LearningMatters: Schlaue Schleimpilze
Für viele schwer erkrankte Menschen sind künstliche Organe die große Hoffnung. Doch leider funktioniert die Versorgung der Zellen darin mit Nährstoffen meist nur unzureichend, weil das Netzwerk an Blutgefäßen – anders als in natürlichen Organen – nicht selbst lernt, wie es sich optimal anpassen und ausgestalten muss.
Im Projekt LearningMatters (kurz für „Learning Matters! The physics of continual learning in biological and soft matter“) wollen Karen Alim und ihr Team grundlegend verstehen, wie Materie lernt, und das gelernte dann unter anderem den künstlichen Blutgefäßen beibringen. Dabei setzt sie auf die erstaunlichen Fähigkeiten der Schleimpilze. Diese einzelligen Lebewesen sind bekannt dafür, auch ohne ein Gehirn komplexe Probleme zu lösen, etwa den kürzesten Weg durch ein Labyrinth zu finden. Sie sollen Karen Alim dabei helfen, die physikalischen Prinzipien zu identifizieren, wie Informationen im Leben ohne Neuronen verbreitet, gespeichert und verarbeitet werden.
Karen Alims Vision ist es, eine Ära adaptiver Materie einzuleiten – Materie, die ihre Vergangenheit buchstäblich fühlt und aus ihr lernt. Ihre Forschung wurde bereits 2020 mit einem ERC Starting Grant gefördert. Sie ist Principal Investigator in der Forschungseinheit E (Von Planeten zur Darwinschen Evolution und zum Leben) des Exzellenzclusters ORIGINS und ist außerdem Mitglied des neu gegründeten Exzellenzclusters BioSysteM.
PIRATES: Innovation zum Nachweis Dunkler Materie
Nach heutigem Wissensstand besteht das Universum zu rund 25 Prozent aus Dunkler Materie, während die uns vertraute, sichtbare Materie nur etwa 5 Prozent ausmacht. Weltweit versuchen viele Experimente, die rätselhaften Teilchen der Dunklen Materie nachzuweisen. Eines dieser Experimente, DAMA/LIBRA, nimmt für sich in Anspruch, Dunkle Materie nachgewiesen zu haben. Allerdings fehlt bislang die Bestätigung durch unabhängige Experimente.
Im Projekt PIRATES (kurz für „Prospects In Rare-event-searches with Advanced Transition Edge Sensors“) wollen Karoline Schäffner und ihr Team mit dem COSINUS-Experiment im Gran-Sasso-Untergrundlabor die strittigen Ergebnisse überprüfen. Dafür verwenden sie das gleiche Detektormaterial wie das Original, arbeiten aber mit deutlich sensibleren supraleitenden Quantensensoren – die kontinuierlich weiterentwickelt und verbessert werden sollen. Ziel ist dabei, die Produktion solcher Sensoren zuverlässig und skalierbar zu gestalten, um in Zukunft große Sensormatrizen herstellen zu können. Zudem wird die Gruppe neuartige kristalline Materialien testen, die die Empfindlichkeit künftiger Detektoren deutlich erhöhen und damit bisherige Grenzen überwinden könnten.
Karoline Schäffner leitet seit 2019 eine Max-Planck-Forschungsgruppe zum Thema Dunkle Materie und ist Principal Investigator in der Forschungseinheit B (Teilchen und Kosmos) des Exzellenzclusters ORIGINS. Kürzlich erhielt sie ein Stipendium des Lise-Meitner-Exzellenzprogramms der Max-Planck-Gesellschaft. Seit Oktober 2025 ist sie zudem Professorin für Experimentelle Dunkle Materie und Neutrinos an der Technischen Universität München.
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Kontakt
Prof. Dr. Karen Alim
Technische Universität München
E-Mail: k.alim(at)tum.de
Prof. Dr. Karoline Schäffner
Max-Planck-Institut für Physik / Technische Universität München
E-Mail: karoline.schaeffner(at)mpp.mpg.de
