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:

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10. Juni 2008, 14:37

Obwohl auf der EPS Konferenz heute (Tag 2) parallel Vorträge über mein eigenes Fachgebiet stattfanden, konnte ich als alter Star Trek-Fan heute einem anderen Vortrag einfach nicht widerstehen: Ruth Bamford berichtete von "Star Trek Plasma-Schilden".

Die Erde wird bekanntlich von ihrem Magnetfeld vor der Teilchen-Strahlung von der Sonne geschützt. Auch die heutigen Weltraumflüge verlassen dieses geschützte Gebiet innerhalb der Magnetosphäre nicht. Anders die Apollo-Flüge: Die Astronauten in den 60ern und 70ern hatten unheimliches Glück, dass während ihrer Flüge zum Mond kein Ausbruch der Sonne erfolgte. Es gab zwischen den Flügen mehrere sogenannte solare Protonenvorfälle (solar proton event, ich weiß den genauen Fachausdruck auf Deutsch nicht), bei denen Protonen aus der Sonne durch Flares oder ähnliches zu sehr hohen Geschwindigkeiten beschleunigt werden. Mehrmals wurde dabei eine Dosis erreicht, die starke Strahlungsvergiftung bei den Astronauten verursacht hätte, gerade allein im Weltraum sicherlich kein Vergnügen.

Ein solcher Ausbruch, zwischen Apollo 16 und 17, wäre sogar für alle Astronauten tödlich gewesen, hätte er sie erwischt.

Bei einem Flug zum Mars und zurück, der 18 Monate dauern kann, ist die Wahrscheinlichkeit eines solchen Ausbruchs sehr sehr hoch. Es muss also eine neue Technologie entwickelt werden, die die Astronauten schützen kann.
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23. Mai 2008, 11:50

Das Thema des dritten Tags der ICPDP waren Plasmakristalle, das heißt die kristalline Phase eines Komplexen Plasmas. A. Gavrikov aus Moskau (der Doktorand des eigentlich angekündigten O. Petrov und damit einer der wenigen jungen Vortragenden) berichtete von dem Verhalten der Mikroteilchen unter dem Einfluss von externen Feldern, Strahlung und Teilchenstrahlen. Er stellte einige Versuche zu Komplexen Plasmen in Magnetfeldern vor (Rotation der Teilchenwolke). Wird das System mit einem starken Laser beleuchtet, kann der Fluss der Teilchen beobachtet werden. Mit Hilfe eines Elektronenstrahls können sehr hohe Ladungen erreicht werden.

Als nächstes sprach D. Block von der Universität Kiel von der Struktur und Dynamik einer "endlichen" (nur wenige Teilchen) dreidimensionalen Teilchenwolke, die Ähnlichkeiten mit Ionenkristallen aufweist. Interessant war hierbei auch die vorgestellte Analysemethode: es wird ein Hologramm mithilfe einer Kamera aufgenommen, das dann numerisch ausgewertet wird und es erlaubt, die dreidimensionalen Positionen aller Teilchen simulan aufzunehmen. Es wurden nur Daten von einer sehr kleinen Wolke vorgestellt, es wäre interessant zu sehen, ob diese Methode auch für übliche Cluster verwendbar ist.

V. Nosenko aus unserer Gruppe stellte seine Experimente zu Dislokationen in Plasmakristallen vor, deren Wachstum auf dem kinetischen (Teilchen-) Level beobachtet wurden. Dabei untersuchte er eine Lage Mikroteilchen bei sehr niedrigem Druck, die durch das Magnetfeld der Erde langsam rotierte.

M. Rubin-Zuzic, ebenfalls aus Garching, sprach danach über Versuche, in denen die Wechselwirkung von verschiedenen Teilchengrößen untersucht wurde. Dabei wurden auf der Raumstation Teilchen in eine schon vorhandene Wolke eingestreut und bildeten dabei Gassen aus. Die Analyse solcher Versuche ist schwierig, da man in den Bildern kaum die eine Teilchengröße von der anderen unterscheiden konnte. In den hier vorgestellten Experimenten wurde dafür ein Gabor-Filter verwendet.

