Subatomares Katastrophenszenario
Simulation als Mittler zwischen Fundamentaltheorie und Experiment
Wir berichten in dieser Sendung über Forschungen zum gewaltigen Phasenübergang, in dem das nach dem Urknall entstandene Quark-Gluon-Plasma in die atomare Materie überging. Theoretische Physiker wie Hannah Petersen versuchen, diese physikalischen Vorgänge am Anfang des Universums in dynamischen Modellen abzubilden. Sie dienen auch dazu, die Theorie mit den Beobachtungen in Teilchenbeschleunigern zu überprüfen.
Link-Empfehlungen der Redaktion zu weiterführenden Informationen:
– mehr über die Erforschung des Quark-Gluon-Plasmas im Projekt ALICE im CERN – hier
– zur Forschungsgruppe von Hannah Petersen am FIAS – hier
– Infos zum Projekt FAIR in der Gesellschaft für Schwerionenforschung GSI – hier
Mehr zum Inhalt des Videos:
Etwa eine Mikrosekunde nach dem Urknall hat sich nach heute gängiger Meinung von Kosmologen das sogenannte Quark-Gluon-Plasma gebildet. Aus ihm entstand erst später in einem universalen Phasenübergang die atomare Materie, wie wir sie heute kennen. Heute kommen Quarks und Gluonen in Protonen und Neutronen nur als sogenanntes Komposit vor. Will man Quarks und Gluonen für experimentelle Studien der Vorgänge am Anfang des Universums im Teilchenlabor trennen, dann müssen extreme Energien aufgewandt werden. Teilchenphysiker bringen dafür Schwerionen auf nahezu Lichtgeschwindigkeit und dann auf Kollisionskurs.
Solche Schwerionen-Experimente werden auch im Teilchenbeschleuniger am CERN sowie in der Gesellschaft für Schwerionenforschung in Darmstadt durchgeführt. In der GSI wird in wenigen Jahren der in Aufbau befindliche Teilchenbeschleuniger mit dem Namen FAIR neue Beobachtungsmöglichkeiten für experimentelle Physiker bieten, die sich der Schwerionenforschung und dem Quark-Gluon-Plasma, dem Beginn unseres Universums, widmen.
Die dynamische Modellierung von Schwerionen ist ein Spezialgebiet der theoretischen Physik, das eine Mittlerrolle zwischen der „Fundamentaltheorie“ und der experimentellen Teilchenphysik einnimmt. Denn erst die Simulation der Vorgänge, wie sie die Theorie fordert, kann direkt mit den Beobachtungen im Experiment verglichen werden. Ist die Theorie korrekt, dann stimmen Simulation und Experiment überein; als „Abfallprodukt“ geben solche Simulationen auch eine bildhafte Vorstellung über diese Vorgänge. Prof. Dr. Hannah Petersen befasst sich seit Jahren mit der dynamischen Modellierung des Phasenübergangs vom Quark-Gluon-Plasma zur atomaren Materie. In unserem Interview spricht sie über ihre Forschungen, die offenen Fragen, die die Physik zur Entstehung unserer Welt noch hat und welche Rolle dabei die Visualisierung physikalischer Vorgänge spielt.
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