Drei Universitäten zum Urknall

Erstmals Plasma wie beim Urknall erzeugt
(idw) - Pressemitteilung Universität Bielefeld, 16.02.2000

Nachweis am CERN mit einem Verfahren, das auf einen Bielefelder Wissenschafter zurückgeht Am europäischen Zentrum für Elementarteilchenforschung CERN bei Genf ist es erstmals gelungen, eine Form von Materie zu erzeugen, wie sie kurz nach dem Urknall existiert hat. Es handelt sich um das sogenannte "Quark-Gluonen-Plasma". Die Materie war in den ersten Sekundenbruchteilen des Weltalls extrem heiß und so stark verdichtet, daß die kleinsten Bausteine unserer Materie, die Quarks und Gluonen, wie in einer Suppe herumschwammen. Als die Temperatur sank, "froren" die Quarks und Gluonen zu Neutronen und Protonen ein, den Bausteinen der Atomkerne. In diesem Zustand befinden sie sich bis heute. Statt des Urknalls, des "Big Bang", erzeugten die Elementarteilchenphysiker am CERN einen "Little Bang", indem Atomkerne mit hoher Geschwindigkeit zur Kollision gebracht wurden. Beim Aufprall entstand eine Temperatur, die 100 000mal höher war als die Temperatur im Innern der Sonne. Die Dichte wurde 20mal so hoch wie in gewöhnlicher Kernmaterie. Ein solcher Zustand war im Experiment noch nie zuvor erreicht worden. Bei diesem "Little Bang" entstand erstmals ein Quark- Gluonen-Plasma. Dieser Zustand hält im Experiment aber nur für einen unvorstellbar winzigen Zeitraum vor, weil sofort die Abkühlung einsetzt. Der Nachweis, daß ein Quark-Gluonen-Plasma existiert hat, gelingt daher nur indirekt, und zwar mit Hilfe eines Kunstgriffs, der auf den Bielefelder Physiker Prof. Dr. Helmut Satz zurückgeht. Satz hatte 1986 zusammen mit einem japanischen Wissenschaftler, Tetsuo Matsui (der heute in Kyoto lehrt) theoretisch hergeleitet, daß erst dann, wenn der Plasmazustand wirklich erreicht ist, ein bestimmtes seltenes Elementarteilchen (das J/psi-Meson) zu schmelzen beginnt. Wenn die Ausbeute dieser Mesonen drastisch zurückgeht, muß der Plasmazustand erreicht worden sein. Und genau das ist in dem CERN-Experiment passiert: Die Energie, mit der im Experiment die Atomkerne aufeinanderprallten, war hoch genug, um das Plasma entstehen zu lassen; erkennbar daran, daß das J/psi-Meson nur noch in deutlich geringerer Menge nachweisbar war. Ohne die Arbeiten von Professor Satz wäre der Nachweis des "Urknall-Plasmas" nicht möglich gewesen. Satz war übrigens lange Jahre sowohl am CERN als auch am Brookhaven National Laboratory in Long Island, USA, tätig, den beiden größten Elementarteilchenbeschleunigern der Welt. Er hat dort die Anlage von großen Experimenten als Theoretiker und Berater begleitet. Die Nachricht vom "Urknall im Labor", die das CERN stolz verbreitet hat, hat in Frankreich und in der Schweiz die Titelseiten der großen Zeitungen erreicht; auch die FAZ hat davon berichtet. Allerdings nennt das CERN, in dem viele Wissenschaftler aus aller Welt zusammenarbeiten, grundsätzlich keine Namen. Die Universität Bielefeld freut sich, mitteilen zu können, daß an diesem bedeutsamen Ergebnis physikalischer Grundlagenforschung ein theoretischer Physiker aus Bielefeld in wichtiger Funktion beteiligt war.

Kontakt: Prof. Dr. Helmut Satz, Universität Bielefeld, Tel. 0521/106-6223, Email: satz@physik.uni-bielefeld.de

Der Urknall im Labor
(idw) - Pressemitteilung Westfaelische Wilhelms-Universität Münster, 14.02.2000

