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Einfluss der Sonne auf radioaktiven Zerfall?

31. August 2010, 22:55

Wer den Film 2012 gesehen hat, dem wird das folgende Szenario bekannt vorkommen: Die Sonne bricht in massiven Eruptionen aus, produziert dadurch eine große Anzahl von Neutrinos, die mit der Erde reagieren und sie fundamental verändern. Was gestern noch wie ein Märchen klang, kann heute Wirklichkeit sein... oder vielleicht doch nicht? Jedenfalls behaupten [1] so etwas ähnliches die Physiker Jere Jenkins und Ephraim Fischbach von der Purdue Universität und Peter Sturrock von Stanford. Sie gehen sogar noch weiter, sie unterstellen den Neutrinos nicht nur eine starke Wirkung, sie sollen auch gleich noch ein weiteres Prinzip der Physik brechen, nämlich dass die Wahrscheinlichkeit von radioaktivem Zerfall konstant ist.

Sonneneruption - SOHO
Sonneneruption - SOHO (ESA/NASA)

Aber von Anfang an. Neutrinos sind ungeladene, sehr leichte Teilchen, die bei den Kernreaktionen im Inneren der Sonne entstehen. Sie reagieren kaum mit anderen Teilchen und sind daher sehr schwierig nachzuweisen. Um sie überhaupt messen zu können, werden beispielsweise riesige Wassertänke verwendet, beispielsweise 50,000 Liter Tonnen im Fall des Detektors Super-Kamiokande in Japan. Mithilfe dieses Detektors ist es gelungen, ein Bild der Sonne mit Neutrinos aufzunehmen.

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Jim Cronin über Kosmische Strahlung

01. Juli 2010, 16:40

Nachdem es in den letzten Tagen im Physik-Bereich der Lindau-Nobelpreisträgertagung eher um Teilchenphysik und den LHC ging, habe ich heute den Plenarvortrag und die Diskussion am Nachmittag von/mit James Cronin angeschaut. Prof. Cronin hat 1980 den Nobelpreis für Symmetriebrechung beim K-Mesonen-Zerfall erhalten, beschäftigt sich jetzt aber mit kosmischer Strahlung: den Teilchen, die aus dem Weltraum auf die Erdatmosphäre treffen.

Dazu arbeitet er jetzt beim Auger-Observatorium. Dieses Observatorium befindet sich in Argentinien und besteht aus einer großen Menge Wassertanks, die die Teilchen nachweisen können, die entstehen, wenn kosmische Strahlung auf die Erdatmosphäre trifft. Außerdem gibt es einige Fluoreszenzdetektoren, die das gleichzeitig entstehende Leuchten der Atmosphäre untersuchen.

Mithilfe dieses Observatorium ist es gelungen, den sogenannten GZK-Cutoff nachzuweisen: Bei extrem hohen Energien erreichen weniger Teilchen als erwartet die Erde. Das liegt daran, dass die Teilchen so lange zur Erde unterwegs sind, dass sie Zeit haben, mit den Photonen der kosmischen Hintergrundstrahlung zu streuen.

Noch spannender ist das Ergebnis, dass es mit dem Auger-Observatorium gelungen ist, zu zeigen, dass mehr hochenergetische Teilchen aus Regionen des Himmels kommen, in denen es sogenannten "AGNs" gibt. AGN steht für "Active Galactic Nuclei", also Zentren von Galaxien, die hell leuchten. Quasare gehören z.B. dazu.

Damit wäre also ein Hinweis auf den bisher rätselhaften Ursprung dieser Teilchen gegeben. Allerdings ist diese Korrelation nach der Publikation deutlich zurückgegangen, ein Effekt, den sich auch Cronin nicht erklären kann - er führt es auf eine Laune der Natur zurück. Die Korrelation ist auf alle Fälle noch vorhanden, wenn auch nicht mehr zu stark.

