Naturwissenschaftliche Grundlagenforschung

Wir sind im 21. Jahrhundert: Die Erde ist eine Kugel und schon längst aus dem Zentrum unseres Sonnensystems gerückt. Auch unser Sonnensystem ist nur eines von vielen. Es scheint, als wären die großen Fragen der Weltentstehung und der Menschwerdung beantwortet. Doch hinter jeder Antwort tauchen weitere Fragen auf: Warum dehnt sich das Universum immer schneller aus? Welches sind die kleinsten Teilchen, aus denen sich alles zusammensetzt? Diesen und anderen Fragen geht die naturwissenschaftliche Grundlagenforschung nach.

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Die Förderung der Grundlagenforschung ist aufgrund der föderalen Struktur in Deutschland in erster Linie Aufgabe der Länder. Einrichtungen und Vorhaben der wissenschaftlichen Grundlagenforschung mit überregionaler Bedeutung fördern Bund und Länder aber gemeinsam.

Einen besonderen Schwerpunkt des BMBF im Bereich der naturwissenschaftlichen Grundlagenforschung bildet die so genannte Verbundforschung. Sie setzt an, wo aus der Zusammenarbeit von exzellenten Forschungsgruppen, vor allem aus den Hochschulen, mit den herausragenden Experimentiereinrichtungen an nationalen und internationalen Forschungszentren ungeahnt Neues entstehen kann.

Die inhaltlichen Schwerpunkte der Verbundforschung liegen bei physikalischen Untersuchungen, bei denen der Einsatz von aufwändigen Großgeräten unentbehrlich ist: die Astrophysiker überwinden mit Großteleskopen die räumlichen und zeitlichen Dimensionen des Weltalls und die Teilchenphysiker untersuchen mit großen Beschleunigeranlagen die kleinsten Bausteine der Materie.

Wichtige Schwerpunkte liegen aber auch bei der Erforschung der uns umgebenden Materie in ihrer vielfältigen Form, beispielsweise in den Biowissenschaften oder in der Materialforschung. Dort haben Großgeräte in der Vergangenheit bereits einzigartige, bahnbrechende Fortschritte ermöglicht. Weitere, in ihrer Tragweite nur schwer abschätzbare Ergebnisse und Auswirkungen auf weite Bereiche unseres Alltags sind mit den vom BMBF geplanten neuen Großgeräten zu erwarten. Die Verbundforschung und mit ihr die Fördertätigkeit des BMBF in der naturwissenschaftliche Grundlagenforschung haben deutlich interdisziplinäre Züge. Die aktuellen Förderbereiche der Verbundforschung sind in den folgenden Kapiteln dargestellt:
 

• Hochenergiephysik - Struktur und Wechselwirkung fundamentaler Teilchen
• Astrophysik
• Astroteilchenphysik
• Hadronen- und Kernphysik
• Physik der kondensierten Materie 

Eine Übersicht über die in diesen Bereichen erzielten Forschungsergebnisse präsentiert das Internetportal http://www.weltderphysik.de/. Dort werden neben zahlreichen Artikeln zu verschiedenen Themen auch vielfältige Informations- und Recherchemöglichkeiten aus dem Bereich der Physik und einigen angrenzenden Gebieten angeboten.

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  Aus dem Themenbereich Forschung

  Hochenergiephysik: Was die Welt im Innersten zusammenhält

  Vier fundamentale Kräfte halten die kleinsten uns heute bekannten Teilchen "auf Trab". Wie sie das tun und welche Wechselwirkungen zwischen den elementaren Bausteinen bestehen, das wird von der Teilchenphysik erforscht. Dazu nutzen die Forscher vielfach Beschleunigeranlagen, an denen Teilchen auf sehr hohe Energien beschleunigt werden, weshalb dieser Bereich der Grundlagenforschung auch gerne als Hochenergiephysik bezeichnet wird. An diesen Teilchenbeschleunigern werden von den Hochenergiephysikerinnen und -physikern sehr empfindliche Nachweisgeräte aufgebaut. Diese als "Detektoren" bezeichneten Messgeräte mit vielen Millionen einzelner Sensoren haben oftmals riesige Ausdehnungen.
  mehr (URL: http://www.bmbf.de/de/1431.php)
   
  
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  Aus dem Themenbereich Forschung

