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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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Experiment abgeschlossen

09. Juli 2010, 16:05

Das letzte Experiment dieser Mission ist abgeschlossen. Wir haben, wie berichtet, mit dem von gestern getauscht, und so ging es heute wieder um Kristallisation. Dieses Mal haben wir die kleinsten Teilchen verwendet, die wir zur Verfügung haben, mit einem Durchmesser von 1.55 Mikrometern. Wir konnten die Kristallisation wieder live an den Bildschirmen beobachten.

Im Moment führt unser russischer Kollege Andrey Lipaev den Kosmonauten Alexander Skvortsov durch die Abschalt-Prozedur. So sieht es im Moment auf der ISS aus:

Alexander Skvortsov
Alexander Skvortsov mit dem Steuer-Laptop von PK-3 Plus
Mit freundlicher Genehmigung von RKK-Energia 
Alexander Skvortsov
Alexander Skvortsov mit der Tonne, in der sich der Experimentaufbau von PK-3 Plus befindet
Mit freundlicher Genehmigung von RKK-Energia

Auch wir werden dann gleich das Kontrollexperiment abbauen und in den Kisten verstauen. Morgen geht es dann wieder zurück in die Heimat. Es war soweit wieder eine sehrerfolgreiche Mission, dank der sehr kompetenten Arbeit der Kosmonauten, der Leute hier vom Kontrollzentrum TsUP, Roskosmos, usw. Ich freue mich schon auf den nächsten Durchgang!



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Hochleistungsexperiment

08. Juli 2010, 15:41

Für den heutigen Durchlauf unseres Experiments auf der Raumstation hatten wir eigentlich das zweite Kristallisations-Experiment vorgesehen, und für morgen ein weiteres Experiment, unter anderem mit hohen Leistungen. Der Grund für diese Reihenfolge war es, dass einer unser japanischen Kollegen, Hiroo Totsuij, erst heute anreisen konnte. Nun hat Aeroflot leider seinen Flug komplett gestrichen, und er schafft es auch bis morgen nicht mehr herzufliegen.

Da einige Mitglieder unser Gruppe morgen schon abreisen, haben wir nun die Reihenfolge der beiden übrigen Experimente umgedreht und heute das neuere Hochleistungsexperiment durchgeführt. Diese kurzfristige Änderung hat ohne Probleme funktioniert, unser russischer Kollege spricht sowieso mit dem Kosmonauten, der das Experiment durchführt. Er hat ihn einfach gebeten, ein anderes als das geplante Experiment zu starten. Da beide Experimentläufe in etwa dieselbe Länge und Anforderungen an den Zeitaufwand des Kosmonauten haben, gab es kein Problem.  (weiter)

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Die großen Herausforderungen: Gerard 't Hooft in Lindau

08. Juli 2010, 11:40

Die Fachgebiete des 1999 Physik-Nobelpreisträger Gerard 't Hooft sind die Teilchenphysik und Quantumgravitation. Sein Vortrag bei der Lindau-Nobelpreisträgertagung jedoch handelte nicht davon, sondern von seinem "Hobby", wie er es nannte: die großen Herausforderungen der Wissenschaft. In diesem Vortrag bot Prof. 't Hooft einen schnellen Überblick über die großen Themen, die er vorhersehen kann. Mein Blogger-Kollege Lars Fischer hat darüber auch schon kurz im Lindau-Blog geschrieben.

Wie so viele andere Wissenschaftler wurde 't Hooft von der Apollo-Landung auf dem Mond begeistert. Dies führte dazu, dass er mehr über Wissenschaft erfahren wollte. Auch in heutiger Zeit gibt es solche spannenden Unternehmungen. Die Raumsonde Cassini beispielsweise zeigt, dass das Saturn-System viel komplexer ist, als man früher gedacht hätte. Wie es wohl wäre, tatsächlich eines Tages dort hin zu fliegen?

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Mehr oder weniger entladene Teilchen

07. Juli 2010, 18:46

Am zweiten Tag der 13. Mission von PK-3 Plus ging es um die Entladung von Teilchen, nachdem das Plasma ausgeschaltet wurde. Anlässlich des französisch-russischen Jahrs der Freundschaft wurde diese Mission extra um einen Tag verlängert, um dieses Experiment von Wissenschaftlern aus den entsprechenden Nationen durchführen zu können.

Was passiert, ist das folgende: Das Plasma wird ausgeschaltet, während die Mikroteilchen sich darin befinden. Auf der Erde würden die Teilchen mit einer geringen oder gar keiner Ladung auf den Boden der Plasmakammer fallen, aber in der Schwerelosigkeit bleiben sie einfach an Ort und Stelle.

Als nächstes wird ein langsam wechselndes elektrisches Feld angelegt, das die Teilchen zu Oszillationen anregt - falls sie denn noch geladen sind. Mithilfe dieser Oszillationen kann man dann die Ladung bestimmen. Hier sieht man einen Schnappschuss solcher Oszillationen. Die Teilchen, die nur noch als Striche zu erkennen sind, bewegen sich schnell und sind daher noch stark geladen:

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Ein Experiment, das seinem Namen Ehre macht

06. Juli 2010, 18:49

Heute hat der momentane Kommander der ISS, Alexander Skvortsov, die 13. Mission unseres PK-3 Plus -Experiments begonnen. Wir haben währenddessen in "unserem" Raum im russischen ISS - Kontrollzentrum TsUP Stellung bezogen.

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Jetzt schlägt's 13...

06. Juli 2010, 09:10

Nach der Nobelpreisträgertagung in Lindau geht es gleich spannend weiter: mit der 13. Mission des Plasmakristall-Experiments PK-3 Plus auf der Raumstation ISS. Meine Kollegen waren so nett, die Vorbereitungsarbeit letzte Woche allein zu übernehmen, so dass ich die Lindau-Tagung besuchen konnte. Das heißt, die Prozeduren (also die vorprogrammierten Abläufe des Experiments) sind bereits getestet, und alles ist so weit vorbereitet, dass es heute losgehen kann.

Nachdem vorgestern das Andocken des Progress-Frachters an die ISS geglückt ist, bleibt die Planung unseres Experiments unverändert: Heute nachmittag um 16 Uhr Moskauer Zeit wird es zum ersten Mal durchgeführt. Es geht wieder um Kristallisation der Mikroteilchen in dem Plasma.

In dieser Mission stehen insgesamt vier Experimenttage an. Das ist einer mehr als normal: Es gibt anlässlich des Jahrs der russisch-französischen Freundschaft ein zusätzliches Experiment unser Kollegen aus diesen Ländern. Auch unsere japanischen Kollegen sind wieder mit dabei, sie waren bei einem der "normalen" Experimenttage beteiligt.

Ich werde hier weiter berichten.

Update: Das Experiment läuft, es sieht alles sehr gut aus. Wir können auf dem Live-Bild schöne Kristallisation beobachten. 

Update 2, 18:03 Ortszeit: Das Experiment ist beendet, ist anscheinend sehr gut gelaufen. Morgen geht es mit dem russisch-französischem Experiment weiter.



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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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Erster Tag in Lindau

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.

Lindau
Lindauer Hafen

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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