Single Talks

Friday, April 1st 2022, 11:30 a.m., Online

Long-distance electrodynamic interactions among biomolecules

Prof. Dr. Marco Pettini (Aix-Marseille University, Google Scholar, Orcid )

In the first part of this talk I will report on the theoretical and experimental findings about theactivation of out-of-equilibrium collective oscillations of a macromolecule as a classical phononcondensation phenomenon [Phys. Rev. X 8, 031061 (2018)].
In the second part of the talk, I will report on the outcomes of two other recent and independentexperiments that, based on two different physical effects detected by fluorescence correlationspectroscopy and terahertz spectroscopy, respectively, demonstrate the activation of resonantelectrodynamic intermolecular forces acting at long distances. The activation of these longrange/long-distance electrodynamic interactions among biomolecules (proteins) is a consequence ofthe activation of the out-of-equilibrium collective molecular oscillations discussed in the first part ofthe talk. The existence of these forces was predicted by both classical and quantum electrodynamics,however, they have never been hitherto experimentally observed.
The discovery of these new forces acting between biomolecules could have considerable impacton our understanding of the dynamics and functioning of the molecular machines at work in livingorganisms. In fact, it has been found that the model proteins used can mutually attract at a distanceas large as 1000 Angstroms, which is by far larger than all the other intermolecular interactions usuallyconsidered in action in living matter. In addition to thermal fluctuations that drive molecular motionsrandomly, these resonant (and thus selective) electrodynamic forces may contribute to molecularencounters in the crowded cellular space. 

Bibliography:
https://journals.aps.org/prx/abstract/10.1103/PhysRevX.8.031061
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abl5855
https://www.science.org/doi/epdf/10.1126/sciadv.abl5855

 

The talk will be given online via Zoom (Meeting ID: 999 7250 9532, ID code: 165650)

The following discussion takes place via the platform Wonder.me (We recommend the browsers Safari, Chrome or Firefox.)

 

Tuesday, Jan 25th 2022, 2 p.m., Online

Memory effects for diffusion and reactions in heterogeneous media

Prof. Dr. Felix Höfling (Freie Universität Berlin )

Cellular membranes and the interior of cells constitute densely packed and heterogeneous environments, which is commonly summarised as macromolecular crowding. Such highly heterogeneous spaces give rise to a number of anomalies in the Brownian motion of proteins, granules, or vesicles [1]. A familiar consequence is non-Markovian behaviour such as subdiffusion and persistent memory, which requires modifications of the simple diffusion model.

One example is the generalised Langevin equation, which is parametrised by a friction kernel rather than a single friction constant. Based on high-precision simulations of three prototypical, homogeneous liquids, including water, we have obtained frequency-resolved friction data from atomistic to hydrodynamic scales [2]. I will discuss the abrupt emergence of friction at the atomistic scale, persistent correlations of Brownian forces, and the status of the generalised Stokes-Einstein relation that links single-molecule and collective responses.

In the second part, I will introduce a generalised master equation (GME) for non-Markovian jump processes that result from coarse-graining of diffusion in partitioned spaces [3]. The spatial domains can differ with respect to their diffusivity, geometry, and dimensionality, but can also refer to transport modes alternating between diffusive, driven, or anomalous motion. The approach is applied to target search problems in a two-domain model, yielding first-passage time densities and an effective, scale-dependent reaction rate constant.

[1] F. Höfling and T. Franosch, Rep. Prog. Phys. 76, 046602 (2013).
[2] D. Frömberg and F. Höfling, J. Phys. A: Math. Theor. 54, 215601 (2021).
[3] A. V. Straube, B. G. Kowalik, R. R. Netz, and F. Höfling, Commun. Phys. 3, 126 (2020).

The talk will be given online via Zoom (Meeting ID: 915 7929 9900, ID code: 980283).

The following discussion takes place via the platform Wonder. (We recommend the browsers Safari, Chrome or Firefox.)

 

Tuesday, March 3rd 2019, C.A.R.L. H01

Auf der Suche nach Dunkler Materie und Antimaterie im Weltraum - Das AMS Experiment auf der Internationalen Raumstation

Prof. Dr. Stefan Schael

Das Alpha Magnet Spektrometer (AMS) wurde im Mai 2011 mit dem letzten Flug des Space Shuttles Endeavour zur Internationalen Raumstation (ISS) gebracht. AMS ist mit einem Gewicht von 7 Tonnen und Abmessungen von 5m x 4m x 3m mit Abstand das größte und aufwändigste Experiment zur Grundlagenforschung auf der ISS. An Entwicklung und Bau dieses weltweit einmaligen Forschungsinstrumentes haben über 500 Wissenschaftler aus 16 Ländern mehr als 15 Jahre lang gearbeitet. Seit Mai 2011 hat AMS mehr als 130 Milliarden Teilchen der kosmischen Strahlung genau vermessen, weit mehr als alle vorangegangenen Experimente auf diesem Forschungsgebiet zusammen. Die damit erstmals möglich gewordenen Präzisionsmessungen geben neue und unerwartete Einblicke in hochenergetische Prozesse in unserer Milchstraße und erlauben es, Fragen zur Natur der Dunklen Materie und zur Materie-Antimaterie Asymmetrie im Universum unter neuen Gesichtspunkten zu untersuchen. AMS wird noch mindestens bis 2024 auf der ISS in Betrieb sein. Die wichtigsten wissenschaftlichen Resultate von AMS werden zusammengefasst und die Perspektiven für dieses spannende Forschungsgebiet über das Jahr 2024 hinaus werden aufgezeigt.