Der nächste Vortrag, von I. Kourakis, handelte von lokalen Anregungen in Komplexen Plasmen und den Wellen, die in diesen Systemen angeregt werden können. Dabei wurden auch Solitons theoretisch untersucht, ein Thema, das zufällig genau zu der experimentellen Arbeit von meinem Kollegen Ralf Heidemann passt, wie in dem Vortrag auch betont wurde. Natürlich zur Freude beider Seiten, denn Theoretiker freuen sich natürlich genauso wie die Experimentalphysiker, wenn das passende Experiment und Theorie sich "finden".

Schließlich sprach noch R. Bingham über Staub im Universum. Der Staub wurde von den ersten Supernovae produziert, was man an staubigen, sehr weit entfernten Galaxien sieht. Der interplanetare und -stellare Staub wird dabei von Kosmischer Strahlung ionisiert. Er kann mithilfe des kosmischen Mikrowellenhintergrunds und seiner thermischen Emission untersucht werden.

Nachmittags fand der Konferenz-Ausflug statt, bei dem wir zu mehreren vulkanisch aktiven Orten gefahren sind, an dem kochendes Wasser aus dem Boden tritt und spektakulär dampft. Außerdem haben wir zwei Seen und eine Tee-Fabrik besucht.

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23. Mai 2008, 10:50

Der zweite Tag der International Conference on the Physics of Dusty Plasmas begann mit einem Vortrag von Cécile Arnas über das Wachstum von Nanoteilchen in Plasmen. Die Französin hat ein Modell vorgestellt, mit dem gezeigt wird, wie kleine, gesputterte Teilchen sich abkühlen und dann kondensieren.

Danach berichtete Alex Samarian aus Sydney über eine Untersuchung von Staubteilchen nach der Abschaltung eines Plasmas. Die Teilchen entladen sich nicht sofort, sondern behalten für eine ganze Weile noch eine Ladung, die man mithilfe eines wechselnden elektrischen Feldes messen kann.

Alexei Ivlev aus unserer Gruppe in Garching stellte verschiedene Versuche und theoretische Überlegungen zur Rheologie von Komplexen Plasmen vor, unter anderem Experimente zu Scheerkräften auf Staubteilchen und Rechnungen zur Konvektion von Gasen bei extrem niedrigen Drücken (kleiner als 10 Pa).

Nach der Kaffeepause (habe den Tee entdeckt, der viel besser als der extrem starke Kaffee ist) sprach Hubertus Thomas, ebenfalls unsere Gruppe, über die Ergebnisse des momentanen Experiments zu Komplexen Plasmen auf der Internationalen Raumstation, PK3-Plus. Er zeigte einige Filme zu dem Heartbeat, der ja auch schon am Vortag erwähnt worden war, zu Reihenbildung von Teilchen (wie Fußgänger auf dem Weihnachtsmarkt, die aneinander vorbeikommen wollen, ohne andauernd an andere Leute zu stoßen) und zu elektrorheologischen Fluiden.

Danach sprach Kostya Ostrikov sehr energetisch über Plasma Nanoarchitektur, einem Thema, von dem ich noch nie etwas gehört hatte. Anscheinend ist es möglich, mithilfe von Plasma genau designte Nanostrukturen zu bilden.

Lin I aus Taiwan stellte Arbeiten zu selbstangeregten Wellen in komplexen Plasmen vor, die mich dann wieder sehr interessierten, da sie meinem vor einiger Zeit publizierten Paper sehr ähneln. Sogar die Analysemethoden mithilfen von "Periodgrammen" war dieselbe. Wenn ich wieder zu Hause bin, werde ich mal nach Publikationen von seiner Gruppe zu dem Thema suchen.

