Biologische Physik und Morphogenese (Prof. Dr. Karen Alim)
Wie entstehen Muster und Form in einem Organismus? Die Morphogenese eines Organismus, die selbst-organisierte Entwicklung von Zellen zu einer funktionalen Einheit ist Grundlage des Lebens. Unser Ziel ist es, die physikalischen Prinzipien bei der Entwicklung von Organismen zu bestimmen. Unser Schwerpunkt liegt zur Zeit auf der Mechanik beim Pflanzenwachstum und wie Strömungen die Anpassung des netzwerk-formenden Schleimpilz Physarum polycephalum ermöglichen.
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Biomedizinische Physik (Prof. Dr. Stefan Luther)
Obwohl das Herzflimmern zu den Haupttodesursachen in den westlichen Industrienationen zählt, ist dieser Zustand noch nicht vollständig verstanden. Die Mitarbeiter der Max-Planck-Forschungsgruppe entwickeln deshalb mathematische Modelle, die das Herzflimmern beschreiben, und simulieren die Krankheit im Experiment. Zudem erforschen sie Behandlungsmethoden wie etwa einen neuartigen, gepulsten Defibrillator, der mit wenig Energie auskommt und somit für die Patienten deutlich schonender ist als herkömmliche Geräte.
Statistical physics of evolving systems (Dr. Armita Nourmohammad)
Darwinian evolution is an act of information processing: populations sense and measure the state of their environment and adapt by changing their configurations accordingly. Changes of the environment result in an irreversible out-of-equilibrium adaptive evolution, with a constant flow of information.  Our goal is to understand the biological limits of information processing in evolving populations. We study a wide range of biological systems, including rapid evolution of viruses such as HIV, somatic evolution of cellular populations in the adaptive immune system of vertebrates, and adaptive evolution of gene regulation. Although distinct in many of their biological characteristics, we aim to identify common features in their biophysical principles, and ultimately to devise a common framework for a predictive description their evolutionary dynamics.
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<span style="background-color: white;">Neural Systems Theory <span style="background-color: white;">(Dr. Viola Priesemann)</span><br /></span>
Wie kann das komplexe Netzwerk verknüpfter Neuronen Gedanken und Handlungen hervorbringen? Diese Frage erforscht die Gruppe von Viola Priesemann, indem sie Theorien aus der Informationsverarbeitung und der statistischen Physik mit massiv parallelen neuronalen Messdaten zusammenbringt.
Turbulenz, komplexe Strömungen und aktive Materie (Dr. Michael Wilczek)
Trotz ihrer Allgegenwärtigkeit in Natur und Technik fehlt uns bis heute ein vollständiges Verständnis turbulenter Strömungen. Aus Sicht der theoretischen Physik handelt es sich bei voll entwickelter Turbulenz um ein Paradebeispiel eines komplexen Nichtgleichgewichtssystems mit vielen stark wechselwirkenden Freiheitsgraden. Das Ziel der Forschungsgruppe ist es, zu unserem Verständnis turbulenter Strömungen im Rahmen von statistischen Theorien, Modellierung und numerischen Simulationen beizutragen. Neben der Untersuchung grundlegender Aspekte turbulenter Strömungen haben wir die Übertragung neuester theoretischer Konzepte auf angewandte Probleme wie atmosphärische Turbulenz und Windenergieerzeugung zum Ziel.
Theorie biologischer Flüssigkeiten <span>(Dr. David Zwicker)</span>

Im Gegensatz zu menschengemachten Maschinen bestehen Lebewesen zu einem großem Teil aus weichem, zum Teil flüssigem, Material. Wir analysieren die physikalischen Grundlagen der räumlichen und zeitlichen Organisation solcher weichen Materie mithilfe der statistischen Physik, der Theorie dynamischer Systeme, Hydrodynamik und Informationstheorie. Zum Beispiel untersuchen wir wie Flüssigkeitstropfen das Innere von biologischen Zellen strukturieren und wie Geruchsmoleküle beim Einatmen transportiert werden und somit den Geruchssinn beeinflussen.

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