Bei GSI entsteht das neue Beschleunigerzentrum FAIR. Erfahren Sie mehr.

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Vom Beginn des Lebens zum Ursprung des Weltalls

27.07.2020

Diese Meldung basiert auf einer Pressemitteilung der Bergischen Universität Wuppertal

Gibt es Leben nur auf der Erde? Wie ist das Universum, in dem wir leben, entstanden? Und was hält die Materie im Innersten zusammen? Diesen Fragestellungen gehen Forscherinnen und Forscher der Bergischen Universität Wuppertal anhand verschiedener Großexperimente auf den Grund. Die Astroteilchenphysikerinnen und -physiker erhalten für ihre Forschung eine Förderung durch das Bundesministerium für Wissenschaft und Forschung, das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie, vertreten durch die Projektträger DLR und PT-DESY (Deutsches Elektronen-Synchrotron), und durch das GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung.

Für ihre Vorhaben bekommen die Wuppertaler Forscherinnen und Forscher unter Leitung der Astroteilchenphysiker Professor Dr. Karl-Heinz Kampert und Professor Dr. Klaus Helbing eine Förderung von insgesamt rund zwei Millionen Euro. Mehrere Großprojekte sind damit verbunden.

Eine Mission ins äußere Sonnensystem soll klären, ob sich dort Leben entwickelt hat. Im Rahmen eines vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) initiierten Projekts erarbeiten die Forschenden der Bergischen Universität neue Techniken zur Radar-basierten Navigation im Eis. Diese Methoden sollen bei einer möglichen Mission zum Eismond Europa zum Einsatz kommen.

In der Galaxis jenseits unseres Sonnensystems spielen Supernovae, also massereiche Sterne, eine wichtige Rolle bei der Entstehung der chemischen Elemente, die das Leben bei uns erst ermöglichen. Welche Kräfte wirken dabei und wie verhält sich die Materie unter extremen Bedingungen, wie sie beispielsweise im Inneren von Neutronensternen existieren? Dieser Fragestellung gehen die Forschenden im CBM-Experiment nach. Das Experiment für verdichtete Kernmaterie CBM (Compressed Baryonic Matter) ist derzeit im Rahmen des FAIR-Projekts in der Realisierung. Es ist eine der vier großen Forschungssäulen des künftigen Beschleunigerzentrums FAIR, das beim GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung in Darmstadt entsteht. Dabei werden Forscherinnen und Forscher unter anderem Vorgänge in Neutronensternen mit nie da gewesener Präzision und über einen sehr weiten Dichtebereich untersuchen können.

Um höchstenergetische Teilchen riesiger Galaxien fernab der Milchstraße geht es in einem weiteren Projekt. Wie erreichen sie die extremen Energien und wie kommen sie über Millionen von Jahren durch die extra-galaktischen Magnetfelder bis zu uns auf die Erde? Dazu werden die verschiedenen Teilchen mit dem Pierre-Auger-Observatorium auf der Erde gemessen und mit kosmologischen Simulationen verglichen. Der Nachweis von Photonen, die diese riesigen Distanzen zurücklegen, gibt zudem wichtige Hinweise auf die Raum-Zeit-Struktur. 

Unser heutiges Universum besteht überwiegend aus Materie und nicht aus Antimaterie. Die Ursachen für diese Dominanz sind bislang völlig unverstanden. Ein Schlüssel zum Verständnis könnte das sogenannte „Geisterteilchen“-Neutrino sein. Mit dem KATRIN-Experiment (KArlsruhe TRItium Neutrino Experiment) soll die Masse des Neutrinos bestimmt werden, die ein Schlüssel zu diesem Rätsel sein könnte. Auch Teilchen, die als sogenannte „Dunkle Materie“ mit den Neutrinos in Wechselwirkung treten, könnten in diesem Rahmen nachgewiesen werden. 

Das Neutrino wird seit einigen Jahren auch in der Astronomie und Kosmologie genutzt. Mit dem IceCube-Teleskop, das in der Antarktis direkt am Südpol steht, suchen die Wuppertaler Forschenden nach Teilchen, die kurz nach dem Urknall entstanden sein sollen. Aus ihren Eigenschaften lassen sich die Abläufe bei der Entstehung des Universums rekonstruieren. Derzeit wird an einem Upgrade für den Teilchendetektor gearbeitet. Die Wuppertaler Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler entwickeln dafür mit internationalen Kolleginnen und Kollegen neue Sensoren. (BUW/BP)


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Simulation eines Neutronensterns.
Professor Dr. Karl-Heinz Kampert (l.) und Professor Dr. Klaus Helbing (3.v.r.) mit den Teilprojektleiterinnen und -leitern.
Auf dem Foto von links nach rechts Professor Dr. Karl-Heinz Kampert, Dr. Eric Mayotte, Dr. Anna Pollmann, Dr. Christian Pauly, Dr. Pia Friend, Prof. Dr. Klaus Helbing, Dr. Enrico Ellinger und Dr. Julian Rautenberg.
Grafik: Penn State University
Foto: Bergische Universität Wuppertal

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