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Die Arbeit behandelt die Messung von Photonen mit Teilchendetektoren, die auf digitalen Silizium-Pixelsensoren basieren. Diskutiert werden zwei wesentliche Schritte in den Upgrade-Programmen des ALICE-Experiments am CERN-LHC:
1. FOCAL-Detektor-Upgrade (2027): Untersuchung der Detektorantwort des elektromagnetischen Pixel-Kalorimeters EPICAL-2 und der Form elektromagnetischer Schauer durch Teststrahl-Messungen und Monte Carlo Simulationen.
2. ALICE 3-Upgrade (2035): Simulationsstudien zum Untergrund in der Messung von Photonen mit sehr kleinem Transversalimpuls.
Teil 1: Performance des elektromagnetischen Pixel-Kalorimeters EPICAL-2
Detektordesign und Testmessungen: EPICAL-2, ein SiW-Sandwich-Design-Kalorimeter mit ALPIDE Sensoren, besitzt eine Tiefe von ca. 20 Strahlungslängen und etwa 25 Millionen Pixel. Testmessungen wurden an der Universität Utrecht (kosmische Myonen) sowie am DESY und CERN-SPS (Elektronen) durchgeführt.
Simulation und Validierung: Das EPICAL-2 wird im Simulationspaket Allpix2 implementiert, um die Testmessungen zu validieren und das Detektorverhalten zu untersuchen. Systematische Variationen bestätigen die Stabilität und Reproduzierbarkeit der Simulation.
Datenaufbereitung und Schauerprofile: Im Rahmen der Datenanalyse werden fehlerhafte Pixel ausgeschlossen, Pixel-Treffer zu Clustern gruppiert, Chips kalibriert und der Strahlwinkel korrigiert. Das longitudinale Profil elektromagnetischer Schauer zeigt, dass das Schauermaximum in der Simulation etwas tiefer liegt als in den Testdaten, was auf zusätzliches Material oder eine unvollständige Beschreibung der Schauerentwicklung in der Simulation zurückzuführen sein könnte. Das laterale Profil zeigt, dass eine Schauertrennung im Millimeter-Bereich möglich ist.
Energieantwort und -auflösung: Die nicht-lineare Energieantwort wird sowohl in Testdaten als auch in Simulationen beobachtet. Die Energieauflösung des EPICAL-2 für Cluster ist besser als für Pixeltreffer und vergleichbar mit dem analogen CALICE-Prototypen. Simulationen ohne Strahlenergie-Fluktuationen zeigen eine bessere Energieauflösung als in den Testdaten.
Teil 2: Untergrund in der Messung von Photonen in ALICE 3
Simulationssetup: Die ALICE 3-Detektorgeometrie wird in GEANT4 implementiert, um den Untergrund in der Messung weicher Photonen zu untersuchen. Simulationen mit PYTHIA und GEANT4 zeigen, dass der Untergrund hauptsächlich aus Zerfallsphotonen und Photonen aus externer Bremsstrahlung besteht.
Ergebnisse der Untergrundstudien: Der Untergrund durch Photonen aus externer Bremsstrahlung dominiert und liegt im Akzeptanzbereich des FCT um einen Faktor von 5 bis 10 über dem theoretischen Signal weicher Photonen. In der Simulation wird das Material zu 8%—14% X0 in ALICE 3 bestimmt, wobei bereits bei 5% X0 der Untergrund genauso stark ist wie das erwartete Signal.
Möglichkeiten zur Untergrundreduzierung: Untersuchungen zeigen, dass ein Elektron-Veto das Signal-zu-Untergrund-Verhältnis um den Faktor 30 verbessern und eine Materialreduktion durch ein optimiertes Strahlrohr um den Faktor 7.
Die Ergebnisse des ersten Teils dieser Arbeit demonstrieren insgesamt die gute Performance des EPICAL-2 in Bezug auf die Energiemessung und die Bestimmung der Schauerform. Darüber hinaus unterstützen sie den Einsatz digitaler Kalorimeter im FOCAL-Upgrade des ALICE-Experiments und zeigen das Potenzial der digitalen Kalorimetertechnologie für zukünftige Hochenergiephysik-Experimente.
Die Ergebnisse des zweiten Teils dieser Arbeit liefern einen wesentliche Beitrag zum geplanten ALICE 3-Upgrade. Weiterhin veranschaulichen sie, wie ein Elektron-Veto und die Reduzierung des Materials zusammen eine vielversprechende Messstrategie bilden können.