So langsam geht unsere Konferenz hier nun auch schon dem Ende entgegen. Morgen steht noch der Ausflug nach Lindau an. Ich hoffe, dass viele Nobelpreisträger sich dort anschließen werden.



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Diskussionen mit Nobelpreisträgern: Glauber und Rubbia

29. Juni 2010, 01:11

Der Vormittag war heute mit Plenarvorträgen verplant, die teilweise recht gut, teilweise sehr speziell und schlecht verständlich waren. Ein Vortrag war auch sehr abgehoben, aber darauf gehe ich im Moment nicht ein; ich werde mir zunächst einmal die entsprechenden Paper besorgen, wenn ich wieder mehr Zeit habe. Sehr gut hat mir der Vortrag von John Mather über die Entwicklung des Universums gefallen.

Nachmittags sollten dann die Nachwuchswissenschaftler in kleinerem Rahmen mit den Nobelpreisträgern interagieren. Ich habe dann zwei Vorträge in kleinerem Rahmen mit geplanten anschließenden Diskussionen mit Nobelpreisträgern besucht. Zuerst war ich bei Roy Glauber, der den Nobelpreis für die Theorie optischer Kohärenz bekommen hat. Es sollte um Quantenoptik gehen, einem hochaktuellen Thema.

Allerdings meinte es Prof. Glauber leider etwas zu gut und hat einen umfassenden Einführungsvortrag in Optik und Quantenmechanik gehalten. Der wurde zwar immerhin ab und zu von Fragen unterbrochen, aber zu den interessanten Experimenten am Ende, die er eigentlich vorstellen wollte, ist er leider kaum noch gekommen. Prof. Glauber war allerdings sehr interessiert, motiviert und hat sich redlich Mühe gegeben, alle Fragen zu beantworten.

In der Pause bin ich dann zum nächsten Vortrag einmal quer über die Insel geeilt. Hier ging mit Carlo Rubbia es um "Untergrund-Physik: Neutrinos und Dunkle Materie". Prof. Rubbia hat 1984 den Nobelpreis für die Entdeckung der W- und Z-Teilchen bekommen.

Er ist die Sache meiner Meinung nach deutlich besser angegangen als Prof. Glauber. Sein Vortrag dauerte nur etwa eine halbe Stunde. Darin hat er den Stand der Dinge Dunkle Materie betreffend vorgestellt und verschiedene Möglichkeiten aufgezeigt, wie die fehlende Materie gefunden werden könnte. Sein Favorit ist die Idee, dass es noch ein zusätzliches viertes Neutrino gibt, das sehr schwer ist, aber nur gravitationell wechselwirkt (ein sogenanntes "schweres Neutrino"). Es gibt im Moment durchaus Experimente, die auf eine vierte Neutrinogeneration hinweisen (aber auch andere, die nur wie gehabt drei Generationen zulassen).

Danach hat sich Prof. Rubbia sehr viel Zeit gelassen und alle Fragen beantwortet. Es waren auch einige sehr detaillierte Fragen dabei, die eindeutig von Nachwuchswissenschaftlern kommen, die sich bereits mit dem Thema beschäftigen.

Ich habe gefragt, wie eventuell Dunkle Materie in unserem Sonnensystem nachgewiesen werden könnte. Die Antwort war, dass es nur sehr wenig Masse an Dunkler Materie in unserem Sonnensystem gibt. Eine Möglichkeit, sogenannte WIMPs (schwach wechselwirkende massive Teilchen) in unserem Sonnensystem zu finden, wäre der Nachweis von WIMP-AntiWIMP Annihilation im Inneren der Sonne. Dieser Nachweis ist bisher allerdings noch nicht gelungen. Das Messen dieser Teilchen ist unter anderem aber auch ein Ziel des Experiments AMS, das mit dem letzten Shuttle-Flug auf die ISS gebracht werden soll (und an dem das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt beteiligt ist).

