Woraus besteht das Universum? Alles, was wir über diese große Frage wissen, bildet das sogenannte Standardmodell der Teilchenphysik. Es beschreibt die uns bekannten Elementarteilchen und die Wechselwirkungen zwischen ihnen. Unser Wissen ist aber begrenzt: Es gibt zahlreiche Hinweise auf eine Physik jenseits dieses Standardmodells, auf unbekannte Teilchen und Kräfte. 

Die weltweit wichtigste Forschungseinrichtung, die unser Wissen über die Bausteine der Materie vorantreibt, ist die Europäische Organisation für Kernforschung bei Genf, besser bekannt als Cern. Dort steht das größte wissenschaftliche Experiment der Erde: Im ringförmigen Teilchenbeschleuniger Large Hadron Collider (LHC), der einen Umfang von 26,7 Kilometern hat, lassen Forschende Teilchen mit Rekordenergie miteinander kollidieren. Der wichtigste Erfolg des LHC war der Nachweis des Higgs-Teilchens, das lange als das letzte fehlende Puzzlestück im Standardmodell der Teilchenphysik galt. 

Geht es nach den Forschenden am Cern, soll aber schon bald ein noch viel größeres Experiment den LHC in den Schatten stellen. Fast 100 Kilometer soll der Umfang des Teilchenbeschleunigers Future Circular Collider betragen. Welche Rätsel könnte man mit diesem gigantischen Instrument lösen? Was genau passiert in einem Teilchenbeschleuniger überhaupt? Und bergen Teilchenkollisionen mit derart hohen Energien auch Risiken? Darüber sprechen David Rennert und Tanja Traxler in der neuen Folge von "Rätsel der Wissenschaft" mit dem österreichischen Physiker Michael Benedikt, der am Cern die Machbarkeitsstudie zu dem vorgeschlagenen neuen Teilchenbeschleuniger leitet.

Noch erstreckt sich der Permafrost über gewaltige Areale der Erde. Etwa ein Fünftel der Landmassen auf der Nordhalbkugel weist solche langfristig gefrorenen Böden auf, die größten zusammenhängenden Permafrostgebiete liegen in Sibirien, Kanada und Alaska. Doch gerade die arktischen Breiten sind besonders stark vom Klimawandel betroffen, sie erwärmen sich viermal schneller als der Rest der Welt. Auch der Permafrost taut zunehmend auf – und mit ihm gefährliches Tiefkühlgut.

In den Böden schlummern gigantische Mengen an Kohlenstoff. Wird es wärmer, beginnen Mikroorganismen mit dem Abbau dieses Materials und produzieren dabei Treibhausgase. Je mehr die Temperaturen steigen, desto aktiver wird diese unterirdische Treibhausgasquelle – und kurbelt den Klimawandel noch weiter an. Der Permafrost droht aber nicht nur zu einem Kipppunkt im Klimawandel zu werden. Auch Krankheitserreger und Umweltgifte könnten aus den tauenden Böden entweichen: Uralte Viren, tödliche Bakterien und radioaktive Abfälle lagern dort ebenfalls. 

Wie groß ist die Klimagefahr des Permafrosts wirklich? Könnten jahrtausendealte Viren aus den Böden eine neue Pandemie auslösen? Welche Risiken gibt es für die Umwelt und die lokale Bevölkerung? Darüber sprechen David Rennert und Tanja Traxler mit dem Ökosystemforscher Andreas Richter und dem Virologen Florian Krammer in der neuen Folge von "Rätsel der Wissenschaft".

