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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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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28. Juni 2010, 00:55

Von einer Konferenz zur anderen... Kaum bin ich aus Dublin zurück gekommen, bin ich auch schon wieder unterwegs - dieses Mal aber ins eher beschauliche Lindau. Die Konferenz dafür ist sogar noch größer als die EPS-Konferenz - und um einiges besser bestückt: Ich hatte dieses Jahr das Glück, als junge Wissenschaftlerin ausgewählt zu werden, um an der Nobelpreisträgertagung teilzunehmen.

Dieses Jahr haben sich 61 Nobelpreisträger und 650 junge Wissenschaftler aus 70 Ländern am Bodensee versammelt. Heute habe ich mich erst einmal registriert - was trotz der Ankündigung, sich nur mit Pass registrieren zu dürfen, völlig problemlos abgelaufen ist. Dabei wurde dann das Begrüßungspaket sowie die blaue Tasche ausgehändigt. In der Tasche nur außerdem noch das Buch "Nobels" von Peter Badge, das in meinem Trolley vielleicht 1/4 des Platzes belegt. Gut, dass es uns vorher angekündigt worden war...

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26. Juni 2010, 20:40

Die EPS-Konferenz ist mittlerweile bereits wieder zu Ende. Es gab wieder viele spannende Vorträge; zu viele, um von allen hier zu berichten. Zwei Themen möchte ich jetzt aber noch vorstellen, die beide Anwendungen der Plasmaphysik beinhalten:

A. Aanesland hat von einer neuartigen Art von Ionenantrieben für Weltraumsonden berichtet. Wie bei normalen Raketentriebwerken wird bei Ionenantrieben eine vorantreibende Kraft auf das Raumschiff ausgeübt, indem der Rückstoß einer nach hinten ausgestoßenen Masse ausgenutzt wird. Der Unterschied zwischen normalen Rakteten- und Ionenantrieben ist, dass diese Masse nun aus Ionen besteht, die durch ein elektrisches Feld von der Sonde wegbeschleunigt werden.

Um nun eine immer stärker werdende Aufladung der Sonde zu verhindern, müssen die Ionen wieder neutralisiert werden, nachdem sie das System verlassen haben. Dies geschieht herkömmlicherweise mit Elektronen, mit denen die Ionen rekombinieren.

Wie Frau Aanesland berichtet, ist die Kathodenröhre, mit der die Elektronen erzeugt werden, normalerweise das Hauptproblem der Ionenantriebe - sie hat nur eine kurze Lebenszeit und ist fehleranfällig. Um dies zu umgehen, arbeitet Dr. Aanesland an einem Antrieb, in dem positiv und negativ geladene Ionen beschleunigt werden. Diese rekombinieren nach dem Austritt aus der Sonde automatisch, und eine Aufladung wird vermieden.
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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.

In 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.

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.

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Bilder:

EPS Konferenz
NIF
NASA Ulysses

 

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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: 

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19. Mai 2010, 12:39

Bei unserer Forschungsreise durch die WM-Länder machen wir heute Stop in England - genauer gesagt im Culham Science Centre in Oxfordshire im Süden Englands. Hier steht der Forschungsreaktor JET: der Joint European Torus, die momentan größte Fusionsforschungsanlage Europas [1].

JET ist ein Tokamak, das heißt, das Plasma wird durch Magnetfelder in einem Torus-förmigen Gefäß eingeschlossen. Im Fall von JET hat dieses Gefäß einen Durchmesser von knapp 3 Metern, so dass 100 Kubikmeter Plasma eingeschlossen werden können [2]. Dafür wird ein Magnetfeld von 3.5 T benötigt, das ist etwa eine Millionen Mal so stark wie das Magnetfeld der Erde.

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09. Mai 2010, 21:04

Der Luftraum über München ist wieder einmal wegen Aschegefahr gesperrt - und es ist kein Ende in Sicht, es sieht so aus, als würde uns der Vulkan noch auf lange Zeit immer wieder einmal auf Trab halten.

Immerhin beschert uns der Eyjafjallajökull nicht nur Ärger und Probleme, sondern auch Bilder wie dieses: 

Dass Blitze beim Ausbruch von Vulkanen auftreten, ist keinesfalls selten.Dieser Stich aus dem Jahr 1794 beispielsweise zeigt einen Ausbruch des Vesuv. Blitze sind gut in der Wolke zu erkennen:

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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:

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18. April 2010, 13:33

Eine kleine Sonntag-Nachmittags-Ablenkung: Auf den Seiten der NASA gibt es ein schönes kleines Spiel, bei dem man als Astronaut Arbeiten bei Weltraumspaziergängen durchführen soll: Station Spacewalk Game.

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