Am Nachmittag ging es um Staub in dem geplanten Fusionsreaktor, ITER. Wie Michiya Shimada und Sandrine Rosanvallon erklärten, wird Staub in dem Tokamak unter verschiedenen Umständen entstehen, was sowohl ein Sicherheitsproblem (der Staub wird aktiviert, damit dann radioaktiv und darf somit nicht in die Umwelt gelangen) als auch ein Problem für den Betrieb des Reaktors ist (der Staub kühlt z.B., so dass irgendwann nicht mehr Energie gewonnen als reingesteckt wird).

Es gibt verschiedene Vorschläge, die Bildung von Staub zu minimieren und dann zu entfernen. Auf alle Fälle noch eine Aufgabe, an der geforscht wird. Dmitry Rudakov aus San Diego stellte die Forschungsergebnisse zu dem Thema an dem DIII-D Tokamak dar. S. Krasheninnikov zeigte auch einige (für mich beeindruckende) Filme von Staub, der durch das heiße Plasma fliegt und sprach von einer Simulation zu dem Transport von Staub.

C. Ticos sprach über Experimente mit dichten Plasmen, die schnell fließen (mehr als 20 - 60 km/s). Dabei wurden die Staubteilchen sp heiß, das sie leuchteten und mithilfe einer extrem schnellen Kamera beobachtet werden konnten.

Als letzten Vortrag am Dienstag sprach schließlich S. Benkadda über Driftwellen in staubigen Plasmen.

Danach haben wir die portugisische Küche genossen und extrem leckeren Schwertfisch gegessen (und auch mal über etwas anderes gesprochen als komplexe Plasmaphysik ;) ).

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20. Mai 2008, 18:33

Am Samstag abend sind wir auf den Azoren angekommen, um die International Conference on the Physics of Dusty Plasmas zu besuchen. Den Sonntag haben wir hauptsächlich für uns nutzen können, ab 16 Uhr fand lediglich die Registrierung und ein Welcome Drink in der Uni statt. Dort haben wir alle einen Rucksack, das Buch mit den Abstacts, Namensschilder und einige andere Kleinigkeiten erhalten. Es war schön, schon dort viele bekannte Gesicher zu sehen.

Am Montag um 10 vor 9 ging es dann mit einer Begrüßung los. Zu meiner Überraschung hat der Chairman, Padma Shukla, erklärt, dass besonders viele Vorträge an junge Wissenschaftler vergeben worden wären... Bisher, gegen Ende des zweiten Tags, wurden gerade zwei Vorträge von jungen Leuten gehalten. Nun ja.

Der erste Vortrag war dann auch gleich von Greg Morfill, einem der Mitentdecker von Plasmakristallen, Chef der größten Forschungsgruppe, die sich mit diesem Thema beschäftigt (und nebenbei mein Boss ;) ). 

Zunächst hat Greg Morfill einen Überblick über die Geschichte der komplexen Plasmen gegeben, immerhin mittlerweile schon 15 Jahre. Er hat auch einige momentan interessanten Forschungsthemen angesprochen, wie Selbstorganisation, nicht-Hamilton'sches Verhalten, und elektrorheologische Eigenschaften von komplexen Plasmen.

Danach kam ein Vortrag von M. Mikikian aus Frankreich über die "Heartbeat"-Instabilität. Dabei kontrakhiert der zentrale Void, den komplexe Plasmen manchmal zeigen, regelmäßig und weitet sich dann wieder aus. Sieht fast aus wie ein schlagendes Herz, daher der Name.

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10. Mai 2008, 17:52

Die letzte Woche war bei uns im Institut Prof. Avinash von der Delhi-University zu Besuch. Der Professor hat einen Vortrag über die Idee eines Mikroantriebs für Raumsonden mithilfe von Staub-Plasma-Düsen gehalten.

Das Prinzip eines solchen Antriebs ist ähnlich wie bei Ionenantrieben - es werden geladene Teilchen aus dem Antrieb ausgestoßen, so dass ein Rückstoß erzeugt wird, der die Raumsonde vorwärts bewegt. Anders als beim Ionenantrieb sollen nun aber hier Staubteilchen ausgestoßen werden, nicht das Plasma des Antriebs selbst.

