DFG fördert vier Sonderforschungsbereiche der Goethe-Universität

Die Suche nach komplexen geometrischen und rechnerischen Objekten ist das Ziel des neuen Sonderforschungsbereichs Transregio 326 (TRR 326), koordiniert von der Goethe-Universität. Am 25. Mai gab die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) bekannt, dass TRR 326 in den nächsten vier Jahren mit 9,2 Millionen Euro gefördert wird. Der SFB 1039 „Signalisierung von Fettsäurederivaten und Sphingolipiden in Gesundheit und Krankheit“, über den die Goethe-Universität spricht, erhält auch in der dritten Förderperiode 9,6 Millionen Euro.

Zwei weitere TRRs, an denen sich die Goethe-Universität beteiligt, werden ebenfalls von der DFG gefördert: Im TRR 211 „Hochreaktiv unter extremen Bedingungen“ wechselt der Referent von der Goethe-Universität an die TU Darmstadt (9,2 Millionen Euro). Schließlich engagieren sich Wissenschaftler der Goethe-Universität auch stark am TRR 301 „Die Tropopause in einer sich wandelnden Atmosphäre“ (Sprecher: Johannes Gutenberg-Universität Mainz, 12,3 Mio. €).

Professor Enrico Schleif, Präsident der Goethe-Universität Frankfurt, gratuliert den Wissenschaftlern zu ihrem Erfolg: „Das Engagement der Goethe-Universität insbesondere in den Transregio-Sonderforschungsbereichen zeigt unsere exzellente wissenschaftliche Vernetzung in der Region, insbesondere in den Naturwissenschaften und der Medizin. Der Verbund der Rhein-Main-Hochschulen in Frankfurt, Mainz und Darmstadt hat dieser regionalen Kooperation einen Rahmen gegeben: Inzwischen sind mehr als 30 Forschungsverbünde und -netzwerke in dieser strategischen Allianz vertreten, und wir haben im vergangenen Jahr einen RMU-Studiengang geschaffen, damit begabte Studierende die Möglichkeit haben profitieren auch Sie von RMU. „

Die mathematische Untersuchung komplexer geometrischer und rechnerischer Räume mit Hilfe der Vereinheitlichung ist das Forschungsthema des TRR 326 „Geometrie und Berechnung vereinheitlichter Strukturen – GAUS“. Die Technische Universität Darmstadt und die Universität Heidelberg haben gemeinsam mit dem Koordinator der Goethe-Universität Frankfurt TRR 326 beantragt; Assoziierte Einrichtungen sind die Johannes Gutenberg-Universität Mainz und die Technische Universität München.

Der Begriff der Uniformität geht auf die Ideen von Felix Klein und Henri Poincaré aus dem 19. Jahrhundert zurück und sucht nach einer einheitlichen Beschreibung bestimmter geometrischer Körper. Ein sehr einfaches Beispiel für Einheitlichkeit kann mit dem Slinky veranschaulicht werden, einem Metallspiralspielzeug, das in der Lage ist, eine Leiter hinunterzulaufen, um einen „Salto“ zu machen. Zusammengedrückt hat es die geometrische Form eines Kreises – von oben gesehen. Diese Schaltung kann durch Auseinanderziehen der Metallspule standardisiert werden. Besonders einfach wird es, wenn die Spule komplett abgewickelt ist und geometrisch nur ein einfacher Draht ist. Um die schleichende Information zu erhalten, wird jede Helixwindung des Drahtes mit einem Farbpunkt markiert, was dem Draht eine variable Konsistenz verleiht (Sie können die Stufen in der Helix ändern).

Ein global komplexer geometrischer Raum (in unserem Beispiel ein schleichender Kreis) wird durch einen viel einfacheren Raum (hier eine Gerade) ersetzt, ohne die lokale Struktur zu verändern. Die ursprüngliche Komplexität wird durch die inneren Symmetrien (im Beispiel mit periodischen Vorzeichen dargestellt) des einfacheren Raumes beschrieben.

In TRR 326 GAUS beschäftigen sich Mathematiker mit der Vereinheitlichung sehr komplexer geometrischer Räume – dazu gehören moderne geometrische Konzepte, insbesondere äquatoriale Geometrie und p-adische Geometrie – und mit ähnlichen Anwendungen der Vereinheitlichungstechnik auf arithmetische (theoretische Zahlen-) Fragen.

