt man sich beispielsweise eine Auflösungszelle mit mehreren oder vielen kleineren Streuern vor (z.B. mit Geröll), so ändert sich die Phase der überlagerten Returns mit dem Einfallswinkel des Signals. Sie ändert sich auch, wenn manche der Streuer bewegt wurden oder die beiden Aufnahmen nicht ausreichend genau zur Deckung gebracht wurden. Dies führt dazu, dass die Phase sich um einen schlecht quantifizierbaren Betrag ändert. Man spricht dann von Dekorrelation. Eventuell besteht nach Änderung der physischen Gegebenheiten in der Auflösungszelle keine Beziehung mehr zwischen den Phasenwerten eines Pixels. Dies ist etwa der Fall, wenn ein dominanter Streuer hinzu kommt oder nicht mehr anwesend ist, ein Gelände überschwemmt wird oder trocken fällt. Es stellt sich also die Frage, welche Pixel überhaupt Information tragen, bzw. wie ihre Qualität ist und wie sie extrahiert werden kann.Die Geschichte der SAR-Interferometrie begann nach dem Start des ESA-Satelliten ERS 1 im Jahr 1991 mit einfachen differentiellen Interferogrammen. Das berühmteste ist sicher das vom Landers-Erdbeben 1992 in Kalifornien. Zum ersten Mal in der Geschichte der Wissenschaft war es möglich, das Deformationsfeld eines Erdbebens flächig zu messen, wenn auch nur die Komponente in Sichtlinie des Sensors. Statt Werte hunderter in der Region installierter Messstationen stellte das Interferogramm ein Bild des Erdbebens mit Millionen Datenpunkten dar. Diese Fähigkeit, großflächig Deformationen der Erdoberfläche aufzuzeichnen, besitzt nur die SAR-Interferometrie! Allerdings ist zu bemerken, dass dieses Resultat seine Entstehung auch günstigen Umständen verdankt. Landers liegt in der Mojave-Wüste, so dass die Variation der atmosphärischen Verzögerung und die Dekorrelation vernachlässigbar waren. Dank der Verfügbarkeit eines guten Höhenmodells konnte der Anteil des Laufzeitunterschiedes auf Grund der verschiedenen Aufnahmegeometrien eliminiert werden (man spricht dann von einem differentiellen Interferogramm). Ein weiterer Meilenstein war die Shuttle Radar Topography Mission des Space Shuttle Endeavour im Februar 2000, während der die Daten für ein Höhenmodell der gesamten Landmasse zwischen 54 Grad südlicher Breite und 60 Grad nördlicher Breite aufgezeichnet wurden. Für diesen Zweck wurde die Endeavour mit zwei SAR-Antennen ausgestattet, eine am Rumpf, eine an einem 60 Meter langen Ausleger. Dank zeitgleicher Aufnahmen waren die Phasenanteile auf Grund Deformation und atmosphärischer Verzögerung vernachlässigbar. Dekorrelation auf Grund von Änderungen der physischen Gegebenheiten spielt hier auch keine Rolle. Dem Wunsch nach einem weltweiten, dazu deutlich höher aufgelösten Höhenmodell kommt seit 2010 die TanDEM-X-Mission des DLR nach, bei der die beiden SAR-Antennen von zwei Satelliten im Formationsflug getragen werden. Auch in der Algorithmik gab es entscheidende Fortschritte. Einer der fruchtbarsten war die Erfindung von Permanent Scatterer Interferometric SAR (PSInSAR) um das Jahr 2000, das durch die Verwendung einer längeren Zeitreihe von differentiellen Interferogrammen und einiger neuer Ideen das Problem der Separierung der im vorangehenden Abschnitt genannten Terme löste. Der Ausgangspunkt hierfür war die Entdeckung, dass häufig eine größere Anzahl über lange Zeiträume phasenstabile Streuer, die sogenannten Permanent Scatterer (auch Persistent Scatterer oder PS), gefunden werden können, die man sich vereinfacht als Pixel vorstellen darf, deren Auflösungszelle einen dominanten, punktförmigen, über die Zeitreihe unveränderten Streuer enthält. Auf diese wird nun die Auswertung beschränkt, die vereinfacht folgende Schritte durchläuft: Definition eines Graphen mit den PS als Knoten und Paaren benachbarter PS als Kanten; Schätzung einer Modellphase für Deformation und Höhenmodellfehler an Hand der Doppeldifferenzen aller verwendeten differentiellen Interferogramme für alle Kanten; Entrollen von Originalphase minus Modellphase, d.h. Auflösen der Mehrdeutigkeiten; räumlich-zeitliche Filterung, um die Variation der atmosphärischen Verzögerung zu eliminieren. Als Produkt ergeben sich für jeden PS seine Bewegung in Sichtlinie des Sensors und eine Korrektur seiner Höhenlage relativ zum für die Erzeugung der differentiellen Interferogramme verwendeten Höhenmodell. Seither wurden diese Grundideen modifiziert und verfeinert. Vor allem müssen die Berücksichtigung verteilter Streuer (auch Distributed Scatterer oder DS) für die Deformationsanalyse erwähnt werden, was die Informationsdichte vor allem in ariden Gebieten drastisch erhöhen kann, sowie die SAR-Tomographie, die eine Analyse auch dann erlaubt, wenn zwei oder drei vergleichbar starke Streuer in einer Auflösungszelle vorhanden sind (z.B. wenn ein Streuer am Boden, eine Fensterniche und eine Dachstruktur den gleichen Abstand zum Sensor haben). Die SAR-Interferometrie, insbesondere die Deformationsanalyse, verwendet vor allem mathematische Methoden aus den Bereichen Stochastik, Signalverarbeitung, Optimierungstheorie und Numerik. Besondere Herausforderungen ergeben sich daraus, dass die Vielfalt natürlicher Phänomene sich nur bedingt durch einfache statistische Modelle beschreiben lässt und aus dem Umstand, dass die Datensätze in der Regel sehr groß sind (ein Stapel von 30 Aufnahmen mit komplexwertigen 600 Megapixeln ist durchaus typisch). Es treten lineare Gleichungssysteme mit mehreren Zehntausend Unbekannten auf, die robust gelöst sein wollen. Für die Auflösung der Mehrdeutigkeiten verwenden die fortgeschrittensten Algorithmen ganzzahlige Optimierung. Wavelet-basierte Filterverfahren werden genutzt, um die atmosphärische Verzögerung vom Nutzsignal zu trennen. Im Zusammenhang mit der Schätzung der Variation der atmosphärischen Verzögerung werden geostatistische Verfahren wie Kriging eingesetzt. Statistische Tests werden bei der Auswahl der DS, sowie zur Detektion schlechter Pixel eingesetzt. Bei der Prozessierung der DS spielen Schätzer der Kovarianzmatrix eine prominente Rolle. Die SAR-Tomographie nutzt Compressive Sensing und viele weitere Verfahren. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die SAR-Interferometrie auch aus Perspektive eines Mathematikers ein reichhaltiges und spannendes Arbeitsgebiet ist. Eine wichtige Anwendung ist die Deformationsanalyse durch die InSAR-Methode: Die SAR-Interferometrie zeichnet sich vor allen anderen Techniken dadurch aus, dass sie bei geeignetem Gelände sehr großflächige Phänomene mit sehr hoher Informationsdichte abbilden kann. Allerdings liefert sie relative Messungen, so dass in der Regel eine Kombination mit Nivellement oder hochgenauen GPS-Messungen verwendet wird. Ihre Genauigkeit hängt neben der Qualität der Daten von der Wellenlänge ab und zeigt bei 3cm Wellenlänge meist nur wenige Millimeter je Jahr Standardabweichung. Damit können selbst sehr feine Bewegungen, wie z.B. die Hebung des Oberrheingrabens (ca. 2mm/y), nachgewiesen werden. Allerdings können wegen der Mehrdeutigkeit der Phase Bewegungen auch zu stark sein, um noch mit PSInSAR auswertbar zu sein. In diesem Fall können längere Wellenlängen, höhere zeitliche Abtastung oder Korrelationsverfahren helfen. Trotz der diskutierten Einschränkungen lässt sich die Deformationsanalyse mit InSAR in vielen Zusammenhängen nutzensreich einsetzen, denn auch die Ursachen für Deformationen der Erdoberfläche sind vielfältig. Neben geologischen und anderen natürlichen Phänomenen werden sie von Bergbau, Förderung von Wasser, Erdgas, Erdöl, durch Geothermiebohrungen, Tunnelbau oder andere Bautätigkeiten ausgelöst. Meist steht bei den Anwendungen die Einschätzung von Risiken im Fokus. Erdbeben, Vulkanismus, aber auch Schäden an kritischer Infrastruktur, wie Deichen, Staudämmen oder Kernkraftwerken können katastrophale Folgen haben. Ein weiteres wichtiges Thema ist die Entdeckung oder Beobachtung von Erdbewegungen, die sich potentiell zu einem Erdrutsch entwickeln könnten. Allein in den Alpen gibt es tausende Bergflanken, wo sich größere Bereiche in langsamer Bewegung befinden und in Leben oder Infrastruktur gefährdende Hangrutsche münden könnten. Auf Grund der zunehmenden Erderwärmung nimmt diese Bedrohung überall dort zu, wo Permafrost zu tauen beginnt, der bisher den Boden stabilisierte. InSAR wird bei der Erstellung von Risikokarten genutzt, die der Beurteilung der Gefährdungslage und der Entscheidung über Gegenmaßnahmen dienen. In vielen Regionen der Erde werden Deformationen der Erdoberfläche durch veränderte Grundwasserstände verursacht. Nimmt das Grundwasser ab, etwa wegen Entnahme zur Bewässerung oder industriellen Verwendung, so senkt sich die Erdoberfläche. Nimmt das Grundwasser während regenreicher Zeiten zu, so hebt sich die Erdoberfläche. Das Monitoring mit InSAR ist hier aus mehreren Gründen interessant. Bewegungen der Erdoberfläche können Schäden an Gebäuden oder anderen Strukturen verursachen (Bsp. Mexico City). Übermäßige Wasserentnahme kann zu irreversibler Verdichtung der wasserführenden Schichten führen, was Konsequenzen für die zukünftige Verfügbarkeit der lebenswichtigen Flüssigkeit hat. Bei Knappheit muss die Entnahme reguliert und überwacht werden (Bsp. Central Valley, Kalifornien). Von besonderer Bedeutung sind durch geologische Phänomene wie Vulkanismus oder tektonische Bewegungen verursachte Deformationen der Erdoberfläche. Die von SAR-Satelliten gewonnenen Daten werden zur Einschätzung von Risiken benutzt, auch wenn eine sichere, frühzeitige und zeitgenaue Vorhersage von Erdbeben oder Vulkanausbrüchen mit den heutigen Methoden nicht möglich ist. Sie sind aber die Grundlage für eine ausgedehnte Forschungsaktivität, die unser Verständnis der Vorgänge in der Erdkruste stetig wachsen lässt und immer genauere Vorhersagen erlaubt. Dies ist in erster Linie den SAR-Satelliten der ESA (ERS-1, ERS-2, Envisat und aktuell Sentinel-1A) zu verdanken, die seit 1991 mit lediglich einer Lücke von zwei Jahren (2012-2014) kontinuierlich die gesamte Erde aufnehmen. Die Idee dabei ist, dass so in festem zeitlichen Rhythmus (bei ERS alle 35 Tage) jeder Punkt der Erde aufgenommen wird. Dadurch ist ein großes Archiv entstanden, das es nach einem geologischen Ereignis ermöglicht, dieses mit den Methoden der SAR-Interferometrie zu untersuchen, da die Vorgeschichte verfügbar ist. Eine Entwicklung der letzten Jahre ist die Nutzung bei der Erschließung von Erdgas und Erdöl. Die mit InSAR sichtbar gemachten Deformationen erlauben es, neue Einsicht in die Struktur der Lagerstätten zu erhalten, geomechanische Modelle zu kalibrieren und letztlich die Rohstoffe Dank optimierter Positionierung von Bohrlöchern effektiver und kostengünstiger zu fördern. Wer InSAR noch besser verstehen will, der findet in den InSAR Guidlines der ESA die Grundlagen sehr gut erklärt. Einen etwas breiteren Überblick über Anwendungsmöglichkeiten kann man sich auf der Homepage von TRE verschaffen, einem Unternehmen, das von den Schöpfern von PSInSAR gegründet wurde und im Bereich InSAR-Auswertungen nach wie vor führend ist. Die Wettbewerber ADS und e-GEOS bieten außer InSAR weitere Anwendungen von SAR-Daten. Aus wissenschaftlich/politischer Perspektive kann man sich in der Broschüre der DLR über Themenfelder der Erdbeobachtung informieren. Zu dem speziellen Thema der Erdbewegung auf Grund Absenkung des Grundwasserspiegels in den USA gibt es weitere Informationen. Literatur und weiterführende Informationen A. Ferretti, A. Monti-Guarnieri, C. Prati, F. Rocca, D. Massonnet: InSAR Principles: Guidelines for SAR Interferometry Processing and Interpretation, TM-19, ESA Publications, 2007. M. Fleischmann, D. Gonzalez (eds): Erdbeobachtung – Unseren Planeten erkunden, vermessen und verstehen, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V., 2013. Land Subsidence, U.S. Geological Survey. M. Even, A. Schunert, K. Schulz, U. Soergel: Atmospheric phase screen-estimation for PSInSAR applied to TerraSAR-X high resolution spotlight-data, Geoscience and Remote Sensing Symposium (IGARSS), IEEE International, 2010. M. Even, A. Schunert, K. Schulz, U. Soergel: Variograms for atmospheric phase screen estimation from TerraSAR-X high resolution spotlight data, SPIE Proceedings Vol. 7829, SAR Image Analysis, Modeling, and Techniques X, 2010. M. Even: Advanced InSAR processing in the footsteps of SqueeSAR Podcast: Raumzeit RZ037: TanDEM-X Podcast: Modellansatz Modell010: Positionsbestimmung Podcast: Modellansatz Modell012: Erdbeben und Optimale Versuchsplanung Podcast: Modellansatz Modell015: Lawinen