Noch vor wenigen Jahrzehnten war kein einziger Planet außerhalb des Sonnensystems bekannt, inzwischen haben Forschende schon tausende Exoplaneten entdeckt, die um ferne Sterne kreisen. Praktisch täglich kommen neue Funde dazu. Astronominnen und Astronomen gehen heute davon aus, dass es im Universum mehr Planeten als Sterne gibt. Die lange Liste der bisherigen Entdeckungen zeigt eine überraschend große Vielfalt und beinhaltet auch Planetentypen, die wir aus dem Sonnensystem gar nicht kennen: heiße Gasplaneten etwa, die ihren Stern extrem eng umkreisen, Welten, die durch die Gravitation ihres Sterns völlig verformt wurden, und sogar Planeten, die aus ihrer Bahn geschleudert wurden und ganz allein durch das Universum rasen.

Eine zweite Erde wurde bisher nicht gefunden. Zwar kennt man bereits etliche interessante Planeten, die sich in der sogenannten habitablen Zone ihres Sterns befinden. So nennt man jenen Bereich, in dem flüssiges Wasser auf der Oberfläche möglich wäre – eine Grundvoraussetzung für Leben, wie wir es kennen. Allerdings gibt es noch viele andere Bedingungen, die für Lebensfreundlichkeit nach irdischen Maßstäben ausschlaggebend sind.

Wie stehen die Chancen, dass wir einen Erdzwilling finden? Ließe sich nachweisen, ob dort Leben existiert? Und welche neuen Instrumente könnten die Erforschung ferner Planeten schon in naher Zukunft revolutionieren? Darüber sprechen David Rennert und Tanja Traxler mit den Exoplanetenforschern Monika Lendl und Luca Fossati in der aktuellen Folge von "Rätsel der Wissenschaft".

Unsere Vorstellung von den Neandertalern hat sich in den vergangenen Jahrzehnten stark gewandelt. Die vermeintlich tumben Höhlenmenschen, so zeigen immer mehr Funde, standen dem modernen Menschen in vielerlei Hinsicht in nichts nach. Homo neanderthalensis beherrschte das Feuer, stellte Werkzeuge und Schmuck her, bestattete seine Toten und betätigte sich auch künstlerisch. Genetische Analysen zeigen inzwischen auch: Als Homo sapiens aus Afrika nach Eurasien kam und dort vor mehr als 40.000 Jahren auf Neandertaler traf, wurde es mitunter intim. Sie konkurrierten nicht nur miteinander, sondern zeugten auch gemeinsamen Nachwuchs.

Das Ergebnis dieser Techtelmechtel tragen die meisten heute lebenden Menschen nach wie vor in sich. Das Erbgut von Europäerinnen und Europäern etwa besteht im Schnitt aus ein bis zwei Prozent Neandertaler-DNA. Wie beeinflussen uns diese Urmenschen-Gene heute? Wie lässt sich das Erbgut ausgestorbener Arten überhaupt untersuchen? Und was hat die genetische Forschung über die Neandertaler bisher enthüllt? Darüber sprechen Tanja Traxler und David Rennert mit der STANDARD-Wissenschaftsredakteurin Julia Sica in der aktuellen Folge von "Rätsel der Wissenschaft".

Vögel galten lange als rein instinktgesteuerte Tiere, doch dieses Bild hat sich in den vergangenen Jahrzehnten gewaltig verändert. Insbesondere Rabenvögel sind in den Fokus der Forschung gerückt: Die Tiere sind nicht nur äußerst geschickt und kreativ beim Lösen von Problemen und verwenden mitunter sogar Werkzeuge. Sie verfügen auch über eine enorme soziale Intelligenz, die in vieler Hinsicht an uns Menschen erinnert: Sie sind nachtragend, können sich in andere hineinversetzen, Handlungen im Voraus planen und, wenn es um eigene Vorteile geht, ihre Artgenossen nach Strich und Faden betrügen. 

Die kognitiven Leistungen von Raben und Krähen sind auch deshalb faszinierend, weil ihre Gehirne völlig anders aufgebaut sind als die von Säugetieren. Was diese Vögel so besonders macht, welche Tricks sie auf Lager haben und weshalb man sich eher nicht mit ihnen anlegen sollte, besprechen David Rennert und Tanja Traxler mit dem Rabenforscher Thomas Bugnyar in der neuen Folge von "Rätsel der Wissenschaft".

