Design and setup of an optical experiment for searching for weakly interacting sub-eV particles (WISPs) that couple to an electro- and/or magnetic field

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Nahrungsmittelqualität von Produkten aus biologischer und konventioneller Landwirtschaft im Vergleich

Die Qualitätsunterschiede bei Produkten aus verschiedenen Anbausystemen sind deutlich, aber nicht immer eindeutig! Bei dieser speziellen Fragestellung geht es darum, den Einfluss des Anbausytems aus allen anderen Einflüssen herauszukristallisieren. Die enorme Ausgleichs- und Anpassungsfähigkeit von Lebewesen sowie die überlebensnotwendigen Selbstregulierungsmechanismen in Ökosystemen ermöglichen eine scheinbar unendliche Erweiterung der Grenzen der Belastbarkeit bezüglich suboptimaler Lebensqualität und wirken bei dem „Datendilemma“ mit. Es ist zu erwarten, dass nur hochempfindliche und differenzierte Vergleichsverfahren dazu geeignet sind, deutliche Unterschiede zu zeigen. Es sollte bei „bio/kon“-Vergleichsuntersuchungen darauf geachtet werden, dass die Testprodukte überhaupt vergleichbar sind, d.h. in beiden Fällen von verantwortungsvollen Produzenten stammen, dieselbe Sorte sind, aus derselben Gegend, von ähnlichen Boden- und Klimaverhältnissen herkommen u.s.w.. Weiters ist es für die Interpretation der Ergebnisse notwendig, möglichst viele Rahmenbedingungen zur Erstellung einer umfassenden Einflussfaktorenanalyse zu kennen, denn Wetterverhältnisse während der Vegetationsperiode, Vegetationsdauer, Saat- und Erntetermin, Frische der gekauften Produkte, Transport- und Lagerverhältnisse wirken sich natürlich auf die Qualität aus. Als nützlich erwies sich in der Grundlagenforschung auch die Anwendung möglichst vieler Methoden mit unterschiedlichen Ansätzen, um für die Dateninterpretation Aussagegrenzen und –möglichkeiten der einzelnen Methoden zu erkennen und zu standardisieren. Trotz dieser methodologischen Schwierigkeiten bestätigen zahlreiche Ergebnisse die Überlegenheit biologischer Produkte. Besonders deutlich zeigten Fütterungs- und Futterwahlversuche die Vorteile von Bio-Produkten. Weiters ist bei der bestehenden Arbeitsweise bei Vergleichsuntersuchungen zu bedenken, dass wir eine Methodologie zur Ermittlung der Qualität biologisch erzeugter Produkte anwenden, die der analytischen Wissenschaftstheorie entspringt, und dass wir heute noch keine ausreichend definierte Interpretationsgrundlage haben, die der biologischen Produktion und dem ganzheitlichen Systemverständnis entspräche. Die nachhaltige Bedeutung dieser Forschungsarbeiten liegt aber vor allem in der Erweiterung des Qualitätsbegriffes: der enge Rahmen abgesteckt durch Ertrag, äußere Beschaffenheit und der Erfassung einiger isolierter Inhaltsstoffe konnte gesprengt werden und die Tragweite der ganzheitlichen Betrachtungsweise für die Beurteilung des Landwirtschafts-Verarbeitungs- Ernährungs-Komplexes mündet in der begründeten und sinnvollen Einführung des Begriffes „Prozessqualität“