Abends gab es dann ein von der Europäischen Union gesponsertes Abendessen mit Party. Eigentlich sollten an jedem Tisch ein Nobelpreisträger (eventuell mit Frau) sitzen. Für unseren Tisch war Wilson vorgesehen, der Mitentdecker der kosmischen Hintergrundstrahlung. Er ist aber leider nicht gekommen, und so habe ich an dem Abend mit keinem Nobelpreisträger sprechen können. Die anderen Nachwuchswissenschaftler sind allerdings auch sehr nett, also habe ich nicht viel vermisst.

Morgen gibt es wieder viele Vorträge und Diskussionen, und abends das von der Max-Planck-Gesellschaft gesponsorte Essen.

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Von implodierenden und interplanetaren Plasmen

22. Juni 2010, 16:32

Jedes Jahr wieder treffen sich Plasmaphysiker aus Europa und auch von weiter her auf der Plasmaphysiktagung der Europäischen Physikalischen Gesellschaft. Dieses Jahr findet diese EPS-Tagung in Dublin statt.

Wir sind vorgestern hier auf dem Campus der Dublin City University angekommen. Dabei ist mir gleich aufgefallen, dass die Iren sehr hilfsbereit, gastfreundlich und nett waren - mit öffentlichen Verkehrsmitteln vom Flughafen hierher und später auch in die Innenstadt zu fahren, war dank der vielen hilfreichen Tipps der Einheimischen überhaupt kein Problem.

Gestern fing die Konferenz dann gleich mit der Verleihung des Alfvén-Preis an Allen Boozer und Jürgen Nührenberg an. Ich habe mir dann hauptsächlich die Plenarvorträge und die Talks über Tieftemperaturplasmaphysik angehört. Besonders gespannt war ich aber auch auf den Vortrag von J. D. Lindl vom Lawrence Livermore National Laboratory über die National Ignition Facility.

NIF HohlraumIn diesem Experiment wird in den USA eine alternative Methode zum ITER verfolgt, um Fusion (also das Verschmelzen von Atomkernen) zum Gewinn von Energie zu erreichen. Dabei wird ein Target aus Wasserstoff mit 192 Lasern beschossen, um es so stark zu komprimieren, dass Fusion stattfinden kann. (Zum Beispiel im Fischblog gibt es eine genauere Erklärung.)

Im Jahr 2009 wurden hauptsächlich Vortests durchgeführt, um beispielsweise eine symmetrische Kompression des Targets zu erreichen. Außerdem wurden z.B. die Messmethoden zur Diagnostik kalibriert. Im Moment finden Umbauarbeiten statt, damit später im Jahr die ersten Experimente durchgeführt werden können, bei denen es tatsächlich zur Fusion kommen soll.

Fusion findet bekanntlich auch im Inneren unserer Sonne statt. Ein Nebeneffekt davon ist es, dass Sonnenwind entsteht, also geladene Teilchen, die von der Sonne ausgestrahlt werden und das Sonnensystem durchdringen. Von der Wirkung des Sonnenwinds auf Staub im Sonnensystem handelte ein Vortrag von I. Mann.

NASA Ulysses

Normalerweise wird diese Wirkung theoretisch berechnet. I. Mann hat nun Messungen vorgestellt, unter anderem vom der Raumsonde Ulysses. Dabei wurden zum Beispiel Staubteilchen nachgewiesen, die kleiner als 100 nm waren. Dieser Staub entsteht zum Beispiel dann, wenn größere Staubteilchen zerbrechen. Je nachdem, wo dies passiert, kann der Staub dann im Orbit um die Sonne gefangen werden oder auch durch den Sonnenwind aus dem Sonnensystem herausgeschleudert werden. 

Für die Zukunft sind sowohl von der ESA als auch der NASA weitere Missionen geplant, die die Sonne, den Sonnenwind und auch Staubteilchen im Sonnensystem weiter untersuchen werden.


