Physikalisches Modell bestätigt Strategie des Social Distancing in der Pandemie

Münster – Physiker der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster (WWU) haben in Modellversuchen das Konzept des „Social Distancing“ bestätigt, also des Abstandhaltens um Ansteckungen zu vermeiden.

Dafür haben die Wissenschaftler um Michael te Vrugt, Jens Bickmann und Raphael Wittkowski vom Institut für Theoretische Physik und dem Center for Soft Nanoscience der Universität ein neues Modell zur Ausbreitung von ansteckenden Krankheiten entwickelt. Dabei nutzen die Physiker unter anderem die „dynamische Dichtefunktionaltheorie“, eine in den 1990er-Jahren entwickelte Methode, welche die Beschreibung von wechselwir­kenden Teilchen ermöglicht.

Zu Beginn der Coronapandemie kam ihnen die Idee, dass die gleiche Methode zur Beschreibung der Ausbreitung von Krankheiten hilfreich sein könnte. Ihre Arbeit ist in der Fachzeitschrift Nature Communications erschienen (DOI: 10.1038/s41467-020-19024-0).

„Menschen, die Social Distancing betreiben – die also versuchen, Abstand voneinander zu halten – kann man sich im Prinzip wie Teilchen vorstellen, die sich gegenseitig abstoßen, weil sie zum Beispiel die gleiche elektrische Ladung haben“ erklärt Erstautor Michael te Vrugt. „Also kann man Theorien, die abstoßende Teilchen beschreiben, viel­leicht auch auf voneinander Abstand haltenden Menschen anwenden“, so der Wissen­schaftler.

Die Stärke der abstoßenden Wechselwirkung im Modell beschreibt das Ausmaß des Social Distancing. „Dadurch kann man mithilfe der Theorie auch die Auswirkungen von Social Distancing testen, indem man eine Epidemie mit verschiedenen Werten der Parameter, die die Stärke der Wechselwirkung beschreiben, simuliert“, erläutert der Studienleiter Raphael Wittkowski.

Die Simulationen zeigten in der Folge, dass die Infektionszahlen im Modellversuch durch Social Distancing deutlich sinken. Das Modell zeigte den gewünschten „Flatten-The-Curve-Effekt“, bei dem die Kurve, die den zeitlichen Verlauf der Anzahl der Erkrankten beschreibt, als eine Folge des Abstand-Haltens deutlich flacher wird.

„Unsere Ergebnisse sind für die Kontrolle von Pandemien von großem Interesse, da die Auswirkungen der sozialen Distanzierung und die Eigenschaften der Krankheit getrennt untersucht werden können“, berichten die Wissenschaftler.

hil