Warum fällt vielen Studienanfänger*innen der Einstieg in die Physik so schwer – und wie lassen sich ihre Lernprozesse besser verstehen und gezielter unterstützen? Trotz bekannter Hürden in der Studieneingangsphase wird die universitäre Physiklehre in der deutschsprachigen fachdidaktischen Forschung bislang nur vereinzelt untersucht. Der Vortrag stellt ein Forschungsprogramm vor, das diese Lücke systematisch schließt. Im Mittelpunkt stehen Studien zum Verständnis physikalischer Repräsentationen – etwa von Vektorfeldern und vektoriellen Differentialoperatoren – sowie zu typischen Lernschwierigkeiten im Umgang mit diesen Konzepten. Eye-Tracking-Experimente erlauben dabei Einblicke in visuelle Aufmerksamkeitsmuster, Denkprozesse und Fehlvorstellungen. Die Ergebnisse fließen in die Entwicklung neuer, vorlesungsbegleitender Aufgabenformate ein, die in der Lehre erprobt und nach dem Prinzip der evidenzbasierten Medizin evaluiert werden. So entsteht ein enger Forschungs-Lehr-Zirkel, der zeigt: Hochschuldidaktik Physik ist kein Randthema, sondern ein Schlüssel zur Weiterentwicklung universitärer Lehre – vorausgesetzt, sie bekommt den Raum, den sie verdient.
Many properties of quantum systems can be obtained from a single energy eigenstate. For example, its entanglement entropy can be used to identify ergodic behavior. Additionally, in ergodic systems, a single eigenstate also encodes thermal properties. During the presentation, we will demonstrate that local integrals of motion (LIOMs), which lie at the heart of integrability, can also be estimated from a small number of eigenstates. Their number decreases with system size, becoming a vanishing fraction of the Hilbert space dimension in the thermodynamic limit. As a result, a small number of eigenstates is also sufficient to establish thermal properties of integrable systems. Interestingly, this does not extend to LIOMs arising solely from Hilbert space fragmentation. This represents one of the few fundamental differences known between integrability and Hilbert space fragmentation.
Tissues in developing embryos are shaped by gradients of surface tension. Coordinated mechanical changes occurring in individual cells give rise to the spatial differences in tissue tension that drive shape change. Mechanistically, many developmental morphogenetic pathways converge on RhoGTPases to control cytoskeletal organization and mechanics for the next step of morphogenesis. However, we do not quantitatively understand how RhoGTPase signalling alters mechanics, how cell-scale changes in mechanics integrate to drive tissue-scale shape change during embryonic morphogenesis, and what forces arise during these processes, signifying that our knowledge of tissue shape change is incomplete.
I will present recent work from my laboratory in which we characterize the mechanical response of single cells to RhoGTPase activation. We then examine how mechanical changes at the cellular scale integrate over many cells to give rise to tissue deformation. Finally, I will present a new method for directly quantifying the forces exerted at intercellular junctions in monolayers.
Auf eine Reise in die weite Vergangenheit unseres Sterns entführt Natalie Krivova vom MPS mit ihrem Vortrag „Wenn die Sonne tobt: Auf den Spuren der stärksten Sonnenstürme des Holozäns“. Um zu verstehen, zu welchem Verhalten die Sonne prinzipiell fähig ist, blickt die Forscherin zurück auf die Epoche der Nacheiszeit. Gibt es Hinweise auf starke Sonnenstürme? Wie häufig kamen sie vor? Und wie lassen sie sich nach Jahrhunderten und Jahrtausenden aufspüren?