Bilder:

EPS Konferenz
NIF
NASA Ulysses

 



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Warum wir die Entdecker brauchen

05. Juni 2010, 00:45

Die Zeiten sind hart, überall soll und muss gespart werden. Warum wir trotzdem die Entdecker, die durch Neugierde getriebene Wissenschaft weiter finanzieren müssen, erklärt der wunderbare Brian Cox, Teilchenphysiker, im Rahmen eines TED-Vortrags. Für diejenigen, die den englischsprachigen Vortrag lieber im Original anschauen wollen: Ich füge ihn unten ein. Für alle anderen meine kurze Zusammenfassung:

Cox beginnt dabei mit einer Übersicht über die britischen Ausgaben für Wissenschaft im Jahr 2008/2009: von dem 620 Milliarden Pfund Jahresbudget werden gerade einmal 3.3 Milliarden für Wissenschaft ausgegeben-ein Prozentsatz, der in Deutschland ganz ähnlich ist.

Als nächstes geht Cox darauf ein, was dieses eingesetzte Geld "bringt": Die Erforschung des Sonnensystems hat zunächst einfach wunderschöne Bilder produziert, wie das folgende von der Cassini-Mission: 

Cassini Enceladus
Bild: NASA/JPL/SSI

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Entwicklung des Universums im Deutschen Museum

27. April 2010, 22:21

Museen - da denkt man an Jahrzehnte, wenn nicht gar Jahrhunderte alte Ausstellungsstücke, die langsam, aber sicher Staub ansetzen. Wenn man Glück hat, gibt es in einigen technischen Museen auch mal hier oder da einen Versuch zum Ausprobieren und Spielen, aber auch da geht es meistens nicht um neustes Wissen, sondern um langbekanntes.

Dass es auch hochmoderne Wissenschaft ins Museum schaffen kann, zeigt im Moment das Deutsche Museum in München mit der Sonderausstellung zur Entwicklung des Universums. Diese Ausstellung wurde von den Max-Planck-Instituten für Astrophysik, Extraterrestrische Physik und Physik und dem Exzellenzcluster Universe sowie der ESO mitentwickelt.

Ich hatte vor kurzem wieder Gelegenheit, die Ausstellung zu besuchen, bereits zum zweiten Mal. Wenn man den runden Ausstellungsraum betritt, fällt einem zuerst eine Liegeinsel in der Mitte auf. Von ihr aus kann man an die Decke projizierte Filme zum Thema betrachten.

Rund um die Wand herum ist die Entwicklung des Universums in diversen Exponaten dargestellt. Links im Raum wird der Urknall präsentiert, der vor 13.7 Milliarden Jahren stattfand. Kurz nach diesem Ereignis hat sich das Universum mit Überlichtgeschwindigkeit ausgedehnt - die sogenannte Inflation. Dies erklärt zum Beispiel, warum die Materie ziemlich gleichförmig verteilt ist.

Das Universum nach der Inflation war allerdings keineswegs riesig, sondern - zu meiner Überraschung - gerade einmal so groß wie ein Fußball:

MK
"Universum" nach der Inflation
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Blog-Teleskop #49

04. April 2010, 19:24

Wie man unschwer an so einigen Beiträgen in meinem Blog merken kann, interessiert mich - neben der Plasmaphysik - auch besonders die Astrophysik. Gerne verfolge ich da auch einige der vielen tollen deutschsprachigen Blogs zu diesem Thema. Eine schöne Tradition in den Astroblogs ist das Blog-Teleskop, in dem alle zwei Wochen vorgestellt wird, was sich in der deutsche Astro-Blog-Szene so alles tut. Und diese Woche habe ich das Vergnügen, das Teleskop bei mir aufstellen zu können.

Ein großes Thema ist es gerade, dass Merkur im Moment am abendlichen Himmel zu sehen ist, ganz in der Nähe der Venus, so z.B. im Astroblog Bad Lippspringe, in Astrofan 80's Blog, im Heuchelheimer Himmelsfähnchen, in Skyweek Zwei Punkt Null und in Astrodicticum Simplex. In Asterythms wird dazu ein schönes Foto gepostet.