Jonathan Zachhuber war zum 12. Weihnachtsworkshop zur Geometrie und Zahlentheorie zurück an seine Alma Mater nach Karlsruhe gekommen und sprach mit Gudrun Thäter über Teichmüllerkurven. Kurven sind zunächst sehr elementare ein-dimensionale mathematische Gebilde, die über den komplexen Zahlen gleich viel reichhaltiger erscheinen, da sie im Sinne der Funktionentheorie als Riemannsche Fläche verstanden werden können und manchmal faszinierende topologische Eigenschaften besitzen. Ein wichtiges Konzept ist dabei das Verkleben von Flächen. Aus einem Rechteck kann man durch Verkleben der gegenüberliegenden Seiten zu einem Torus gelangen (Animation von Kieff zum Verkleben, veröffentlicht als Public Domain): Polynome in mehreren Variablen bieten eine interessante Art Kurven als Nullstellenmengen zu beschreiben: Die Nullstellen-Menge des Polynoms ergibt über den reellen Zahlen den Einheitskreis. Durch Ändern von Koeffizienten kann man die Kurve verformen, und so ist die Nullstellenmenge von eine Ellipse. Über den komplexen Zahlen können diese einfachen Kurven dann aber auch als Mannigfaltigkeiten interpretiert werden, die über Karten und Atlanten beschrieben werden können. Das ist so wie bei einer Straßenkarte, mit der wir uns lokal gut orientieren können. Im Umland oder anderen Städten braucht man weitere Karten, und alle Karten zusammen ergeben bei vollständiger Abdeckung den Straßenatlas. Auch wenn die entstehenden abstrakten Beschreibungen nicht immer anschaulich sind, so erleichtern die komplexen Zahlen den Umgang mit Polynomen in einem ganz wichtigen Punkt: Der Fundamentalsatz der Algebra besagt, dass der Grad des Polynoms gleich der Anzahl der Nullstellen in ihrer Vielfachheit ist. Also hat nun jedes nichtkonstante Polynom mindestens eine Nullstelle, und über den Grad des Polynoms wissen wir, wie viele Punkte sich in der Nullstellenmenge bewegen können, wenn wir an den Koeffizienten Veränderungen vornehmen. Eine gute Methode die entstehenden Flächen zu charakterisieren ist die Bestimmung möglicher geschlossener Kurven, und so gibt es beim Torus beispielsweise zwei unterschiedliche geschlossene Kurven. Die so enstehende Fundamentalgruppe bleibt unter einfachen Deformationen der Flächen erhalten, und ist daher eine Invariante, die hilft die Fläche topologisch zu beschreiben. Eine weitere wichtige topologische Invariante ist das Geschlecht der Fläche. Die Teichmüllerkurven entstehen nun z.B. durch das Verändern von einem Koeffizienten in den Polynomen, die uns durch Nullstellenmengen Kurven beschreiben- sie sind sozusagen Kurven von Kurven. Die entstehenden Strukturen kann man als Modulraum beschreiben, und so diesen Konstruktionen einen Parameterraum mit geometrischer Struktur zuordnen. Speziell entstehen Punkte auf Teichmüllerkurven gerade beim Verkleben von gegenüberliegenden parallelen Kanten eines Polygons; durch Scherung erhält man eine Familie von Kurven, die in seltenen Fällen selbst eine Kurve ist. Ein Beispiel ist das Rechteck, das durch Verkleben zu einem Torus wird, aber durch Scherung um ganz spezielle Faktoren zu einem ganz anderen Ergebnis führen kann. Die durch Verklebung entstandenen Flächen kann man als Translationsflächen in den Griff bekommen. Hier liefert die Translationssymmetrie die Methode um äquivalente Punkte zu identifizieren. Für die weitere Analyse werden dann auch Differentialformen eingesetzt. Translationen sind aber nur ein Beispiel für mögliche Symmetrien, denn auch Rotationen können Symmetrien erzeugen. Da die Multiplikation in den komplexen Zahlen auch als Drehstreckung verstanden werden kann, sind hier Rotationen als komplexe Isomorphismen ganz natürlich, und das findet man auch in den Einheitswurzeln wieder. Literatur und Zusatzinformationen A. Zorich: Flat Surfaces, Frontiers in Number Theory, Physics and Geometry, On Random Matrices, Zeta Functions, and Dynamical Systems, Ed. by P. Cartier, B. Julia, P. Moussa, and P. Vanhove. Vol. 1. Berlin: pp. 439–586, Springer-Verlag, 2006. M. Möller: Teichmüller Curves, Mainly from the Viewpoint of Algebraic Geometry, IAS/Park City Mathematics Series, 2011. J. Zachhuber: Avoidance of by Teichmüller Curves in a Stratum of , Diplomarbeit an der Fakultät für Mathematik am Karlsruher Institut für Technologie (KIT), 2013. C. McMullen: Billiards and Teichmüller curves on Hilbert modular surfaces, Journal of the AMS 16.4, pp. 857–885, 2003. C. McMullen: Prym varieties and Teichmüller curves, Duke Math. J. 133.3, pp. 569–590, 2006. C. McMullen: Dynamics of SL(2,R) over moduli space in genus two, Ann. of Math. (2) 165, no. 2, 397–456, 2007. Weitere Paper von C. McMullen, u.a. The mathematical work of Maryam Mirzakhani Podcast: Modellansatz 040: Topologie mit Prof. Dr. Wolfgang Lück

