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Expansion des Universums und Dunkle Energie: 100 Jahre Forschung, ein großer Schritt nach vorn

Department of Physics and Materials Science (DphyMS), Universität Luxemburg

Kosmologie / Quantenmechanik / Dunkle Energie / Kosmologische Konstante

Prof. Alexandre Tkatchenko und Dr. Dmitry Fedorov von der Universität Luxemburg schlagen einen neuen Ansatz vor, um Dunkle Energie besser zu verstehen.  Ihre theoretische Arbeit, die in Physical Review Letters veröffentlicht wurde, geht davon aus, dass die energetischen Fluktuationen im Vakuum zu einer Polarisierbarkeit des Vakuums führen, was eine genaue Berechnung der berühmten kosmologischen Konstante ermöglicht - eine Berechnung, die Astrophysikern bislang große Kopfschmerzen bereitet hat.

Der Hintergrund: Die Expansion des Universums beschleunigt sich. Verantwortlich dafür soll die Dunkle Energie sein, die 2/3 der im Universum vorhandenen Energie ausmachen könnte. Die kosmologische Konstante, die sie beschreiben soll, weist derzeit eine Diskrepanz von 120 Größenordnungen auf – je nachdem, ob man sie mit der Quantenfeldtheorie berechnet oder im Weltraum misst. Diese Diskrepanz könnte somit bald ein Ende haben.

Diese Ergebnisse sind besonders wichtig für ein besseres Verständnis des Universums, aber auch für konkrete Anwendungen in der Quantenchemie.

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Ein neuer Algorithmus soll die Forschung in der Quantenmechanik vorantreiben

Department of Physics and Materials Science (DphyMS), Universität Luxemburg

Quantenmechanik / Technologie

Ein neuer Algorithmus für maschinelles Lernen ermöglicht nun präzise Berechnungen in großen und komplexen Quantensystemen mit mehreren hundert Atomen (vs. einigen Dutzend), ohne dabei auf übermäßige Vereinfachungen zurückgreifen zu müssen. Sie wurde von einem internationalen Team von Wissenschaftlern, darunter auch Forscher der Universität Luxemburg (DphyMS), entwickelt.

Die neue Methode kann außerdem auf mehreren Computern parallelisiert werden, was die Berechnung vereinfacht. Bisher konnten große Quantensysteme nicht mathematisch modelliert werden, da dies die vorhandenen Rechenkapazitäten überstieg.

Die Untersuchung großer Quantensysteme ermöglicht ein besseres Verständnis konkreter Phänomene des Lebens, sei es in der Chemie, der Physik oder der Biologie.

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Wasser: Ein Plädoyer für zugängliche, gerechte und offene Wasserwissenschaft

Luxembourg Centre for Systems Biomedicine (LCSB), Universität Luxemburg

Open science / Natürliche Ressourcen / Wasser

Wasser ist für unser Überleben unerlässlich. Als globales Gemeingut sollte jegliche Forschung, die es betrifft, überall auf der Welt uneingeschränkt zugänglich, nachvollziehbar und reproduzierbar sein.

Im Rahmen der Einführung der neuen wissenschaftlichen Zeitschrift Nature Water haben zwei Forscher und FNR ATTRACT -Stipendiaten einen Meinungsartikel über die Bedeutung einer offenen Wissenschaft (open science) für Wasser veröffentlicht. 

Die Veröffentlichung unterstreicht die derzeitigen Defizite der internationalen Wissenschaftsgemeinschaft in diesem Bereich, während der Stress auf Wasserressourcen überall zunimmt (Umweltverschmutzung, Dürren...). Sie unterstreicht auch die interdisziplinäre Expertise, die Luxemburg in diesem Bereich einbringt.

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Neue Erkenntnisse im Bereich der antimikrobiellen Resistenz

Luxembourg Centre for Systems Biomedicine (LCSB), Universität Luxemburg

Öffentliche Gesundheit / Antimikrobielle Resistenz

Forscher des LCSB und der Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne haben Biofilme (Schichten von Mikroorganismen) untersucht, die sich in Gletscherwasserläufen bilden, um die Resistenz dieser Organismen gegen antimikrobielle Mittel besser zu verstehen. Ihre Ergebnisse, die in einer unberührten Umgebung gewonnen wurden, können potenziell auf jede vom Menschen beeinflusste Umgebung übertragen werden.