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Röntgenastronomie im Labor

01. Dezember 2009, 13:47

ResearchBlogging.orgIch finde es ja immer wieder spannend, wenn Experimentalphysiker es schaffen, ein großes System im Labor sinnvoll nachzustellen. Schon bei Flugzeugmodellen im Windkanal bin ich beeindruckt, aber das Experiment von Shinsuke Fujioka und Mitarbeitern steigert das ganze um Größenordnungen: Hier soll die Strahlung von Akkretionsscheiben, wie sie sich zum Beispiel um Schwarze Löcher herum bilden, im Labor simuliert werden.

Wenn sogenannte Kompakte Objekte, also eben Schwarze Löcher, Neutronensterne oder Weiße Zwerge, sich in einem Doppelsternsystem mit einem anderen Stern befinden, wird häufig Material von dem Stern zu dem Kompakten Objekt gesogen. Dieses Gas fällt dann in Spiralen auf das Schwarze Loch zu und bildet dabei eine Scheibe, die sogenannte Akkretionsscheibe. Das Gas wird dann durch Röntgenstrahlung von dem Kompakten Objekt ionisiert, und es bildet sich ein heißes Plasma.

In dem Experiment von Fujioka soll eben so ein Plasma im Labor erzeugt werden. Dafür wurde eine hohle Plastikkugel mit einem Druchmesser von einem halben Millimeter mit zwölf starken Laserstrahlen beschossen und zur Implosion gebracht. Das ist dasselbe Prinzip, das auch bei der Laserfusion verwendet werden soll; hier allerdings tritt keine Fusion auf, aber immerhin wird der Kern der implodierenden Kugel auf Temperaturen über 10 Millionen Grad gebracht. Dadurch entsteht ein Plasma, das im Röntgenbereich leuchtet und die Strahlung von dem Kompakten Objekt simuliert. (weiter)

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Physik-Nobelpreis 2009 - und davor

03. Oktober 2009, 00:15

Die Verleihung der Nobelpreise steht wieder an – dieses Jahr für mich besonders spannend, denn ich bereite mich im Moment sehr intensiv auf die Verteidigung meiner Doktorarbeit vor. Dabei werde ich erst einen Vortrag über „mein“ Thema halten. Dann werden erst Fragen über mein Spezialgebiet gestellt und danach über Physik im Allgemeinen. Diesen zweiten Teil der Doktorprüfung kann man schlecht vorhersagen und sich noch schlechter darauf vorbereiten. Ein Thema, das allerdings traditionell immer auftaucht, ist der Nobelpreis in Physik. (weiter)

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Das Hubble Deep Field

14. August 2009, 21:55

Ich habe mittlerweile schon zwei Mal einen Vortrag beim Girls' Day bei uns am Institut gehalten, bei dem es um meine Erfahrungen als Frau in der Physik gehen sollte. Ich erzähle, wie ich zur Physik gekommen bin - denn eine meine Erfahrungen ist, dass ich als Studentin schon oft völlig verständnislos gefragt wurde "Warum denn gerade PHYSIK?".

Bei diesem Vortrag zeige ich dann das Hubble Deep Field, das mich als 16jährige sehr beeinflusst hat - und auch bei den Mädchen im Publikum gut ankommt, einmal wurde es sogar während des Vortrags von der Leinwand abfotografiert.

Das Bild ist im Jahr 1996 entstanden, indem das Hubble-Team das Teleskop auf einen kleinen Flecken im Weltraum gerichtet hat, der bis dahin als völlig leer galt, in dem es keine bisher bekannten Galaxien gab, keine hellen Sterne, usw. Die Größe dieses Gebiets entspricht mit einer Kantenlänge von 144 Bogensekunden ungefähr der Größe, unter der ein Tennisball in 100 Metern Entfernung erscheint. Nach 10 Tagen und 342 Fotografien wurde das endgültige Bild zusammengesetzt:

Hubble Deep Field
Hubble Deep Field - Robert Williams and the Hubble Deep Field Team (STScI) and NASA
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