Der Rekord liegt bei 122 Jahren: So alt wurde die 1997 verstorbene Französin Jeanne Calment, sie gilt als ältester dokumentierter Mensch, der je gelebt hat. Das dürfte sich aber ändern. Denn einerseits steigt die Zahl der über 100-Jährigen stetig an: Erreichten in den 1960er-Jahren weltweit rund 20.000 Menschen ein Alter jenseits der 100, waren es im Jahr 2020 schon immerhin mehr als 570.000, der Großteil davon Frauen. Zum anderen deuten einige Studien darauf hin, dass eine mögliche Höchstgrenze der menschlichen Lebensdauer noch nicht erreicht ist.

In den vergangenen 150 Jahren hat sich die Lebenserwartung in etwa verdoppelt. Das ist vor allem besserer Ernährungssicherheit und medizinischen Fortschritten zu verdanken. Wie geht es weiter? Jüngste Ergebnisse der Langlebigkeitsforschung verbessern unser Wissen immer weiter, welche Faktoren ein langes und gesundes Leben begünstigen. Welche Rolle die Gene spielen, welche Wirkstoffe im Fokus der Altersforschung stehen und was wir selbst tun können, um unsere Chancen auf ein hohes Alter zu erhöhen, besprechen David Rennert und Tanja Traxler in der neuen Folge von "Rätsel der Wissenschaft".

Die Corona-Pandemie erwies sich im Rückblick als Brennglas für ein Problem, das schon lange schwelte: Das Vertrauen vieler Menschen in Wissenschaft und Medizin ist gering, das Interesse an "alternativen Zugängen" groß. Wissenschaftlichen Fakten steht eine Vielzahl an Behauptungen, Verschwörungsmythen oder Heilsversprechen gegenüber, egal ob es um Impfungen gegen gefährliche Infektionskrankheiten geht oder um die Existenz des Klimawandels. Nicht selten geht es dabei auch um viel Geld. "Alternativmedizinische" Angebote wie die Homöopathie haben sich trotz ihrer Wirkungslosigkeit zu einem Milliardengeschäft entwickelt.

Wie kommt es, dass sich Menschen von der evidenzbasierten Medizin abwenden und stattdessen auf Methoden setzen, für deren Erfolg es keine Belege gibt? Weshalb sind auch rationale Menschen manchmal abergläubisch? Lässt sich Religion mit Wissenschaft vereinbaren, und wie kann man Wissenschaft überhaupt von Pseudowissenschaft unterscheiden? Diese großen Fragen besprechen Tanja Traxler und David Rennert in der neuen Folge von "Rätsel der Wissenschaft" mit dem STANDARD-Wissenschaftsredakteur Martin Stepanek, dem Epidemiologen Gerald Gartlehner und dem Wissenschaftsphilosophen Lee McIntyre.

Methan ist nach Kohlendioxid das größte Klimaproblem. Das Treibhausgas verschwindet zwar viel schneller wieder aus der Atmosphäre als CO2, weshalb es auf lange Sicht eine weitaus geringere Rolle bei der Erderhitzung spielt. Kurzfristig ist es aber viel klimaschädlicher. Etwa 45 Prozent der bisherigen Erderwärmung von 1,11 Grad Celsius seit Beginn des industriellen Zeitalters gehen auf das Konto von Methan.

Das Treibhausgas entsteht überall, wo Biomasse unter Luftabschluss verrottet. Das passiert sowohl durch natürliche Prozesse als auch durch menschliche Aktivitäten: Methan entweicht aus Sümpfen, Feuchtgebieten und tauenden Permafrostböden. Noch stärker fallen aber die Landwirtschaft, die Nutzung fossiler Brennstoffe und Mülldeponien ins Gewicht, rund 60 Prozent der Emissionen gehen Schätzungen zufolge auf den Menschen zurück. Hier gibt es großes Einsparungspotenzial.