In dieser Studie wurde die Resistenz von Bakterien und Eukaryoten (alle Organismen mit Zellkern) analysiert. Es wurden die Gene identifiziert, die sie gegen Antibiotika resistent machen. Die häufigsten Kategorien waren Resistenzen gegen Betalaktam-Antibiotika und Aminoglykoside sowie Multiresistenzen (gegen mehrere Antibiotikaklassen).

Antimikrobielle Resistenz bedeutet, dass Bakterien, Viren, Pilze und Parasiten gegen unsere üblichen Behandlungsmethoden (Antibiotika, Virostatika, Antimykotika und Antiparasitika) resistent sind, wodurch sich das Risiko schwerer Formen und der Ausbreitung einer Krankheit erhöht. Dieses Phänomen ist im Gesundheitswesen von zunehmender Bedeutung.

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Veröffentlichung des ersten Mückenatlas des Großherzogtums

Musée National d'Histoire Naturelle (MNHN)

Öffentliche Gesundheit / Epidemiologie / Vektorenkrankheiten

Die erste Datenbank über die Verbreitung von Stechmücken im Großherzogtum Luxemburg wurde veröffentlicht.

Interessanterweise zeigt dieser Atlas, dass es weder ein Artensterben noch eine Schrumpfung der Mückenverbreitung auf luxemburgischem Gebiet gibt; zwei neue Arten sollen es sogar besiedelt haben. Darüber hinaus stellen 15 der 28 aufgelisteten Arten sowie auch die invasive Art Aedes albopictus (die asiatische "Tigermücke") ein Vektorrisiko dar. Auch wenn Ae. albopictus derzeit nur ein begrenztes Phänomen darstellt (2022 wurden zwei Populationen nachgewiesen), könnte sich dies nach Ansicht der Autoren durchaus ändern.

Mücken sind Überträger von Krankheitserregern und können Krankheiten wie Malaria, Dengue-Fieber und die durch das West-Nil-Virus verursachte Infektion übertragen; die Prävention von Epidemien erfordert daher eine gute Kenntnis der Vektoren, die an einem bestimmten Ort leben.

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Bewegen sich die Luxemburger genug?

Luxembourg Institute of Health (LIH)

Öffentliche Gesundheit / Prävention / Körperliche Aktivität

Forscher der Abteilung für Präzisionsgesundheit (LIH) haben eine erste Schätzung der körperlichen Aktivität von Luxemburgern veröffentlicht. Die Ergebnisse ihrer Beobachtungsstudie sind gemischt: Trotz einer hohen Einhaltung der empfohlenen körperlichen Aktivität (≥150 Minuten pro Woche) ist auch der Anteil inaktiver, sesshafter Zeit beträchtlich (durchschnittlich 12 Stunden pro Tag). Ein niedrigeres Bildungsniveau, weibliches Geschlecht und früheres Rauchen wären Faktoren, die mit weniger Sesshaftigkeit und mehr körperliche Aktivität einhergehen.

Diese Ergebnisse sind besonders wichtig, um das zunehmende gesellschaftliche Problem des Bewegungsmangel und seiner gesundheitlichen Folgen vorzubeugen, z. B. durch gezielte Maßnahmen.

Die Daten stammen aus der ORISCAV-LUX 2-Studie, einer nationalen Erhebung über kardiovaskuläre Risikofaktoren. Sie wurden von 1122 Teilnehmern mithilfe eines Akzelerometers gesammelt (ein Sensor, der die lineare Beschleunigung eines Objekts misst).

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Wie kann man das Auftreten von Alzheimer, Parkinson und Demenz am besten vorhersagen?

Luxembourg Institute of Health (LIH)

Medizin / Technologie / Neurodegenerative Erkrankungen

Algorithmen, die als Deep Neural Networks (DNN) bezeichnet werden, sind in der Lage, das Auftreten von neurodegenerativen Erkrankungen (Alzheimer, Parkinson oder Demenz) in der Allgemeinbevölkerung zuverlässig vorherzusagen. Dies hat eine große Kohortenstudie des LIH gezeigt.