Hier versuchen Forscher, grundlegende Zusammenhänge zu erkennen, zum Beispiel mit Modellräumen, automatisierten Formfiguren, Galois-Darstellungen und gängigen Strukturen.

Mit dem SFB Transregio GAUS bauen wir auf die sehr erfolgreiche Zusammenarbeit zwischen der TU Darmstadt und der Goethe-Universität im LOEWE-Schwerpunkt „Unified Structures in Computation and Geometry“ und der DFG-Forschergruppe „Symmetry, Geometry and Computation“ an der TU Darmstadt und der Universität auf von Heidelberg. Ich freue mich sehr darauf, mit vielen der renommierten Kollegen gemeinsam zu forschen.“

Professor Jacob Stakes, Mathematiker an der Goethe-Universität und Sprecher von GAUS

Der Sonderforschungsbereich 1039 „Signalisierung von Fettsäurederivaten und Sphingolipiden in Gesundheit und Krankheit“, der jetzt von der Goethe-Universität und dem Max-Planck-Institut für Herz- und Lungenforschung in Bad Neuheim kommuniziert wird, geht in seine dritte Förderperiode. Wissenschaftler untersuchen eine Gruppe schwer wasserlöslicher Biomoleküle, nämlich Lipide. Als Lipiddoppelschichten bilden sie prominent die Membranen, die unsere Zellen umgeben und auch das Zellinnere teilen. Als Fette dienen sie unserem Körper als Energiespeicher.

Der SFB 1039 untersucht jedoch eine Funktion, die relativ noch untersucht wird: Lipide sind Teil der vielen Signalwege, über die Zellen Wachstum und Stoffwechsel regulieren und mit ihrer Umwelt kommunizieren. Unregulierte Lipide scheinen eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung und dem Fortschreiten von Krankheiten wie Diabetes, Krebs, Infektionen und neurodegenerativen Erkrankungen zu spielen.

Nach Grundlagenarbeiten in den ersten beiden Förderperioden steht in der dritten Förderperiode das Verständnis des gesamten Organismus im Mittelpunkt. Prof. Josef Filshifter, Pharmakologe an der Goethe-Universität und Sprecher des SFB 1039, erklärt: „Wir wollen das Lipid-Signalnetzwerk als Ganzes verstehen und so innovative Methoden zur Diagnose und Behandlung einer Vielzahl von Erkrankungen entwickeln, die mit unregelmäßigen Lipiden einhergehen.“ , können wir auf eine langjährige und breite Erfahrung im Bereich „Lipidsignale“ zurückgreifen, die auch auf der Entwicklung fortschrittlicher analytischer Methoden auf Basis der Massenspektrometrie beruht.

Wissenschaftler der Goethe-Universität sind stark in zwei SFB-Transregios eingebunden:

Wie sich ein Stoff unter extremen Druck- und Temperaturbedingungen verhält, bei denen Atome überlappen und miteinander verschmelzen, untersucht der TRR 211 „Highly Reactive Substance Under Extreme Conditions“, der in die zweite Förderperiode geht. Für sehr kurze Zeiträume können solche Aggregatzustände in Teilchenbeschleunigern erzeugt werden, die etwas über die starke Wechselwirkung verraten, die Atomkerne zusammenhält. Im Universum treten solche extremen Aggregatzustände beispielsweise auf, wenn Neutronensterne miteinander kollidieren. An diesem Sonderforschungsbereich sind außerdem die Goethe-Universität, die Technische Universität Darmstadt als neue Gasthochschule und die Universität Bielefeld beteiligt.

Im neuen TRR 301 „The Tropopause in a Changing Atmosphere“ untersuchen Atmosphärenforscher die Tropopause: die Region in der Atmosphäre, die die untere „Wetterschicht“ (die Troposphäre) von der darüber liegenden Stratosphäre trennt. Der Forschungsschwerpunkt liegt auf den physikalischen und chemischen Prozessen dieser Region und deren Auswirkungen auf Planetenrotation und Klima. Hauptstandorte sind die Johannes Gutenberg-Universität Mainz (Sprecher) und die Goethe-Universität Frankfurt. Beteiligt sind auch die Technische Universität Darmstadt, die Ludwig-Maximilians-Universität München, das Max-Planck-Institut für Chemie in Mainz, das Forschungszentrum Jülich und das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Oberpfaffenhofen.