Die Untersuchung der Moduli Räumen von N = (2,2) Superkonformen Feldtheorien und der allgemeineren N = (2,2) Supersymmetrischen Quanten Feldtheorien ist ein langjähriges und vielseitiges Forschungsgebiet. Diese Dissertation konzentriert sich auf gewisse allgemeine Aspekte des erwähnten Studiums, und stellt Entwicklungen von allgemeinen Methoden im Rahmen der Topologischen String Theorie dar. Die vorliegende Arbeit besteht aus zwei Teilen. Der erste Teil befasst sich mit Aspekten der geschlossenen Topologischen String Theorie und kulminiert in den Inhalt von [52], wo die geometrische Struktur der Topologischen anti-Topologischen Moduli Räumen von N = (2, 2) Superkonformen Feldtheorien mit Zentral Ladung c = 9, angesichts eines allgemeinen Quantisieung-Rahmens [31, 32] wiederentdeckt wird. Aus dieser Sichtweise erhält man, als Spezialfall, eine klare Einsicht der “holomorphic anomaly equation” von [6]. Diese Arbeit könnte als eine natürliche Erweiterung von früheren Untersuchungen in ähnlicher Richtung betrachtet werden, insbesondere vom grundlegenden Artikel [104]. Der zweite Teil befasst sich mit Aspekten der Untersuchung der Offenen und Geschlossenen Moduli Räumen von Topologischen Konformen Feldtheorien auf Genus Null. Insbesondere, ist hier eine Exposition von [13] enthalten, wo allgemeine Resultate über die Klassifizierung und Berechnung von “bulk-induced” Deformationen von Offenen Topologischen Konformen Feldtheorien erhalten wurden. Letzteres wurde durch eine kohärente algebraische Methode erreicht was sich auf den definierenden L∞ und A∞ beteiligten Strukturen bezieht. Teilweise ist die letztere Untersuchung auf beliebige Affine B-twisted Landau Ginzburg Modelle beschränkt. Nachfolgend wird weitere originelle Arbeit dargestellt was die Topologische String-Feld-Theoretische Struktur von B-twisted Landau Ginzburg Modellen vollendet. Insbesondere wird eine “off-shell” Erweiterung der Kapustin-Li Formel von [41, 49] gegeben. Diese “off-shell” Formel bezeichnet einen konsolidierenden Baustein der algebraischen Herangehensweise zur Berechnung des Effektiven Superpotentials von B-twisted Affine Landau Ginzburg Modellen, und kann damit als eine natürliche Entwicklung von der grundlegenden Arbeit [12] betrachtet werden.

Diese Arbeit besch"aftigt sich mit der Bestimmung elastischer Konstanten in amorphen Materialien. Im Mittelpunkt steht die Elastizit"at heterogener Netzwerke aus steifen, stabartigen Polymeren. Diese Netzwerke spielen eine wichtige Rolle in der Zell-Biologie, z.B. in der Form des Zytoskeletts, welchem die Zelle einen Gross teil ihrer mechanischen und dynamischen Eigenschaften verdankt. Bei der Bestimmung der elastischen Konstanten im Rahmen der Elastizit"atstheorie erh"alt der Begriff der `Affinit"at'' eine besondere Bedeutung, da er das Deformationsfeld emph{homogener} elastischer Systeme charakterisiert. Im Gegensatz dazu ist es in den hier interessierenden emph{heterogenen} Materialsystemen gerade die Abwesenheit dieser affinen Deformationen, die im Mittelpunkt des Interesses steht. Im Verlauf der Arbeit wird deutlich, wie Nichtaffinit"at aus einem Zusammenspiel geometrischer Eigenschaften der Mikrostruktur und mechanischer Eigenschaften der Einzelpolymere entstehen kann. Durch die Kombination von Computersimulation und analytischer Beschreibung werden wichtige Aspekte bez"uglich der Rolle der heterogenen Mikrostruktur in der Ausbildung makroskopischer Elastizit"at gekl"art. Der Ber"ucksichtigung nicht-affiner Deformationen kommt dabei au{ss}erordentliche Bedeutung bei der pr"azisen Bestimmung makroskopischer elastischer Konstanten zu. Es zeigt sich, dass die Struktur der Polymer-Netzwerke im Allgemeinen durch zwei L"angenskalen beschrieben werden muss. Neben der mittleren Maschenweite $a$ tritt eine mesoskopische L"angenskala $l_fgg a$ auf, die aus der stabartigen Form der Polymere folgt. Es wird gezeigt, dass diese ``Faserl"ange'' -- und nicht die Maschenweite -- die Rolle der Einheitszelle des Polymernetzwerkes spielt. Neben dieser geometrischen Komponente spielen die elastischen Eigenschaften der Einzelpolymere eine wesentliche Rolle f"ur die makroskopische Elastizit"at. Diese orientieren sich an den bekannten Kraft-Ausdehnungs-Relationen steifer Polymere und k"onnen mit Hilfe des ``worm-like chain'' Modells berechnet werden. Dar"uber hinaus wird ein neues ``worm-like bundle'' Modell entwickelt, das vergleichbare Aussagen zu statistischen und mechanischen Eigenschaften von Polymer-emph{B"undeln} erlaubt. Der erste Teil der Arbeit besch"aftigt sich mit der athermischen Elastizit"at des Netzwerkes, d.h. der entropische Anteil der Kraft-Ausdehnungs-Relation wird vernachl"assigt. Eine selbst-konsistente `effective-medium'' Theorie wird entwickelt, die auf der Annahme beruht, dass die Filamente sich wie emph{inextensible}, biegesteife St"abe verhalten. Die Annahme der Inextensibilit"at kann mit der anisotropen Elastizit"at steifer Polymere begr"undet werden, deren Biegesteifigkeit, $kperp$, im Allgemeinen sehr viel kleiner ist, als deren Strecksteifigkeit, $kpar gg kperp$. Das sich ergebende nicht-affine Deformationsfeld kann explizit konstruiert werden (``non-affine floppy modes'') und erlaubt eine Berechnung der elastischen Konstanten der Netzwerke, welche mit den Ergebnissen fr"uherer Simulationen "ubereinstimmen. Desweiteren erlaubt die Theorie, in Verbindung mit dem worm-like bundle Modell, eine Erkl"arung der rheologischen Eigenschaften eines in-vitro Modellsystems aus verkn"upften Polymerb"undeln. Der zweite Teil der Arbeit diskutiert thermische Effekte, indem die entropische Strecksteifigkeit der Polymere in der Modellierung ber"ucksichtigt wird. Es besteht ein charakteristischer Unterschied zwischen diesem entropischen Beitrag zur Strecksteifigkeit, $kpar$, und einem energetischen Beitrag, $k_s$, der sich z.B. aus der Streckung des Polymer-R"uckgrats ergibt. Dieser Unterschied betrifft die Abh"angigkeit von der L"ange $l$ des betrachteten Polymersegments. Die starke Abh"angigkeit $kparsim l^{-4}$ (im Vergleich zu $k_ssim l^{-1}$) f"uhrt dazu, dass thermische Netzwerke steifer Polymere eine starke Sensitivit"at f"ur strukturelle Unordnung aufweisen, die in athermischen Netzwerken nicht vorhanden ist. Im numerischen Modellsystem "au{ss}ert sich dieser Effekt durch die Existenz einer Nichtaffinit"ats-L"ange und dazugeh"origer anomaler Exponenten der elastischen Konstanten. Ein Skalenargument wird entwickelt, das den Zusammenhang aufzeigt zwischen Heterogenit"at des Netzwerks (hier charakterisiert durch die Verteilung $P(l)$) und elastischer Eigenschaften des Einzelpolymers ($kpar(l)$).