DNNs simulieren die Aktivität eines menschlichen Gehirns, genauer gesagt seine Fähigkeit, Muster zu erkennen. Insbesondere einer der untersuchten Algorithmen ist vielversprechend für die Vorhersage von neurodegenerativen Erkrankungen. Die derzeit verwendeten statistischen Modelle sind jedoch nach wie vor gute Werkzeuge, die einfacher zu interpretieren sind.

In dieser Studie wurden drei verschiedene DNN mit zwei klassischen statistischen Modellen verglichen. Dazu wurde ein großer Satz epidemiologischer und klinischer Daten analysiert, der mehrere Tausend Patienten umfasste. Diese wiesen zu Beginn der Datenerhebung keine neurodegenerative Erkrankung auf. Die Daten wurden zwischen 2004 und 2017 erhoben.

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Wie kann der Einsatz von technologischen Ressourcen im Unterricht in Luxemburg gesteigert werden?

Luxembourg Institute of Socio-Economic Research (LISER)

Schulwesen / Technologie / Kommunikation

Luxemburg hat ein hohes Niveau an technologischen Ressourcen für das Lehren und Lernen; allerdings ist die gemeldete Nutzung dieser Ressourcen in der Praxis eher gering. Dies ergab die ICILS 2018, eine internationale Studie zum Vergleich der computer- und informationsbezogenen Kompetenzen von Achtklässler/innen.

Ein Forschungsteam aus dem LISER hat sich mit der Frage befasst, wie diese Ressourcen optimaler eingesetzt werden könnten. Sie zeigten, dass die Vision der Lehrkräfte bezüglich der Möglichkeiten dieser Technologien, sowie ihr Fachwissen und der regelmäßige Gebrauch digitaler Lernmaterialien die drei wichtigsten Faktoren dabei sind. Die anfängliche Investition in die schulische Infrastruktur muss daher mit der Kooperation der Lehrkräfte einhergehen.

Für diese Studie wurden die Daten von 420 Lehrern in Luxemburg analysiert.

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Welchen Einfluss haben berufliche Ressourcen auf die Bewertung des Pflegeberufes?

Faculté des Sciences Humaines et de l'Education, Universität Luxemburg

Gesellschaft / Gesundheitswesen

Der Zusammenhang zwischen den verfügbaren beruflichen Ressourcen und der Bewertung der Arbeitsanforderungen im Pflegeberuf wurde in einer Studie der Abteilung für Verhaltens- und Kognitionswissenschaften der Universität Luxemburg eingehend untersucht. Die Ergebnisse sprechen für eine bessere Abstimmung zwischen Ressourcen und Anforderungen (auch Stressfaktoren genannt), um ein negatives Berufsempfinden der Krankenpfleger/innen zu vermeiden. 

Die in der Studie analysierten Ressourcen sind Autonomie, soziale Unterstützung, physische Ressourcen und die Beteiligung an der Entscheidungsfindung; Stressfaktoren sind emotionale oder physische Anforderungen, Zeitdruck und die fehlende Klarheit des Verantwortungsbereiches. Jede Anforderung wurde von den Pflegekräften als Bedrohung (negativ) und/oder Herausforderung (positiv) in Verbindung mit den verfügbaren Ressourcen bewertet.

Diese Ergebnisse sind besonders wichtig, um dabei zu helfen, die Attraktivität der Gesundheitsberufe zu steigern.

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Ein ehrgeiziges Projekt zur Dekarbonisierung der Stahlindustrie

Luxembourg Institute of Science and Technology (LIST)

Technologie / Umwelt / Dekarbonisierung

Das LIST hat Anfang Januar TransZeroWaste eingeweiht, ein ehrgeiziges Projekt zur Förderung der Zirkularität und Nachhaltigkeit der Stahlindustrie für eine bessere Dekarbonisierung.

Ziel ist es, das Recycling von Rückständen über die gesamte Stahlproduktionskette hinweg zu optimieren, indem neue kohlenstoffarme Technologien entwickelt werden, die auf magnetischer Energie oder hydrometallurgischer Behandlung beruhen. Die Wiederverwendung von Rückständen als Rohstoff soll in zwei vielversprechenden Prozessen verbessert werden.

Eine Analyse der Umweltauswirkungen der gesamten Produktionskette soll im Verlauf ebenfalls von den Experten des LIST durchgeführt werden.

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Autorin: Diane Bertel

Editorinnen: Michèle Weber (FNR), Lucie Zeches (FNR)

 

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