  Das neue internationale Forschungszentrum FAIR

  In unmittelbarer Nachbarschaft zum GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung entsteht in Darmstadt eine neue Teilchenbeschleunigeranlage, die weltweit einzigartige Experimente ermöglichen wird. Durch das internationale Forschungszentrum FAIR (Facility for Antiproton and Ion Research) erhoffen sich Physiker neue Einblicke in die Struktur der Materie und die Entwicklung des Universums.
  mehr (URL: http://www.bmbf.de/de/6553.php)
   
  
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  Aus dem Themenbereich Forschung

  European XFEL - der europäische Röntgenlaser

  Der Röntgenlaser European XFEL erschließt der Forschung neue Anwendungsgebiete. Das kurzwellige Röntgenlicht mit sehr hoher Energie liefert bislang unbekannte Einblicke. So wird es beispielsweise möglich, Moleküle bei chemischen Reaktionen zu filmen. Ebenso können Moleküle abgebildet werden, die bisher für bildgebende Verfahren zu klein waren oder sich nicht fixieren ließenl. Auch der Materiezustand bei einem Gasplasma ließe sich mit XFEL untersuchen. Die europäische XFEL-Anlage soll bis 2014 in der Metropolregion Hamburg realisiert werden. Am 6. Oktober 2011 trat das Königreich Spanien als Vertragspartner dem Völkerrechtlichen Übereinkommen über den Bau und Betrieb des European XFEL bei.
  mehr (URL: http://www.bmbf.de/de/4374.php)
   
  
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  Aus dem Themenbereich Forschung

  Hadronen- und Kernphysik: Das macht unser Leben erst möglich

  Mehr als 99,9 Prozent der Masse der Materie sind in den Kernen der Atome konzentriert. Soweit wir heute wissen, gibt es weniger als 300 Atomkerne, die stabil sind, das heißt, die keinen Zerfallsprozessen unterliegen. Sie sind damit die entscheidenden Bausteine für die Struktur unserer Welt. Die im Inneren der Sterne zwischen den Atomkernen ablaufenden Reaktionen liefern die Energie, die unser Leben erst möglich gemacht hat. Sie sind die Ursache für die Entstehung der chemischen Elemente.
  mehr (URL: http://www.bmbf.de/de/468.php)
   
  
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  Aus dem Themenbereich Forschung

  Astrophysik: Blick ins All

  Wenn wir sehen wollen, was bereits Aristoteles sah, sollten wir den Blick auf die Sterne richten. Galileis Fernrohr, die Keplerschen Gesetze, Newtons Gravitationstheorie und Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie sind seit Aristoteles Arbeiten über die Astronomie wichtige Meilensteine, die uns das Universum immer besser verstehen lassen. Gerade die Entdeckungen der letzten Jahre haben unsere Vorstellungen vom Kosmos in nie erwarteter Weise erweitert. Die Liste aktueller Fragestellungen ist lang und bunt. Wie ist - zum Beispiel - das Universum als Ganzes entstanden? Oder: Welche Prozesse liegen der Entstehung von Planeten zugrunde?
  mehr (URL: http://www.bmbf.de/de/101.php)
   
  
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  Aus dem Themenbereich Forschung

  Astroteilchenphysik: Dem Urknall auf der Spur

  Astronomie und Teilchenphysik sind in den vergangenen Jahren immer näher zusammengerückt. Die äußerst spannende Frage nach der Entstehung unseres Kosmos führt zurück auf den Ursprung - den Urknall. Die Untersuchung der Erzeugung und Struktur von Materie mit Methoden und Erkenntnissen aus der Elementarteilchenphysik soll Aufschluss darüber geben, wie das ganz Große mit dem ganz Kleinen in Verbindung steht. "Willst Du dich am Ganzen erquicken, so musst du das Ganze im Kleinsten erblicken", dichtete Johann Wolfgang von Goethe.
  mehr (URL: http://www.bmbf.de/de/717.php)
   
  
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  Aus dem Themenbereich Forschung

  Kondensierte Materie: Mehr als feste Körper und Flüssigkeiten

  Mit unseren Augen nehmen wir das Äußere der Dinge wahr. Um in das Innere der Dinge sehen zu können, mussten diese früher zerstört oder auseinander genommen werden. Seit Konrad Röntgen können wir nicht nur in Dinge hineinsehen, sondern lebende Organismen durchleuchten. Heute gelingt es uns, in das Innere vieler Erscheinungsformen der Materie vorzudringen, bald werden wir sogar chemische Reaktionen in Echtzeit mit atomarer Auflösung beobachten können.
  mehr (URL: http://www.bmbf.de/de/654.php)