Kinder und Jugendliche beschäftigen sich gerne mit audiovisuellen, auditiven und interaktiven Medien. Das Buch gerät im Mediengeflecht zunehmend in den Hintergrund. Um für die junge Zielgruppe attraktiv zu sein, setzen Verlage auf Bücher, die Themen, Geschichten und Darstellungsweisen aus anderen Medien aufgreifen. Dazu gehören auch die sogenannten Medienbegleitbücher, die in Bezug zu einem Film, einer Serie, einem Hörspiel oder einem digitalen Spiel stehen. Diese Bücher ermöglichen Kindern aufgrund der bereits bekannten Geschichten, Charaktere und Dialoge einen erleichterten Zugang zu Literatur und locken mit besonderen Gratifikationen, die vorlagenfreie Bücher nicht zu bieten haben. Daher sind sie als Lesestoffe auch für die Leseförderung interessant.
Diese Arbeit untersucht daher, welche Stellung Medienbegleitbücher im Kinder- und Jugendbuchmarkt sowie in der Leseförderung haben. Im ersten Teil liegt der Fokus auf der Produktion und Distribution von Begleitbüchern. Mithilfe einer Recherche im Katalog der Deutschen Nationalbibliothek wurden das Marktangebot erarbeitet und Rückschlüsse auf die Entwicklung des Genres gezogen. Jahresbestsellerlisten des Buchreport geben einen Eindruck vom Verkauf der Bücher. Forschungsliteratur zum Thema Lizenzen und Kommunikationspolitik in Verlagen ergänzt den Marktüberblick durch die Perspektive von Handel und Herstellung.
Im folgenden Kapitel werden unter Zuhilfenahme von Forschungsliteratur und Studien die Potenziale der Begleitbücher geschildert. Rezensionen und Bewertungen zu Medienbegleitbüchern auf LovelyBooks und Amazon geben Aufschluss über die Einstellung der Leser*innen und Beiträge in Zeitschriften der Kinder- und Jugendliteratur zeigen die Meinung der Vermittler*innen zu Begleitbüchern.
Der letzte Abschnitt der Arbeit beschäftigt sich mit dem Einsatz der Medienbegleitbücher in der Leseförderung. Stellvertretend für Angebote in der Familie und in Kindertagesstätten wurde die Arbeit der Stiftung Lesen Mainz betrachtet. Eine Analyse der Angebote und ein Experten-Interview geben nähere Einblicke in die Einbindung von Medienbegleitbüchern. Die Didaktik-Forschung gibt Auskunft über die Integration von Medienbegleitbüchern und Medienverbünden in den Unterricht. Im Bereich der außerschulischen Leseförderung wurde der Einsatz von Medienbegleitbüchern in den Lesestunden von Mentor e.V. Mainz mit einer Online-Umfrage unter den Mentor*innen untersucht. Der Katalog der Anna Seghers Bücherei Mainz zeigt das Angebot an Medienbegleitbüchern in Büchereien auf. Der Instagram-Account der Bücherei lässt Rückschlüsse über den Einsatz von Begleitbüchern in Aktionen zu.
Zusammenfassend konnte festgehalten werden, dass Medienbegleitbücher ein wichtiges Segment des Kinder- und Jugendbuchmarktes darstellen, hohe Umsätze generieren können und für den Handel von Bedeutung sind. Aufgrund des vielfältigen Angebots und der verschiedenen Vertriebswege können viele Zielgruppen angesprochen und erreicht sowie Barrieren zum Medium Buch abgebaut werden. Obwohl die Erfahrungen von Familienangehörigen und Mentor*innen belegen, dass sich Begleitbücher positiv auf die Lesemotivation und das Leseverhalten von Kindern und Jugendlichen auswirken können, werden sie in der Leseförderung bislang eher am Rande berücksichtigt. Sie werden zwar empfohlen, aber Konzepte für und Evaluationen von Projekten fehlen. Die Potenziale der Medienbegleitbücher und ihrer Medienverbünde werden daher nicht ausgeschöpft. Medienbegleitbücher sollten zunehmend in den Fokus gerückt und als Chance wahrgenommen werden, Heranwachsende für Bücher zu begeistern und ihre Lesefreude zu wecken.