Ein ernstes Problem stellt sich bei der Interpretation von funktionellen Magnetresonanztomographie-Aufnahmen (fMRT), wenn in den SPMs (Statistical Parametric Maps) Über- oder Unteraktivierungen auftreten. Es gibt a priori keine Möglichkeit, um zwischen "realer" neuronaler Aktivität und Über-/Unteraktivierung, die durch Artefakte hervorgerufen wird, zu differenzieren. In vielen Fällen – z.B. wenn die Ventrikel als aktiv klassifiziert werden – kann man davon ausgehen, daß es sich nicht um neuronale Aktivität handelt, sondern um Noise (Störungen) in den Meßdaten, welche durch Artefakte hervorgerufen wurden. Jedoch können auch in allen anderen Fällen bei statistischer Evaluierung, die auf T- oder Z-Statistik beruht, durch Artefakte Anomalien in den T- bzw. Z-Werte-Verteilungen hervorgerufen werden. Wichtige Informationen zur Identifikation und Kompensation von Noise lassen sich also aus der Verteilung der T- oder Z-Werte ableiten. Das Ziel dieser Arbeit war, eine Methode zu entwickeln, die anhand der Charakteristika von T- bzw. Z-Werte-Verteilungen die Identifikation von Artefakten ermöglicht. Weiterhin sollten neue Thresholding-Verfahren erarbeitet werden, welche den von Artefakten hervorgerufenen Noise kompensieren und somit Über- bzw. Unteraktivierung verringern oder eliminieren. In einem ersten Schritt wurden die T-Werte-Verteilungen aus Messungen von gesunden Probanden, die teilweise artefaktbehaftet waren, in Hinblick auf die Charakteristika Verschiebung, Breite und Deformation analysiert. Diese empirischen Daten ergaben, daß Anomalien in der T-Werte-Verteilung kein zu vernachlässigender Ausnahmefall sind. Mit der neu entwickelten Methode zur Identifikation von Artefakten konnten bei 98 % der Messungen anomale Charakteristika der T-Werte-Verteilungen nachgewiesen werden. Eine Analyse der T-Werte-Verteilung ist demzufolge unbedingt erforderlich, um die Qualität der Meßergebnisse und somit die Aussagekraft der Voxelaktivierungen beurteilen zu können. Hierfür stellen die in dieser Arbeit entwickelten Methoden ein effektives Werkzeug dar. Im nächsten Schritt wurden anhand von Simulationsdaten die Ursachen für die Anomalien der T-Werte-Verteilungen untersucht. Es zeigte sich, daß Verschiebungen, Verbreiterungen oder Deformationen der T-Werte-Verteilung durch Korrelationen von Artefakten mit dem Paradigma hervorgerufen wurden. Basierend auf diesen Ergebnissen wurden Adaptive Thresholding-Verfahren entwickelt, die Anomalien in der T-Werte-Verteilung und somit Artefakte kompensieren können. Bei Adaptiven Thresholds wird die verwendete theoretische Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion (Probability Density Function, PDF) an die empirische T-Werte-Verteilung angepaßt. Die verschiedenen Adaptiven Thresholds – Shifted, Fitted, Proportional – unterscheiden sich in der Art und Weise, wie die Anpassung der PDF an die empirische T-Werte-Verteilung durchgeführt wird. Diese Verfahren wurden schließlich auf Simulationsdaten und fMRT-Messungen gesunder Probanden angewandt. Dabei konnte gezeigt werden, daß Artefakte nicht zwangsläufig eine Verschlechterung der Ergebnisse bewirken. Es war allerdings erforderlich, ein zu den Artefakten bzw. Anomalien passendes, Adaptives Thresholding-Verfahren anzuwenden. Die in dieser Arbeit entwickelten Shifted Thresholds liefern bei verschobenen T-Werte-Verteilungen wesentlich bessere Ergebnisse als die etablierten Standard Thresholding-Verfahren. Daher wird für zukünftige Untersuchungen die Anwendung von Shifted Thresholds vorgeschlagen.