Öffentlicher Abendvortrag im Rahmen der DPG-Frühjahrstagung. Der Eintritt ist frei.

 

Tuesday, June 19th 2018, 19:30, Generali Saal in Super C

The panel discussion in in German language. Please refer to the German page.

 

Freitag, 15.12.2017, um 13:00 Uhr im Raum MBP2 015 (Raum 015 im Modulbau Physik 2, Physikzentrum)

Physics and Nuclear Disarmament

Dr. Malte Göttsche, Junior Research Group Leader, Aachen Institute for Advanced Study in Computational Engineering Science (AICES)

According to independent estimates, there exist today over 15,000 nuclear weapons, and large weapons-usable fissile material stocks allowing the production of many more. To enable international agreements on warhead and fissile material reductions, a strong verification regime is essential. This requires both policy and physics research, as new verification concepts and techniques will be required. This talk introduces recent scientific developments and future research needs. On the one hand, techniques suited to establish the authenticity of nuclear warheads to be dismantled must be developed. For this purpose, gamma spectrometry (to determine isotopic composition) and neutron multiplicity counting (to determine fissile mass) can be utilized. These techniques require, however, adaptations in order to make them usable for this context. On the other hand, new techniques are required to estimate the amount of produced weapons-usable fissile materials. This is the purpose of nuclear archaeology, which attempts to reconstruct the past fissile material production. In shut-down reactors, for instance, samples can be taken and an analysis of trace impurities may yield information on the plutonium production. Measuring the isotopic composition of radioactive waste can potentially deduce further valuable information. These and other approaches must then be tied together as part of an integrated nuclear archaeology concept, for which new simulation tools will be required.

 

Tuesday, 21st November 2017, 19:30, Krönungssaal des Aachener Rathauses, Markt

Science for Peace: Warum Forscher Frieden schaffen und Frieden brauchen!

Diskussionsteilnehmer
Herwig Schopper, Physiker, ehemaliger Direktor CERN und DESY
Professor Ralph Rotte, Lehr- und Forschungsgebiet Internationale Beziehungen, Institut für Politische Wissenschaft IPW, RWTH Aachen
Professor Ghaleb Natour, Director of the Central Institute of Engineering, Electronics and Analytics – Engineering and Technology (ZEA-1), Forschungszentrum Jülich

 

Moderation: Jens Tervooren (WDR)

 

Der Eintritt ist kostenfrei.

 

Tuesday, 24th November 2015, 18:30, Ford-Saal, SuperC, Templergraben 57

JARA-FAME: Auf der Suche nach der Antimaterie

Professor Henning Gast, Lehrstuhl für Experimentalphysik I B und I. Physikalisches Institut, Juniorprofessur für ExperimentelleAstroteilchenphysik, RWTH Aachen

Professor Andreas Lehrach, Institut für Kernphysik IKP4, Forschungszentrum Jülich, Fakultät für Mathematik, Informatik und Naturwissenschaften, RWTH Aachen

 

Unser heutiges Universum besteht aus einem winzigen Rest anMaterie, der sich kurz nach dem Urknall nicht wieder mit Antimaterie vernichtet hat. Welchen Unterschied aber gibt es zwischenMaterie und Antimaterie? Und wie kann uns Antimateriebei der Suche nach der rätselhaften dunklen Materie helfen?In diesem Vortrag werden zwei wissenschaftliche Experimentevorgestellt, die sich im Rahmen von JARA-FAME mit diesen Fragenbeschäftigen: JEDI am Kühlersynchrotron COSY in Jülichund AMS auf der Internationalen Raumstation ISS.

Der Eintritt ist kostenfrei.

 

Wednesday ,28th October 2015, 19:00 Hörsaal HKW 1, Wüllnerstraße 1

Rätselhafte Neutrinos - Der Physiknobelpreis und die aktuelle Neutrinoforschung

PD Dr. Stefan Roth, Lehrstuhl für Experimentalphysik III B und III. Physikalisches Institut

 

Neutrinos gelten seit ihrer Vorhersage im Jahr 1930 durch Wolfgang Pauli als die wohl rätselhaftesten Elementarteilchen. Obwohl es sich um die zweithäufigste Teilchensorte im Universum handelt - nur Photonen gibt es häufiger - sind es die Teilchen, über die wir bis heute noch am wenigsten wissen.

Um die Jahrtausendwende wiesen der Japaner Takaaki Kajita und der Kanadier Arthur McDonald in zwei Experimenten auf unterschiedliche Art und Weise nach, dass sich die drei bekannten Neutrinosorten in einander umwandeln. Die Entdeckung dieser sogenannten Neutrino-Oszillationen wird im Jahr 2015 mit dem Physik-Nobelpreis geehrt.

Welche Bedeutung diese Entdeckung für die Physik hatte, wie es seitdem weiterging und insbesondere welche Beiträge die RWTH Aachen zur aktuellen Neutrinoforschung leistet - darüber soll in diesem Vortrag berichtet werden.

Der Eintritt zum Vortrag ist kostenfrei, eine Anmeldung nicht erforderlich.