Modellierung von Photonenströmen zur vergleichenden Autokorrelationsanalyse

Nachdem Photonenströme bzw. einzelne Photonen mit hoher zeitlicher Auflösung durch Photonendetektoren quantitativ erfaßt werden können, haben Theorie und Praxis der Autokorrelationsanalyse der Strahlungssignale eine wachsende Bedeutung erhalten. Einerseits prägt sich hier das Fundamentalverständnis der „Quantenoptik“ aus, andererseits bieten sich damit spezielle Möglichkeiten einer spektral sehr hoch auflösenden „Korrelationsspektroskopie“. Überdies lassen sich aus einer experimentell erhaltenen Autokorrelationsfunktion (AKF) weitergehende Rückschlüsse auf die Qualität der Strahlungsquelle und/oder die Wechselwirkung der Photonen mit der durchstrahlten Materie ziehen. Die Arbeit befaßt sich mit der Computer-gestützten Modellierung von Photonenströmen, wobei verschiedene theoretische Ansätze zur zeitlichen Abfolge der Photonen zu symptomatisch verschiedenen Zeitfunktionen führen, die entsprechend charakteristische statistische Schwankungen enthalten. Die anhand solcher „Modell-Photoströme“ ermittelten spezifischen Typen der AKF erlauben durch Vergleich mit experimentellen Resultaten deren weitergehende qualitative und u. U. auch quantitative Interpretation. – Innerhalb dieser Thematik ist auch das „Inversenproblem“ anzusprechen, d.h. die Frage nach der Möglichkeit eines eindeutigen Rückschlusses von der AKF auf eine bestimmte Zeitfunktion bzw. Statistik des vorliegenden Photonenstromes zu erörtern. Dabei ist u. a. auch zu berücksichtigen, daß die die Autokorrelation bestimmende Zeitfunktion der Photonenabfolge und die statistische Häufigkeitsverteilung der innerhalb der Samplingzeit des Detektors erfaßten Photonenanzahl unabhängig voneinander variieren können. Nach referierenden Ausführungen zu Grundlage und Computer-gestützter Realisierung der Autokorrelationsanalyse (AKA) von Photonenströmen, sowie zur Photonenstatistik bzw. zum Photonenrauschen beim Emissionsprozess unterschiedlicher Lichtquellen bzw. nach dem Durchgang von Licht durch Materie, werden sodann im Sinne der Zielsetzung der vorliegenden Arbeit eine Reihe charakteristischer Photonenströme berechnet und der AKA unterworfen. Die Modelle erfassen dabei die zeitlich-statistische Abfolge bzw. die Häufigkeitsverteilung der Einzelphotonen, das sukzessive Auftreten von Photonen-“Pulks“ bestimmter „Form“ und die Existenz eines Photonen-“Gleichstroms“ mit überlagerten statistischen Schwankungen. Bei den erhaltenen Typen der AKF finden sich exponentiell oder Gauß-förmig relaxierende, oszillatorische und gedämpft oszillierende Anteile in spezifischer Überlagerung, deren Auftreten im Einzelfall begründend diskutiert wird

Molekulare Dissoziation im elektronischen Grundzustand induziert durch Femtosekundenpulse im mittleren Infrarot

This work investigates the possibilities of ground-state chemistry by exciting molecular vibrations with femtosecond pulses in the mid-infrared. Vibrational ladder-climbing to high excitation levels (v=7-8) provides the necessary energy for bond scission. This excitation scheme was demonstrated with metal carbonyls and diazomethane. Only ultrashort laser pulses allow for excitation and subsequent reaction on a time scale faster than the statistical energy redistribution (IVR).Diese Arbeit untersucht die Möglichkeiten von Grundzustandschemie durch Schwingungsanregung von Molekülen mittels Femtosekundenpulsen im mittleren Infrarot. Durch direkte Anregung der Schwingungsleiter bis auf hohe Niveaus (v=7-8) wird die für einen Bindungsbruch notwendige Energie im Molekül deponiert. An Metallcarbonylen und Diazomethan wurde dieses Anregungsschema realisiert. Nur die Anregung mit extrem kurzen Laserpulsen bietet die Möglichkeit, einen Reaktionsablauf schneller als die statistische Energieumverteilung (IVR) zu erzielen

Manipulation of incoherent and coherent spin ensembles in diluted magnetic semiconductors via ferromagnetic fringe fields