Die nichtkommutative Geometrie stellt den ältesten Zugang zur Regularisierung von Ultraviolettdivergenzen der Punktwechselwirkungen in der Stöhrungstheorie dar. Dieser Zugang ist eine Verallgemeinerung der Quantenmechanik. Die Regularisierung erfolgt durch nichtverschwindende Unschärferelationen, die sich aus der neu eingeführten Nichtkommutativität der Ortsoperatoren ergibt. Zusätzlich ist das Ortseigenwertspektrum quantisiert - der messbare Raum erhält eine diskrete Struktur. Diese wird physikalisch als gravitativer Hochenergieeffekt auf der Planck-Skala verstanden. Der Bruch der Poincaré-Symmetrie durch nichkommutative Ortsoperatoren stellt die zentrale technische Problematik der nichtkommutativen Geometrie dar. Die mathematische Handhabung dieser Problemstellung ist aufwendig und wird im mathematischen Fachgebiet der Quantengruppen behandelt. Die mathematische Entwicklung hat sich dabei teilweise von den Bedürfnissen der Physik entfernt. Diese Doktorarbeit leistet einen Betrag dazu, Quantengruppen für die Anforderungen der Quantenfeldtheorie besser zugänglich zu machen. Zu diesem Zweck wird im Rahmen dieser Arbeit die Quantisierung der Poincaré-Algebra für nichtkommutative Räume mit kanonischen Kommutatorrelationen berechnet. Diese Räume sind äusserst populär unter Feldtheoretikern und verfügten bisher nur über Translationsinvarianz. Die Deformationen werden über einen notwendigen Satz von Bedingungen und einem allgemeinen Ansatz für die Lorentz-Generatoren bestimmt. Es wird eine zweiparametrige Schar von äquivalenten aber nichttrivialen Deformationen der Poincaré-Algebra erhalten. Die vollständige Hopf-Struktur wird berechnet und bewiesen. Casimir-Operatoren und Raumzeitinvarianten werden bestimmt. Desweiteren wird ein allgemeines Quantisierungsverfahren entwickelt, in dem die universelle Einhüllende von Matrix-Darstellungen von Lie-Algebren in eine eigens konstruierte Hopf-Algebra von Vektorfeldern als Unteralgebra eingebettet wird. Die unter Physikern populären Sternprodukte können damit generell zur Twist-Quantisierung von Lie-Algebren verwendet werden. Da die Hopf-Algebra der Vektorfelder grösser ist als die universelle Einhüllende der Lie-Algebra, sind allgemeinere Deformationen möglich als bisher. Dieses Verfahren wird weiterhin auf die Heisenbergalgebra mit Minkowski-Signatur angewendet. Dadurch erhält man eine fundamentale Verallgemeinerung der Quantenmechanik, motiviert als gravitativer Hochenergieeffekt. Nichtkommutativität wird dadurch in Abhängigkeit von Energie und Impuls gesetzt. Technisch wird dazu das Quantisierungsverfahren von Weyl und Moyal formalisiert. Die Mehrfachanwendung von Twists wird eingeführt.

Die Anwendung der Einzelmolekülspektroskopie auf poröse Festkörper wird erstmals in dieser Arbeit beschrieben. Um diese relativ neue Methode auf die Untersuchung von Farbstoffen in porösen Festkörpern anzuwenden, wurde ein konfokales Mikroskop so umgebaut, daß es zur Detektion und Spektroskopie einzelner Moleküle einsatzfähig ist. Dafür wurden verschiedene optische Detektionssysteme aufgebaut, um alle im Fluoreszenzlicht enthaltenen Informationen zu erhalten. Mit einer Avalanche Photodiode wurde die Empfindlichkeit des Mikroskops auf die Detektion einzelner Lichtquanten gesteigert. Mit einem gepulsten Laser wurde der ZeitbereichObwohl die Einzelmolekülspektroskopie im Vordergrund der Arbeit steht, sind auch einige interessante Beobachtungen an porösen Materialien mit vielen Farbstoffmolekülen (Ensemblemessungen) durchgeführt worden. Aufgrund des hohen dreidimensionalen Auflösungsvermögen des konfokalen Mikroskopes war es möglich, auch an nur wenige Mikrometer großen Kristallen ortsaufgelöste Untersuchungen durchzuführen. Bisher war es oft nicht möglich, zwischen Oberflächeneffekten und Eigenschaften, die in der Porenstruktur hervorgerufen werden, zu unterscheiden. Untersuchungen mit vielen Farbstoffmolekülen (Ensemblemessungen) zeigten, daß auch scheinbar perfekte Kristalle im Inneren oft unregelmäßig aufgebaut sind. So wurde eine Methode entwickelt, um Defektstrukturen in Kristallen mit Fluoreszenzfarbstoff anzufärben und dreidimensional mit dem konfokalen Mikroskop darzustellen. Große kalzinierte MFI Kristalle besitzen Defektstrukturen, die sich im Inneren entlang der langen Kristallachse ausbreiten. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, daß scheinbar homogen mit Farbstoff beladene Kristalle oft eine sehr ungleichmäßige Farbstoffverteilung besitzen. Auch Kristalle, die schon während der Synthese mit Farbstoff beladen werden, sind oft nicht gleichmäßig beladen. Dreidimensionale Fluoreszenzbilder von großen und regelmäßig aufgebauten AlPO4-5 Kristallen, die mit dem Farbstoff DCM beladen wurden, zeigten verschiedene geordnete und ungeordnete Strukturen. Durch die Analyse der Polarisation kann die Orientierung der Farbstoffmoleküle untersucht werden. Untersuchungen an verschieden großen Oxazin Farbstoffen, die während der Synthese in AlPO4-5 eingebaut wurden, zeigten, daß die Ausrichtung entlang der Porenrichtung mit steigender Molekülgröße abnimmt. Das kleine Oxazin 1 ist noch relativ gut orientiert, während das große Oxazin 750 ohne Vorzugsrichtung eingebaut wird. In verschiedenen M41S Materialien wurde die Diffusion von Farbstoff untersucht. Fluoreszenzbilder von M41S Monolithen zeigten das Eindiffundieren verschiedener Farbstoffe in den Festkörper. Über die zeitabhängige Analyse der Eindringtiefe konnten dadurch die Diffusionskonstanten ermittelt werden. Es zeigte sich, daß die Diffusion jeweils bei geladenen Molekülen, größeren Molekülen und bei kalziniertem Monolithen verlangsamt wird. Die Untersuchung des Diffusionsverhaltens in einer M41S Nadel zeigte eine etwa doppelt so schnelle Diffusion quer zur Nadel. Dies