Doch obwohl es inzwischen deutliche Bemühungen gibt, den Methanausstoß zu senken, nimmt die Methankonzentration in der Erdatmosphäre weiter zu, seit einigen Jahren steigen die Emissionen sogar immer schneller. Was steckt hinter diesem plötzlichen Anstieg? Welche Folgen hat das für das Klima und was können wir tun, um die Klimagefahr von Methan zu entschärfen? Das besprechen David Rennert und Tanja Traxler in der neuen Folge von "Rätsel der Wissenschaft" mit dem britischen Atmosphärenforscher Euan Nisbet, der sich seit Jahrzehnten mit dem Treibhausgas beschäftigt.

Tiefkühlpizza, Fastfood und Süßigkeiten sind nicht gesund – das wird wohl niemanden überraschen. Sie beinhalten viel Fett und Zucker und liefern gleichzeitig nur wenig gesunde Nährstoffe. Doch sind die Inhaltsstoffe von Nahrungsmitteln allein dafür verantwortlich, wie sich unsere Ernährung auf die Gesundheit auswirkt? Darüber ist in den Ernährungswissenschaften eine Diskussion entbrannt, in deren Zentrum eine große Palette an Produkten steht: sogenannte hochverarbeitete Lebensmittel.
Darunter fällt nicht nur das allermeiste, was gemeinhin als Junkfood gilt. Auch viele vorgeblich natürliche Bioprodukte oder fettreduzierte Lebensmittel, die als besonders gesund angepriesen werden, sind oft stark verarbeitet. Forschende sehen in der allgegenwärtigen Verfügbarkeit solcher Lebensmittel eine mögliche Ursache für die rasante Zunahme von Adipositas und anderen Krankheiten wie Diabetes, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und verschiedenen Krebsarten.
Manche Fachleute orten die Wurzel des Übels nicht allein bei den Inhaltsstoffen dieser Lebensmittel, sondern schreiben ihrem Herstellungsprozess selbst eine schädliche Wirkung zu. Doch reicht die Datenlage für diese gewagte These wirklich aus? Was genau bedeutet "hochverarbeitet" überhaupt, und welche Produkte stehen dabei besonders im Fokus? Darüber sprechen Tanja Traxler und David Rennert in der neuen Folge von "Rätsel der Wissenschaft".

Inzwischen wissen wir einiges darüber, wie alles begonnen hat: Unser Universum entstand mit dem Big Bang vor 13,8 Milliarden Jahren, seitdem dehnt sich der Kosmos immer weiter aus. Mithilfe von astronomischen Daten zu fernen Sternen und Galaxien lässt sich die Entwicklung des jungen Universums immer detailliert nachvollziehen, neue Instrumente wie das James-Webb-Weltraumteleskop ermöglichen faszinierende Blicke in die Frühzeit des Kosmos. Wohin aber geht die Reise?

Noch ist nicht entschieden, welche ultimative Zukunft dem Universum blüht. Aus den Beobachtungsdaten und dem Standardmodell der Kosmologie lassen sich aber eine ganze Reihe von Möglichkeiten ableiten. Die denkbaren Endzeitszenarien sind ungemütlich bis haarsträubend: Dem Universum könnte zum Beispiel ein langsames Einfrieren in zunehmender Finsternis drohen, es könnten aber auch alle Strukturen des Kosmos unter dem Einfluss einer mysteriösen Energie zerreißen, von den größten Galaxien bis zu den kleinsten Molekülen.

Es ginge aber sogar noch dramatischer, wenn etwa das Vakuum im Weltall kollabiert. Wie genau das ultimative Ende von allem aussehen könnte und was das für uns Erdenbewohner bedeutet, besprechen David Rennert und Tanja Traxler in der neuen Folge von "Rätsel der Wissenschaft".