An der Suche nach dem Ursprung der Welt und dem Zustand des Universums direkt nach "Urknall" sind Münsteraner Physiker maßgeblich beteiligt. Die Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Rainer Santo und Dozent Dr. Thomas Peitzmann am Institut für Kernphysik der Westfälischen Wilhelms-Universität baute gemeinsam mit Kollegen des Kurchatov-Instituts in Moskau und des Oak Ridge National Laboratory in Tennessee/USA einen der wichtigsten Detektoren für Experimente am Forschungszentrum CERN in Genf/Schweiz, die in den vergangenen Tagen weltweit für Schlagzeilen sorgten.. Seit 1994 wird am Forschungszentrum CERN in Genf in einer Reihe von Experimenten nach einem neuen Materiezustand geforscht, der dem Zustand unseres Universums kurz nach dem "Urknall" (Big Bang) gleichkommt. In der vergangenen Woche gelang es dem internatioalen Forscherteam, Temperaturen zu erreichen, die 100.000 mal heißer sind als im Zentrum der Sonne, sowie Dichten, die 20 mal so hoch sind wie im Innern von Atomkernen. Dieser "Urknall im Labor" wurde erreicht, indem Blei-Atomkerne mit unvorstellbar hoher Energie aufeinander geschleudert wurden. Die Experimente liefern neben Fortschritten für die "Urknall-Forschung" auch wichtige neue Erkenntnisse zum Verständnis des Aufbaus der Materie. Mit dem Detektor, an dessen Bau die Münsteraner Physiker maßgeblich beteiligt waren, konnte zum ersten Mal elektromagnetische Strahlung nachgewiesen werden, die den neuen heißen Materiezustand charakterisiert - sogenannte direkte Photonen. Genau wie beim "Urknall" liegt dieser Materiezustand nur für ganz kurze Zeit vor, weshalb die Experimente so ungeheuer schwierig und nur mit einer gemeinsamen Anstrengung vieler Hundert Forscher aus aller Welt möglich sind. "Aufgrund der Schwierigkeiten konnten die Experimente natürlich nur so etwas wie Indizienbeweise erbringen, bei denen unser Nachweis der direkten Photonen eine wichtige Rolle spielt", erklärt Peitzmann nicht ohne Stolz. Stolz sind die Münsteraner auf ihre Beiträge zu den spektakulären Forschungsergebnisse in Genf auch deshalb, weil die Realisierbarkeit ihrer Messungen vorher bezweifelt worden war. Besonders wichtig war für Santo und Peitzmann dabei die Beteiligung von Doktoranden und Diplomanden: "Ohne ihren engagierten Einsatz wären diese Experimente so nicht möglich gewesen". Es habe sich gezeigt, wie wertvoll es ist, wenn Studierende im Rahmen ihrer Ausbildung an vorderster Front der Forschung mitwirken könnten. Für die Wissenschaftler vom Institut für Kernpyhsik der Universität Münster haben die Ergebnisse von Genf ein fruchtbares und vielversprechendes Forschungsgebiet eröffnet. Sie vergleichen sich selbst mit Forschern, die bisher nur Eis kannten, das nun erstmals zum Schmelzen gebracht worden sei. Nun könne man beginnen, das Wasser selbst gründlich zu untersuchen. Die weiterführenden Untersuchungen sollen schon im Frühjahr dieses Jahres am Brockhaven National Laboratory in den USA starten. Dort sollen noch höhere Temperaturen und Dichten als beim CERN in Genf erreicht werden und die Forscher damit dem "Urknall"einen weiteren Schritt näher kommen. Die Arbeitsgruppe vom Institut für Kernphysik der Universität Münster ist auch an einem dieser Experimente beteiligt.

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Neue Erkenntnisse über den Urknall
(idw) - Pressemitteilung Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt (Main), 18.02.2000

Frankfurter Physiker um Professor Stock erzielen mit ihren Experimenten einen Durchbruch FRANKFURT. Unsere Vorstellungen von der kosmologischen Ur-Expansion sind noch sehr hypothetisch, wenn es um den allerersten Beginn des Universums geht. Hier gibt es eigentlich nur ein einziges "experimentelles" Faktum: das expandierende Universum existiert. Nun konnten Wissenschaftler neue Daten zu der Phase gleich im Anschluss an den Nullpunkt der Zeit vorlegen: beginnend etwa bei einer trillionstel Sekunde bildet sich ein immer noch unvorstellbar heisser und dichter Plasmazustand aus den Elementarteilchen Elektronen, Quarks und Gluonen. Dieser bisher hypothetische Zustand wurde nun experimentell in Versuchen am europäischen Forschungszentrum CERN in Genf beobachtet. Die Frankfurter Physikergruppe um den Leibniz-Preisträger Prof. Dr. Reinhard Stock war federführend beteiligt an einem der vier Experimente, das jetzt erste Evidenz für die Existenz dieses Plasma-Urzustandes lieferte. Ihnen gelang es, den Expansionsdruck zum Beginn der Mikrosekundenphase zu bestimmen, der etwa 100 Sonnenmassen pro Quadratzentimeter beträgt. Außerdem war es den Kernphysikern auf Grund dieser Experimente auch möglich, den Übergangspunkt von der Plasmaphase zur anschliessenden Proton/Neutron -Phase, der so genannten "Kernmaterie"-Phase, festzulegen. Für diese Phase gibt es schon viele astrophysikalische Daten. Mit den neuen Beobachtungen rückt unser auf Messergebnisse gestütztes Wissen um eine ganze Ära näher an den Augenblick, als mit dem Urknall die Entwicklung unseres Universum begann. Diese Ergebnisse, an denen die Frankfurter Gruppe wesentlichen Anteil hat, wurden zusammen mit den anderen drei CERN-Experimenten Ende der vergangenen Woche bei einem Presse-Seminar im Genfer CERN vorgestellt. An dieser von europäischen Wissenschaftlern vorangetriebenen Erforschung des Urknalls sind weitere deutsche Forschergruppen beteiligt: Wissenschaftler der Darmstädter Gesellschaft für Schwerionenforschung (GSI), die traditionell enge Kontakte zu den Frankfurter Kernphysikern pflegt, und des Münchner Max-Planck-Instituts für Physik sowie Physiker der Universitäten Heidelberg, Marburg und Münster.

Nähere Informationen: Prof. Dr. Reinhard Stock, Institut für Kernphysik, Telefon 069/798-24240; Fax 069/798-24212; E-Mail: stock@ikf.uni-frankfurt.de
Informationen im Internet unter: http://na49info.cern.ch./Public/
Weitere Informationen finden Sie unter http://www.rz.uni-frankfurt.de/presse/presse.htm
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