In dieser Dissertation wird demonstriert, dass Streufelder nanostrukturierter Ferromagnete die Möglichkeit bieten, sowohl inkohärente, als auch kohärente Spinensembles in einem verdünnt-magnetischen Halbleiter (DMS) zu manipulieren. Streufelder von Fe/Tb-Ferromagneten mit einer vertikalen remanenten Magnetisierung rufen eine lokale Magnetisierung des (Zn,Cd,Mn)Se-DMS-Halbleiters hervor. Aufgrund der sp-d-Austauschwechselwirkung richten sich die Spins optisch erzeugter Elektron-Loch-Paare entlang der DMS-Magnetisierung aus. Man erhält eine lokale, remanente Spinpolarisation, welche per ortsaufgelöster, polarisationssensitiver Photolumineszenz-Spektroskopie detektiert wurde. Streufelder von in der Filmebene magnetisierten Co-Ferromagneten erlauben es, die Präzessionsfrequenz der magnetischen Mangan-Momente des DMS in einem externen Magnetfeld lokal zu modifizieren. Dies wurde per zeitaufgelöster Kerr-Rotationstechnik nachgewiesen. Die Inhomogenität des Streufeldes führt dabei zu einer Verkürzung der Dekohärenzzeit des Ensembles sowie zum Effekt einer zeitabhängigen Ensemble-Präzessionsfrequenz.In this thesis it is demonstrated that fringe fields of nanostructured ferromagnets provide the opportunity to manipulate both incoherent and coherent spin ensembles in a dilute magnetic semiconductor (DMS). Fringe fields of Fe/Tb ferromagnets with a remanent out-of-plane magnetization induce a local magnetization in a (Zn,Cd,Mn)Se DMS. Due to the sp–d exchange interaction, optically generated electron–hole pairs align their spin along the DMS magnetization. One obtains a local, remanent spin polarization which was probed by spatially resolved, polarization sensitive photoluminescence spectroscopy. Fringe fields from in-plane magnetized Co ferromagnets allow to locally modify the precession frequency of the Manganese magnetic moments of the DMS in an external magnetic field. This was probed by time-resolved Kerr rotation technique. The inhomogeneity of the fringe field leads to a shortening of the ensemble decoherence time and to the effect of a time-dependent ensemble precession frequency

Pharmakologische Charakterisierung der Wirkungen von Glukokortikoiden auf die Atmungskette und die ATP-Synthese in adrenokortikotrophen Hypophysenzellen (AtT20)

Um die Effekte des Glukokortikoids Dexamethason auf Parameter des mitochondrialen Energiestoffwechsels zu untersuchen, wurden in vitro Versuche an einer AtT20-Zelllinie durchgeführt (Hypophysenvorderlappenzellen der Maus). Die untersuchten Parameter waren die ATP-Konzentration und ein mitochondrialer Funktionstest (EZ4U). Bei Langzeitinkubation (>30 Min.) zeigten sich vorwiegend supprimierende Effekte, bei kurzer Inkubationszeit (≤30 Min.) waren die Effekte unterschiedlich und dosisabhängig. Die Kurzzeiteffekte im mitochondrialen Funktionstest konnten durch den Glukokortikoidrezeptorantagonisten RU38486 nicht aufgehoben werden. Diese wahrscheinlich nicht-genomischen Effekte könnten in Regulationsvorgänge oder Störungen der Regulation innerhalb der Hypothalamus-Hypophysen-Nebennierenrindenachse involviert sein

Attract, confuse, repel: Basics of visual perception and possibilities of optical manipulation of insect pests

Die optische Manipulation von Schadinsekten stellt mit weiteren präventiven Maßnahmen eine Grundlage für integrierte Systeme zum Pflanzenschutz dar. Mittels der Manipulation der visuellen Wahrnehmung wird Insekten das Auffinden ihrer Wirte erschwert und somit die Zuflugsrate gesenkt. Besonders bei Insekten mit hohen Reproduktionsraten kann aber schon der verminderte Befallszuflug einen großen Einfluss auf die Einhaltung späterer Schadschwellen haben. Die Grundlage hierfür liegt in der visuellen Ökologie von Insekten und ihrer visuellen Wahrnehmung und dem daraus folgenden Verhalten. Die aus dieser Wahrnehmung hervorgehenden Ansätze zur optischen Manipulation reichen von der Nutzung von Kontrasteffekten, über farbige Fallen, bis zur Verwendung von repellent wirkenden Materialien. Durch die Entwicklungen im Bereich Leuchtdioden ist es zudem möglich schmalbandiges Licht für die optische Manipulation zu nutzen. Aktuelle Methoden der optischen Manipulation und ihre Anwendungsmöglichkeiten werden anhand von Beispielen beschrieben.The optical manipulation of insect pests, together with other preventive measures, forms the basis for integrated crop protection systems. The manipulation of the visual perception makes it more difficult for insects to find their hosts and thus reduces the infestation rate. Particularly in the case of insects with high reproduction rates, the reduction in initial infestation can already be decisive for keeping below later damage thresholds. The basis for this lies in the visual ecology of insects and their visual perception and subsequent behaviour. The approaches to optical manipulation that emerge from this perception range from the use of contrast effects to coloured traps and the use of repellent materials. Developments in the field of light-emitting diodes have also made it possible to use narrow-band light for optical manipulation. Current methods of optical manipulation and their possible applications are described using examples

Arbeitstreffen: Kern- und Teilchenphysik, 4.-7. Oktober 1994, Pirna: Band I-IV

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