Spektrum der Wissenschaft 2013 02.pdf
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Naturschutz
à la carte:
Welche Arten
retten wir –
und welche nicht?
FEBRUAR 2013
EXOPLANETEN
Das Klima
fremder Welten
STUDIEN-DILEMMA
Viele publizierte Ergebnisse
lassen sich nicht reproduzieren
MODELLIERUNG
Wie simuliert man das
Schicksal der Menschheit?
TRANSMUTATION
Nukleare Alchemie
Atommüll strahlt hunderttausende Jahre.
Eine umstrittene Technologie
soll diese Zeit drastisch verkürzen
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UNSERE NEUERSCHEINUNGEN
Die 7 größten Neuromythen
•
Der Traum vom
Gedankenlesen
•
Was vom freien Willen übrig
blieb
•
Was es heißt zu fühlen
•
Schlau auf
Rezept?
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So lernen Kinder Fairness
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Wie Eltern Trotz-
phasen meistern
•
Wann Ergotherapie wirklich
sinnvoll ist
•
Die Stufen des Spracherwerbs
•
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AUSGEWÄHLTE
SONDERHEFTE ALS
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ERHÄLTLICH
Komplexitätstheorie: Das Gehirn als Netzwerk
•
Springende Gene: Was jedes Gehirn einzigartig
macht
•
Biologie des Blackouts
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Schizophrenie:
Vorboten des Ich-Verlusts
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Ernährung: Gesund und lecker
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Altern ist
was für Mutige
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Unsere Knochen und
Muskeln – so bleiben sie in Form
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Warum
schlafen und träumen wir?
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Spektrum der Wissenschaft Verlagsgesellschaft mbH
Slevogtstraße 3–5 | 69126 Heidelberg
WISSENSCHAFT AUS ERSTER HAND
Editorial
Carsten Könneker
Chefredakteur
koenneker@spektrum.com
Autoren in diesem Heft
Heikle Materie
A
m 28. November 2012 trat die Deutsche Physikalische Gesellschaft (DPG) mit einer be
der Karlsruher nuklearforscher
Joachim Knebel
zählt zu den
Vordenkern der transmutation.
Gemeinsam mit drei Kolle-
gen stellt er die technologie ab
s. 34 vor.
merkenswerten Nachricht an die Öffentlichkeit: Durch eine neue Technologie könne
man das Problem der Endlagerung von Atommüll drastisch schmälern. Das noch zu entwi
ckelnde Verfahren heißt Transmutation, die nuklearchemische Verwandlung von Elementen.
Konkret sollen bestimmte, zuvor abgetrennte Anteile verbrauchter Brennstäbe, die norma
lerweise für mehrere hunderttausend Jahre endgelagert werden müssten, durch Neutronen
beschuss in harmlosere, erheblich kürzerlebige radioaktive Stoffe umgewandelt werden. De
ren Strahlung unterschreite bereits nach wenigen Jahrhunderten jene von natürlich vorkom
mendem Uran. Dank der neuen Technik würden Endlager zwar nicht überlüssig. Doch deren
Raumbedarf dürfte immerhin um 90 Prozent oder mehr schrumpfen. »Transmutation hat
großes Potenzial, die Probleme bei der Endlagerung von radioaktivem Abfall zu vermindern,
denen sich die Gesellschaft auch nach dem Atomausstieg stellen muss«, zitiert die DPG ihre
Präsidentin, die Teilchenphysikerin Johanna Stachel von der Universität Heidelberg.
Brian Hayes
, langjähriger Kolum-
nist des »American scientist«,
hat beunruhigende neuigkeiten
zu einem alten Gegenstand:
dem Computerprogramm hinter
dem Weltbestseller »die Gren-
zen des Wachstums« (s. 76).
W
as ist dran an der Transmutation, fragt »Spektrum der Wissenschaft« in diesem Heft.
Verspricht sie wirklich wesentliche Antworten auf die brennende Frage, wie wir den
wachsenden Berg an nuklearem Abfall abbauen können? Anders als Deutschland, Belgien
und die Schweiz, die den Atomausstieg beschlossen haben, planen mehrere Staaten derzeit
neue Reaktoren – dort braucht es in jedem Fall eine langfristige Strategie, wie man des Müll
problems Herr werden will. Aber auch wir werden nach Abschalten des letzten Meilers im
Jahr 2022 auf knapp 30 000 Kubikmetern hochtoxischen Schrotts sitzen, schätzt das Bundes
amt für Strahlenschutz. Und ein Endlagerstandort ist noch nicht gefunden.
V
ier Nuklearchemiker um Joachim Knebel vom Karlsruher Institut für Technologie er
klären ab S. 34, wie die nukleare Alchemie konkret funktionieren könnte. Außerdem
fragten die »Spektrum«Redakteure Reinhard Breuer und Thilo Körkel den Atomexperten
Christoph Pistner vom Darmstädter ÖkoInstitut nach den Risiken des äußerst komplexen
Verfahrens, welches auch den Bau neuer Reaktoren erfordern würde. Wir hoffen, Ihnen, liebe
Leserinnen und Leser, mit diesem Heft die eigene Meinungsbildung zu einer nicht nur wis
senschaftlich interessanten, sondern auch politisch brisanten Frage zu erleichtern. Weitere
Kommentare pro und kontra Transmutation inden Sie auf
spektrum.de/transmutation
.
Auf dem Weg zu einer extra-
solaren meteorologie: der Astro-
physiker
Kevin Heng
von der etH
Zürich betreibt Klimaforschung
für exoplaneten (s. 46).