steht in Übereinstimmung zu elektronenmikroskopischen Bildern, die zeigen, daß die Nadeln aus zirkularen Poren besteht, die quer zur Nadelrichtung orientiert sind. Im Verlauf dieser Arbeit wurden erstmals einzelne Farbstoffmoleküle innerhalb von porösen Festkörpern detektiert. Im Vergleich zu Referenzproben, bei denen der Farbstoff in einer dünnen Polymerschicht eingebettet wird, ist das Signal zu Untergrund Verhältnis der Einzelmoleküluntersuchungen in den porösen Festkörpern etwas geringer. Auch an der Photostabilität der Fluoreszenzfarbstoffe konnte durch die Einlagerung in die Porenstrukturen keine Verbesserung beobachtet werden. Die Moleküle können nicht nur detektiert, sondern auch spektroskopiert werden. Dabei konnten durch die Analyse der Fluoreszenz verschiedene Parameter bestimmt werden, wie folgende Tabelle zeigt: der Detektion bis hinab in den Nanosekundenbereich erweitert. Durch den Einbau einer Lambda-Halbe Platte wurde die Polarisation des Laserlichtes beeinflußt, um die Orientierung eines einzelnen Moleküls zu bestimmen. Schließlich wurde durch den Einsatz eines Prismas und einer empfindlichen CCD-Kamera die spektrale Aufspaltung ermöglicht, um damit die Fluoreszenzspektren zu bestimmen. Mit allen Experimenten war es nicht nur möglich statische Eigenschaften der einzelnen Fluoreszenzfarbstoffe zu bestimmen, sondern auch deren dynamische Veränderungen. Eine der wichtigsten Anforderungen an organische Farbstoffmoleküle für Einzelmolekülspektroskopie ist die Photostabilität. Um geeignete Farbstoff für den Einbau in die Porenstrukturen zu erhalten, wurden die Photostabilitäten verschiedener Farbstoffe untersucht. Dazu wurden von einigen ausgewählten Farbstoffen die detektierbaren Fluoreszenzphotonen gezählt. Es stellte sich heraus, daß das Farbstoffmolekül TDI in einer dünnern PMMA Schicht eine außergewöhnlich hohe Photostabilität besitzt. Einige TDI-Molekülen emittieren sogar 10 11 Fluoreszenzphotonen bis zum irreversiblen Photobleichen. Zum anderen wurde für sehr instabile Farbstoffmoleküle eine Methode entwickelt, um durch Bleichexperimente an einem Ensemble von Molekülen mit dem konfokalen Mikroskop die Anzahl der emittierten Fluoreszenzphotonen zu ermitteln. Für den Einbau in poröse Festkörper wurden daraufhin einige Oxazinfarbstoffe und das in biologischen Untersuchungen häufig verwendete Cy5 ausgewählt. Diese Farbstoffe können im roten Spektralbereich anreget werden und besitzen mit etwa 10 7 emittierten Fluoreszenzphotonen eine relativ gute Photostabilität. Als Porenstruktur wurden besonders zwei Materialien untersucht. Die Porenstruktur AFI, die im Material AlPO4-5 vorkommt, besitzt eindimensionale Kanäle, die hexagonal wie in einer Bienenwabe angeordnet sind. Von diesem Material können auch regelmäßige Kristalle hergestellt werden, die bis zu einem Millimeter lang sind. Leider sind die Poren des AlPO4-5 mit 0,73 nm Innendurchmesser sehr eng. Alle geeigneten Fluoreszenzfarbstoffe sind etwas größer und werden daher in mehr oder weniger großen Deformationen in dem Kristall eingelagert. Größere Poren besitzen die mesoporösen M41S Materialien. In diese passen alle Farbstoffe ohne Deformation hinein. Jedoch ist die Kristallgröße der M41S Materialien auf wenige µm beschränkt. Mit der Methode der homogenen Fällung können die bisher größten hexagonal geordneten MCM-41 Kristalle hergestellt werden. Zentimeter große hexagonale M41S Festkörper (Monolithe), die durch eine Synthese mit einem Flüssigkristall hergestellt werden, verlieren, wie hier gezeigt wird, während der Synthese ihre eindimensionale Ausrichtung der Poren.Beobachtete Eigenschaft des Lichtes Information aus statischen Bestimmungen Information aus zeitabhängigen Bestimmungen Intensität immer Notwendig Raten (Singulett, Triplett, etc.) Ort Position Diffusion, Transport Polarisation Orientierung Drehung, Rotation Energie Fluoreszenzspektren spektrale Diffusion Diese verschiedenen Untersuchungsmöglichkeiten wurden aufgebaut und an einer Referenzprobe (TDI in PMMA) getestet. Für die Datenanalyse konnte zum Teil auf Methoden in der Literatur zurückgegriffen werden. Es wurde darauf geachtet, daß immer eine Fehlerabschätzung oder eine Simulation durchgeführt wurde, damit die Ergebnisse sinnvoll interpretiert werden konnten. Oft konnten schon an der Referenzprobe (TDI in PMMA) sehr interessante Ergebnisse erhalten werden. So wurden z.B. neben der extrem hohen Photostabilität zwei verschiedene Populationen der Triplettlebensdauer gemessen. Die Position eines einzelnen TDI Moleküls konnte durch die Detektion vieler Photonen auf besser als 1 nm bestimmt werden. Die Analyse von zeitabhängigen Orientierungswinkeln deutet darauf hin, daß ein TDI Molekül in PMMA noch eine sehr geringe Wackelbewegung (~1°) ausführen kann. Bei der Analyse mehrerer 10000 Fluoreszenzspektren von einem TDI Molekül konnten spontane Änderungen der Fluoreszenzwellenlänge und der Schwingungskopplung beobachtet werden. Obwohl die Messungen in den Porenstrukturen aufgrund der geringeren Photostabilität nicht so präzise Ergebnisse liefern, konnten auch hier interessante Beobachtungen gemacht werden. Durch die Analyse der Orientierungswinkel vieler individueller Farbstoffmoleküle konnte gezeigt werden, daß die einzelnen Oxazinfarbstoffe in AlPO4-5 eine gaußförmige Verteilungsfunktion bezüglich ihres Tiltwinkels zur Porenrichtung aufweisen. Die zuvor erwähnten Messungen an einem Ensemble von Molekülen können die Form der Verteilungsfunktion nicht bestimmen. Aufgrund der Kenntnis einer gaußförmige Verteilungsfunktion kann auf ein statistisches Einbauverhalten der Farbstoffmoleküle in Defektstrukturen während der Synthese geschlossen werden. Auch in einem MCM-41 Kristall, dessen große Poren jeden beliebigen Einbauwinkel des Farbstoffes