Dabei sollen die Mikroteilchen zunächst in ein Plasma gegeben werden. Die Teilchen laden sich selbstständig auf. Soweit so gut. Nun aber die erste Schwierigkeit: Die Teilchen müssen sich in genau dem richtigen Abstand voneinander befinden, wenn sie in das Plasma gegeben werden, so dass ein starkes Potential entsteht und die Teilchen sich schnell voneinander wegbeschleunigen. Danach sollen sie dann durch ein "kaltes Plasma" fliegen, sich automatisch wieder entladen und aus dem Antrieb in den Weltraum austreten. Das Plasma selbst soll laut Prof. Avinash durch ein Magnetfeld daran gehindert werden, ebenfalls auszutreten, so dass nur die Mikroteilchen verloren gehen. 

Mithilfe dieses Antriebs sollen einerseits durch eine lange Betriebsdauer eine hohe Geschwindigkeit der Sonde aufgebaut werden, andererseits sollen aber auch sehr kleine Kurskorrekturen möglich sein.

Allerdings ist die Planung meiner Ansicht nach bisher sehr unausgegoren. Prof. Avinash hat z.B. nicht berücksichtigt, dass die Mikroteilchen durch die hohen Temperaturen, die er vorausgesetzt hat, verdampfen könnten. Die hohe Ladung des Staubs, die in seiner Rechnung nötig ist, ist außerdem kaum zu erreichen, da ab einer gewissen Feldstärke Elektronen durch Feldemission wieder abgegeben werden. Zusätzlich sind die Plasmen, die gemeinsam mit Staub verwendet werden, normalerweise nur sehr schwach ionisiert (1 von 10 Millionen Teilchen). Der größte Teil des verwendeten Gases würde also durch das Magnetfeld nicht aufgehalten werden... 

Nun ja, insgesamt eine interessante theoretische Idee, aber bis zur praktischen Umsetzung wird noch viel Zeit vergehen, denke ich.

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12. April 2008, 16:05

Ich hatte letzte Woche die Gelegenheit, einen Vortrag von des britischen Astrophysikers und Königlichen Astronoms Martin Rees von der Cambridge University am Max-Planck-Institut für Physik in München zu besuchen. Der Vortrag fand im Rahmen der Reimar-Lüst-Lecture statt, einer Vortragsreihe der Max-Planck-Gesellschaft, die vor 10 Jahren zu Ehren des ehemaligen Präsidenten der Gesellschaft (sein 75. Geburtstag) eingeführt wurde und seitdem jährlich an einem der Institute stattfindet. Dieses Jahr war Prof. Lüst ebenfalls anwesend, genau wie viele andere Direktoren. Der Hörsaal war dann auch bis an den Rand vollgepackt, im hinteren Bereich standen alle, die später als 15 Minuten vor Vortragsbeginn gekommen waren (und keinen reservierten Platz wie die Direktoren z.B. hatten).

Nach einigen einführenden Worten zur Vortragsreihe und der Person Martin Rees begann dieser seine Präsentation. Er bezog sich in seinem Vortrag auch immer wieder auf Prof. Lüst, den er schon lange kennt. In diesem Bericht soll es aber ab jetzt nicht mehr um Personen gehen, sondern um den Inhalt des Vortrags. Ich werde ihn hier ungeprüft so wiedergeben, wie Rees ihn meiner Notizen vorgetragen hat.

„Die nächsten 20 Jahre im All aus der Perspektive eines Wissenschaftlers“

Rees begann mit einem Bild Isaac Newtons – seines Vorgängers als Königlicher Astronom, wie er dann auch gleich betonte. Newton war die erste Person, die die Möglichkeit des Raumsflugs in einer quantitativen Art und Weise erfasste, er berechnete sogar die Geschwindigkeit, die eine Kanonenkugel haben müsste, um in eine Umlaufbahn um die Erde einzutreten. Natürlich begriff er, dass dies völlig außerhalb der Möglichkeiten der Menschheit zu seiner Zeit war. (weiter)

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