Eine aufschlussreiche Lektüre wünscht
Ihr
3
SPEKTRUM DER WISSENSCHAFT · FEbRUAR 2013
INHALT
3
Editorial
12
Forschung aktuell
6
Leserbriefe/Impressum
Gene und Hirnevolution
Wie der Mensch zu sei-
nem großen Gehirn kam
Vielfalt statt Fichten
Um dem Klimawandel
zu begegnen, müssen
die deutschen Wälder
neu gemischt werden
8
S
pektrogramm
Zwergplanet Makemake praktisch ohne
Atmosphäre • Geschichte der Roma •
Miniplastiken aus DNA • Grünalge frisst
Zellulose • Wasserstoff für Minibrennstoff-
zellen • Stechmücken bei Nebel
Kosmisches Netz
Erstmals Dunkle-Materie-
Filamente nachgewiesen
SPRINGERS EINWÜRFE
Wie weiblich ist
die Wissenschaft?
Diskriminierung wird
subtiler
Neuroprothese für
Querschnittsgelähmte
Reha mit Lauftraining
11
Bild des Monats
Fuß statt Flosse
22
...............................................................................................................
BIOLOGIE & MEDIZIN
BIOLOGIE & MEDIZIN
SERIE ALLERGIE TEIL 3
22
Impfen gegen Allergien
Lauren Gravitz
Viel versprechende Ansätze zur Vorbeugung.
28
Der Mensch im Zentrum
Stephen Holgate
Ausrichtung der Therapie am persönlichen Genprofi l.
30
Frischer Wind in der Asthmaforschung
Amy Maxmen
Molekulare Signalwege des Immunsystems im Fokus.
46
........................................................................................................
PHYSIK & ASTRONOMIE
46
Das Klima auf fremden Welten
Kevin Heng
Heiße Gase oder erdähnliche Verhältnisse? Astronomen
untersuchen erstmals die Atmosphären von Exoplaneten.
r
SCHLICHTING!
54
Wie vergitterte Fenster die Welt einfärben
H. Joachim Schlichting
Interferenzerscheinungen, wo niemand sie erwartet hätte.
58
....................................................................................................................
MENSCH & KULTUR
58
Jede Menge Murks
Ed Yong
Viele wissenschaftliche Studien lassen sich nicht
reproduzieren. Was läuft da schief?
r
MATHEMATISCHE UNTERHALTUNGEN
64
Tierische Pfl asterungen
Christoph Pöppe
Peter Raedschelders fi ndet nichtperiodische Flächen-
füllungen mit Entchen, Täubchen und Dinosauriern.
4
SPEKTRUM DER WISSENSCHAFT · FEBRUAR 2013
TITELTHEMA
Nukleare Alchemie
r
34
Was tun mit dem nuklearen Abfall?
Joachim Knebel, Concetta Fazio,
Werner Maschek und Walter Tromm
Abgebrannter Brennstoff aus Kernkraftwerken bleibt
Hunderttausende von Jahren radioaktiv. Eine Tech-
nik namens »Partitioning und Transmutation« könnte
das Problem zumindest teilweise entschärfen.
INTERVIEW
42
Alchemie oder Alternative?
Welche Zukunft hat die Transmutation? »Spektrum« hat
mit dem Nuklearexperten Christoph Pistner gesprochen.
70
............................................................................................................................
ERDE & UMWELT
ERDE
3.0
70
Herren über Leben und Tod
Michelle Nijhuis
Bewertungsschemata sollen den Artenschutz optimieren.
r
.......................................................... TECHNIK & COMPUTER
76
Computersimulationen
r
und das Schicksal der Menschheit
Brian Hayes
Der Bestseller »Die Grenzen des Wachstums« von 1972 war
überaus einfl ussreich, aber wissenschaftlich unhaltbar.
76
SONDERTEIL NACH SEITE 82
Be-
völkerung
»Biotechnologie im
Umbruch«
➤
Krebsstammzellen:
Die Wurzel des Übels
➤
Grüne Gentechnik:
Pfl anzen nach Maß
➤
Synthetische Biologie:
Leben aus dem Baukasten
EXTRA
Biotechnologie
im Umbruch
Alter
15 bis 44
Alter
45 bis 64
Alter
über 65
Alter
0 bis 4
Geburten
Alterung
Alterung
Alterung
Todesfälle
0 bis 4
Todesfälle
15 bis 44
Todesfälle
45 bis 64
Todesfälle
über 65
Sterb-
lichkeit
0 bis 4
Sterb-
lichkeit
15 bis 44
Sterb-
lichkeit
45 bis 64
Sterb-
lichkeit
über 65
’
Stammzellen und Krebs
’
Pro und kontra Planzengentechnik
’
Synthetische Biologie
www.spektrum.de/mnt
8
3
Re
zensionen
Bernd-Olaf Küppers:
Die Berech
e
nbarkeit
d
er
Welt •
Hanns Hatt, Regine Dee:
Das kleine Buch
vom Riechen und Schmecken •
David Stuttard,
Sam
Moorhead
:
31 v. Chr. •
Kari Herbert, Huw
Lewis-Jones:
77° Süd •
Karin Kneissl:
Testosteron
macht Politik
u. a.
92
Wissenschaft im Rückblick
Vom Dinosauriersterben zur Parkinsontherapie
94
Vorschau
Titelmotiv: dreamstime / Markus Gann [M]
Die auf der Titelseite angekündigten
Themen sind mit
r
gekennzeichnet.
5
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