We compute the critical exponents of the O(N) model within the Functional Renormalization Group (FRG) approach. We use recent advances which are based on the observation that the FRG flow equation can be put into the form of an advection-diffusion equation. This allows to employ well-tested hydrodynamical algorithms for its solution. In this study we work in the local potential approximation (LPA) for the effective average action and put special emphasis on estimating the various sources of errors. Our results complement previous results for the critical exponents obtained within the FRG approach in LPA. Despite the limitations imposed by restricting the discussion to the LPA, the results compare favorably with those obtained via other methods.
We compute the critical exponents of the O(N) model within the Functional Renormalization Group (FRG) approach. We use recent advances which are based on the observation that the FRG flow equation can be put into the form of an advection-diffusion equation. This allows to employ well-tested hydrodynamical algorithms for its solution. In this study we work in the local potential approximation (LPA) for the effective average action and put special emphasis on estimating the various sources of errors. Our results complement previous results for the critical exponents obtained within the FRG approach in LPA. Despite the limitations imposed by restricting the discussion to the LPA, the results compare favorably with those obtained via other methods.
We reanalyze some critical exponents of the 𝑂(𝑁) model within the functional renormalization group (FRG) approach in the local potential approximation (LPA). We use recent advances which are based on the observation that the FRG flow equation in LPA can be put into the form of an advection-diffusion equation. This allows to employ well-tested hydrodynamical algorithms for its solution to better estimate various sources of errors. Our results complement previous results for the critical exponents obtained within the FRG approach in LPA and compare favorably with those obtained via other methods.
Highlights
• We propose a framework to address landscape effects on ecosystem services.
• We expect ecosystem service flows to be modulated by the amount and configuration of supply and demand areas.
• We stress the role of neutral areas in facilitating or hindering ecosystem service flows.
• Supply/demand ratios, spatial overlap, and ES characteristics need to be accounted for when assessing flows.
• We propose a research agenda with challenges to couple the effects of landscape configuration on ES flow.
Abstract
Despite advances in understanding the effects of landscape structure on ecosystem services (ES), many challenges related to these complex spatial interactions remain. In particular, the integration of landscape effects on different components of the service provision chain (supply, demand, and flow) remains poorly understood and conceptualized. Here we propose a theoretical framework to further explore how the spatial flow of ES can vary according to landscape structure (i.e. composition and configuration) emphasizing the role played by the configuration of supply, demand, and neutral areas, as well as individual characteristics of ES (e.g., service rivalry). For this, we expand the discussion on how landscape changes can affect ES flows and propose a theoretical representation of ES flows variation led by different supply-demand ratios. Additionally, we expand this discussion by integrating the potential effects of neutral areas in the landscape as well as of supply/demand spatial overlap. This novel approach links the spatial arrangement (e.g. fragmentation, network complexity, matrix resistance) usually captured by landscape metrics, and ratios of ES supply and demand areas to potential effects on spatial flows of ES. We discuss the application of this model using widely studied ES, such as pollination, pest control by natural enemies, and microclimate regulation. Finally, we propose a research agenda to connect the presented ideas with other prominent research topics that must be further developed to support landscape management targeting ES provision. The prominence of ES science calls for contributions such as this to give the scientific community the opportunity to reflect on the underlying mechanisms of ES and avoid oversimplified spatial assessments.
Die radikale Prostatektomie (RP) stellt neben der Radiatio der Prostata den Goldstandard der Lokaltherapie des lokalisierten Prostatakarzinoms (PCa) dar. Neben der Erzielung einer postoperativen Tumorfreiheit (onkologisches Ergebnis), spielen die postoperativen, funktionellen Ergebnisse (z.B. Erektionsfähigkeit, Urin-Kontinenz) nach RP für die Patienten eine zentrale Rolle. Hierbei ist vor allem die (Wieder-) Erlangung der postoperativen Kontinenz hervorzuheben, da das Ausbleiben mit einem substantiellem Verlust der Lebensqualität einhergeht und eine deutliche Einschränkung im Alltag darstellt. Verschiedene Tumor- und Patientencharakteristika (pathologisches Tumorstadium, Body Mass Index [BMI], Alter, Prostatavolumen) wurden in vorangegangenen Publikationen als Faktoren identifiziert, die Einflüsse auf die Wiedererlangung der Kontinenz nach RP haben. Interessanterweise jedoch, wurde der Einfluss von Diabetes Mellitus auf die Kontinenz-Rate zum jetzigen Stand nur unzureichend und teils mit widersprüchlichen Ergebnissen untersucht. In Anbetracht der vorbekannten protrahierten Wundheilungsverläufe sowie Mikrozirkulationsstörungen und Neuropathie bei Diabetes mellitus Patienten, hat die jetzige Studie deshalb untersucht, ob das Vorliegen von Diabetes Mellitus einen Einfluss auf die postoperative Früh-Kontinenz bei PCa-Patienten hat, die eine RP erhalten haben.