Cy5 erlauben würden, wird eine bevorzugte Orientierung beobachtet. Der Orientierungswinkel zur Porenrichtung zeigt auch hier eine gaußförmige Verteilungsfunktion. Interessanterweise wird bei der frontalen Ansicht auf die hexagonale Struktur (entlang der Bienenwabenstruktur) eine bevorzugte Orientierung auf die Flächen des Sechsecks beobachtet. Eine Ensemblemessung kann unmöglich diese bevorzugte Orientierung detektieren. Neben diesem statischen Verhalten zeigen einige wenige Moleküle auch eine Änderung der Molekülorientierung. Zwei individuelle Oxazin 1 Moleküle änderten ihre Orientierung in AlPO4-5 während der Messung spontan. Im Vergleich zu den anderen Oxazin 1 Molekülen besaßen diese beiden einen ungewöhnlich großen Orientierungswinkel gegen die Porenrichtung. Vermutlich wird die Bewegung durch einen größeren Defekt der Porenstruktur ermöglicht. Ein TDI Molekül im Inneren eines M41S Monolithen zeigte sogar eine mehrfache Drehung zwischen 3 verschiedenen Orientierungen.Eine Dynamik bezüglich des Ortes zeigten einzelne TDI Moleküle im M41S Monolith. Aufgrund der starken hydrophoben Eigenschaften des TDI kann davon ausgegangen werden, daß sich der Farbstoff immer noch im Inneren der Mizelle des Flüssigkristalls befindet, aus dem der Festkörper synthetisiert wurde. Die Diffusionsbewegung kann durch eine Serie von Fluoreszenzbilden mit dem konfokalen Mikroskop direkt verfolgt werden. Entgegen der erwarteten eindimensionalen Diffusion, die die hexagonale Struktur des Monolithen eigentlich erwarten läßt, wird eine isotrope Diffusion ohne Vorzugsrichtung beobachtet (D ~ 0,04 µm 2 /s). Im reinen Flüssigkristall dagegen ist die eindimensionale Diffusion vorhanden. Vermutlich werden die eindimensionalen Poren bei der Synthese der festen Silikatwand so stark verknäult, daß auf der beobachteten Längenskala ein Festkörper ohne Vorzugsrichtung entsteht. Auch die viel langsamere Diffusion im Vergleich zum reinen Flüssigkristall (D ~ 2 µm 2 /s) kann über diese Verknäulung der Poren erklärt werden. Schließlich wurden noch Messungen durchgeführt, um simultane Änderungen der Orientierung, Fluoreszenzspektren oder Triplettraten an einem einzelnen Farbstoffmolekül zu beobachten. Besonders die gleichzeitige Detektion von Fluoreszenzspektren und der Orientierung lassen sich experimentell gut durchführen. Zur Interpretation der Ergebnisse muß hier zwischen einer starken und einer schwachen Kopplung zwischen Gast und Wirt unterschieden werden. Bei einer polaren Probe wird eine starke Wechselwirkung zwischen Gast und Wirt erwartet. Diese müßte dazu führen, daß sich Änderungen in der Orientierung auch in geänderten Fluoreszenzspektren und umgekehrt bemerkbar machen. Bei einem geladenen Molekül wie Oxazin 1 wird solch eine starke Kopplung des elektronischen Systems an die polare AlPO4-5 Umgebung erwartet. Eine starke Änderung des Fluoreszenzspektrums könnte daher von einer Umorientierung des Farbstoffes herrühren. Bei den durchgeführten gleichzeitigen Messungen konnte aber nur spektrale Diffusion (±1-20 nm), aber keine gleichzeitige signifikante Umorientierung (>3°) beobachtet werden. Eine Erklärung für dieses Verhalten könnte die Bewegung des Gegenions des Farbstoffmoleküls sein, dessen Lage einen großen Einfluß auf die Fluoreszenzeichenschaften hat. Eine Umorientierung mit gleichzeitiger Detektion der Fluoreszenzspektren konnte jedoch nicht gemessen werden. Beide Ereignisse, Umorientierungen und spektrale Änderungen, konnten an TDI im M41S Monolith detektiert werden. Dabei zeigte sich aber, daß es sich hier um zwei unabhängige Prozesse handelt. Deutliche spektrale Sprünge (> 3 nm) korrelieren nicht mit deutlichen Umorientierungen (~60°). Eine geometrische Änderung des Farbstoffmoleküls oder der näheren Umgebung scheidet daher als Ursache für die spektrale Diffusion aus. Da hier aber eine schwache Wechselwirkung zwischen dem unpolaren TDI und der unpolaren Tensidumgebung vorliegt, werden auch keine starke Änderungen der Fluoreszenzspektren während der Umorientierung erwartet. Die spektrale Diffusion wird hier vermutlich von kleinen diffundierenden Teilchen (z.B. O2 oder Ionen) verursacht, die sich unabhängig von den Farbstoffmolekül bewegen können. Die Methode der Einzelmolekülspektroskopie liefert neue Einblicke in poröse Festkörper. Besonders durch die zeitabhängigen Untersuchungen können Informationen erhalten werden, die zuvor unter dem Mittelwert verborgen blieben. Ein kleiner Teil der Arbeit beschäftigt sich mit der Tieftemperaturfluoreszenz-spektroskopie an dem grün fluoreszierendem Protein (GFP). Dafür wurden der Wildtyp und verschiedene Varianten mit Mutationen in der Umgebung des zentralen Chromophors bei 2 K untersucht. Im Vergleich zur Raumtemperatur zeigten die Spektren bei tiefen Temperaturen deutlich mehr Struktur. Dadurch konnten verschiedene Sub-Zustände in den Varianten identifiziert werden. Bei fast allen Varianten konnten durch intensive Bestrahlung langwellig absorbierende Photoprodukte erzeugt werden, die erst bei etwa 50 bis 100 K wieder zerfallen. Obwohl eine relativ starke Elektron-Phonon-Kopplung beobachtet wird, ist an einigen ausgewählten Stellen auch hochaufgelöste Tieftemperaturspektroskopie wie spektrales Lochbrennen und Fluoreszenzlinienverschmälerung möglich. Durch Temperatur-Ableitungs-Spektroskopie werden an Wildtyp-GFP die Energien und Verteilungsfunktionen der Zerfallsbarrieren der metastabilen Photoprodukte bestimmt. Schließlich wurde durch temperaturabhängige Kurzzeitspektroskopie an Wildtyp-GFP der 'Excited state proton transfer' (ESPT) charakterisiert. Für diesen wird bis etwa 50 K eine thermische Barriere nach Arrhenius mit einer Aktivierungsenergie von ~2,3 kJ/mol gefunden. Unterhalb von etwa 50 K dominiert vermutlich ein Tunnelprozeß.