Nach Vorliegen des Ethikkomitee-Beschluss erfolgte mit Hilfe der RP-Datenbank der Klinik für Urologie, Johann Wolfgang-Goethe-Universität die Patientenidentifizierung im Zeitraum von 2018 bis 2021. Hierbei wurden Patienten in die Studienkohorte eingeschlossen bei denen Informationen bezüglich der Früh-Kontinenz (30-90 Tage postoperativ) vorlagen. Kontinenz wurde definiert als die Verwendung von keiner bzw. einer Sicherheitsvorlage innerhalb eines Zeitraums von 24 Stunden. Neben Auswertung der Kontinenz-Raten hinsichtlich des Diabetes Mellitus Status, erfolgte die Zuhilfenahme von uni- und multivariablen logistische Regressionsanalysen um den Effekt von Diabetes Mellitus auf die Kontinenz zu untersuchen. Kovariablen beinhalteten das pathologisches Tumorstadium, BMI, Alter, OP-Verfahren und Durchführung einer Nerv-Erhaltung.
Innerhalb der Studienkohorte (n=142) lag eine Diabetes Mellitus Erkrankung bei 15 Patienten (11%) vor. Mit Ausnahme eines höheren BMI (Median: 28.6 vs 26.5 m2/kg; p=0.005) bei Diabetes Mellitus Patienten, bestanden keine signifikanten Unterschiede hinsichtlich Patienten und Tumorcharakteristika zwischen den beiden Gruppen (p>0.05). Die Früh-Kontinenz Rate war bei Diabetes Mellitus Patienten geringer im Vergleich zu der restlichen Studienkohorte (33 vs 63%; p=0.03). Dieser Unterschied spiegelte sich ebenfalls in der univariablen logistischen Regressionsanalyse wider, in der Diabetes Mellitus einen signifikanten Einfluss auf die Früh-Kontinenz aufwies (Odds Ratio [OR]: 0.29, 95%-KI [95%-Konfidenz Interval]: 0.09-0.99; p=0.03). Der signifikante Einfluss von Diabetes Mellitus blieb ebenfalls in der multivariablen logistischen Regressionsanalyse fortbestehen, nachdem weitere Kovariablen berücksichtigt wurden (OR: 0.26; 95%-KI: 0.07-0.86; p=0.03). Unter Berücksichtigung der Limitationen der vorliegenden Studie (retrospektives Studiendesign, limitierte Fallzahl) lassen die Ergebnisse darauf schließen, dass das Vorliegen einer Diabetes Mellitus Erkrankung einen negativen Einfluss auf die Wiedererlangung der Kontinenz zu einem frühen Zeitpunkt nach RP hat. Die vorliegenden Ergebnisse haben für den klinischen Alltag wichtige Implikationen. Im Rahmen der Aufklärung vor RP kann der Patient bezüglich seines individuellen Risikos einer verlängerten postoperativen Inkontinenz entsprechend aufgeklärt werden, um somit die Erwartungshaltung des Patienten realitätsgetreu zu adressieren. Betrachtet man den postoperativen Verlauf, legen die vorliegenden Ergebnisse nahe, dass Diabetes mellitus Patienten aufgrund Ihrer geringeren Früh-Kontinenz Rate von einer intensivierte Beckenboden-Training zur Wiedererlangung der Kontinenz besonders profitieren könnten.
Auf der Grundlage dieser Studie sollten multizentrische Studien mit einer umfangreicheren Kohortengröße erfolgen und den Einfluss von Diabetes Mellitus nicht nur auf die Früh-Kontinenz, sondern ebenfalls auf die langfristige Kontinenz (>12 Monate) zu untersuchen
In almost all parts of the world the industrialisation grows continuously and thus, the chemical pollution of natural waters has become a major public concern. A major consequence and one of the key environmental problems we are facing today is the increasing contamination of freshwater systems with chemicals. The chemicals are detected in wastewater, surface (river) water, ground water and drinking water ubiquitously in natural waters and not only in industrialised areas. The main point sources for water pollution and the release of these synthetic organic substances of human origin, so called micropollutants (MPs), are wastewater treatment plants (WWTPs). These MPs such as pharmaceuticals, personal care products, disinfectant chemicals, chemicals used in the industry and in households, contraceptives, hormones, food additives, artificial sweeteners, pesticides, biocides, and many emerging contaminants are only incompletely removed by the existing conventional wastewater treatment technologies. The MPs end up in the water cycle and have adverse effects on wildlife aquatic ecosystems and human health even at very low concentrations. Therefore, advanced wastewater treatment (AWWT) technologies, such as ozonation, treatment with activated carbon, biofiltration, membrane bioreactors (MBRs) or exposure to ultraviolet light are investigated as options to upgrade conventional WWTPs. However, several studies show that especially the ozonation of wastewater generates diverse transformation products (TPs) with unknown properties. These TPs could be more toxic than the mother compound. Thus, a post-treatment after the ozonation process is required.
The present thesis was part of the BMBF-funded TransRisk project dealing with “the characterisation, communication, and minimisation of risks of emerging pollutants and pathogens in the water cycle”. One main objective was the investigation of conventional treated wastewater after a full-scale ozonation with four post-treatments (each non-aerated and aerated granular activated carbon (GAC) filtration and biofiltration) in comparison to a MBR treatment of raw (untreated) wastewater separately and in combination with an additional ozonation on a pilot WWTP. For this purpose, the wastewater samples were characterised with a comprehensive battery of in vitro and in vivo bioassays. The in vitro bioassays were performed to detect endocrine activities (such as (anti)estrogenic and (anti)androgenic activities), genotoxicity, and mutagenicity. The results showed a decreased estrogenic activity due to the conventional wastewater treatment as well as the ozonation, but a distinct increase of the anti-estrogenic activity and the mutagenicity in the ozonated wastewater, possibly caused by new formed TPs, that were reduced after the post-treatments whereas the GAC filtration performed better than the biofiltration. The in vivo bioassays included for example the impact of the wastewater on mortality, reproduction, development, and energy reserves of the test organisms. The in vivo on-site tests with the mudsnail Potamopyrgus antipodarum and with the amphipod Gammarus fossarum indicated a major impact of conventional treated wastewater, ozonated wastewater, and MBR treated wastewater. The flow channel experiments in the laboratory with Gammarus pulex pointed to a serious impact of an estrogenic effluent on life-history traits of the amphipod. Finally, an ozonation of the wastewater with subsequent GAC filtration represented the most promising option. In addition, chemical analyses of 40 selected MPs, so called tracer substances, performed in parallel to the in vitro and in vivo bioassays underlined this assumption.
A second main objective was the optimisation of the preparation of water and wastewater samples for ecotoxicological in vitro bioassays because common sample preparation techniques are predominantly adapted for chemical analyses. Therefore, the impact of sample filtration, long-term acidification with following neutralisation as well as the enrichment with solid phase extraction (SPE) in combination with short-term acidification were investigated using amongst others raw (untreated) wastewater, hospital wastewater, conventional treated and ozonated wastewater, surface water, and ground water. Overall, eleven in vitro bioassays were performed for the detection of endocrine activities, genotoxicity, and mutagenicity. The results show that sample filtration and acidification/neutralisation significantly affected the outcome of the bioassays especially the anti-estrogenic activity and the mutagenicity whereas the sample filtration had a minor impact than the acidification. Thus, the testing of untreated (waste)water samples is advisable because the sample is minimally processed. Furthermore, the SPE extracts showed in parts high cytotoxic effects whereby no conclusions on the results of the bioassays were possible. However, the enrichment of endocrine activity and mutagenicity was predominantly effective but depended on the used SPE cartridge and the pH value of the (waste)water samples. Based on the results the use of a Telos C18/ENV cartridge and an acidified sample is recommendable. In the end, there is a need to optimise the sample preparation for in vitro bioassays to reach their maximum outcome for the best possible assessment of the water quality.