Exzellente Forschung fördern: Dynamik von Neutronensternen steht im Mittelpunkt des Clusterprojekts ELEMENTS
25.02.2021 |
Diese Meldung basiert auf Pressemitteilungen des Hessischen Ministeriums für Wissenschaft und Kunst sowie der TU Darmstadt
Mit fast 40 Millionen Euro über einen Zeitraum von vier Jahren unterstützt die Landesregierung die Spitzenforschung in Hessen. Sechs Projekte der Universitäten in Darmstadt, Frankfurt, Gießen und Marburg gemeinsam mit weiteren Hochschulen und außeruniversitären Forschungseinrichtungen werden in der vom Land aufgelegten Förderlinie „Clusterprojekte“ ab April 2021 gefördert. Das Land stärkt damit die für Hessens Universitäten besonders profilgebenden Forschungsbereiche, zu denen auch die Teilchenphysik gehört. Eines der geförderten Projekte ist ELEMENTS, an dem auch das GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung beteiligt ist.
2017 gelang erstmals der Nachweis von Gravitationswellen verschmelzender Neutronensterne und ihrer elektromagnetischen Signale – ein Wendepunkt in der Multimessenger-Astronomie. Das Clusterprojekt ELEMENTS (Exploring the Universe from microscopic to macroscopic scales) bringt Wissenschaftler*innen unterschiedlicher Forschungsfelder der Physik zusammen, um den Ursprung der chemischen Elemente im Universum zu erforschen. Dabei werden Fragen der Physik zu den grundlegenden Eigenschaften von Materie beantwortet. Experimentell profitiert das Projekt von der weltweit einmaligen Infrastruktur an Teilchenbeschleunigern in Hessen einschließlich der im Aufbau befindlichen FAIR-Anlage, die derzeit bei GSI entsteht.
Das Projekt vereint dabei die starken Forschungskräfte mehrerer international führender Institutionen. Es wird im Rahmen der „Clusterprojekte“-Förderlinie des Landes zur Vorbereitung auf die nächste Runde der Bund-Länder-Exzellenzstrategie bis 2025 mit 7,9 Millionen Euro gefördert. Neben der Goethe-Universität Frankfurt und der TU Darmstadt, die zu gleichen Teilen das Projekt anführen, sind auch die Universität Gießen und das GSI Helmholtzzentrum beteiligt. Durch diesen Verbund können die Forschenden ihre herausragende Expertise in Gravitationsphysik und in der Physik von Nuklearreaktionen verknüpfen sowie die Beschleunigeranlagen in Darmstadt – die entstehende FAIR-Anlage bei GSI und den Elektronenbeschleuniger S-DALINAC der TU im Institut für Kernphysik – synergetisch nutzen.
„Ich bin erfreut über diese Entscheidung des Landes Hessen“, sagte der Wissenschaftliche Geschäftsführer von GSI und FAIR, Professor Paolo Giubellino. „Wir in Hessen verstehen es, die richtigen Menschen und die richtigen Themen zusammen zu bringen. Wir haben hier Forschungsstrukturen auf internationalem Top-Niveau. Das ermöglicht es uns, eine führende Position in den wichtigen Forschungsfeldern der Zukunft zu erreichen. Schon das aktuelle Forschungsprogramm bei GSI und FAIR bietet hervorragende Möglichkeiten, in den kommenden Jahren wird das Beschleunigerzentrum FAIR weiteres innovatives Potenzial erschließen.“
„Die Entscheidung freut mich außerordentlich“, sagte auch TU-Präsidentin Professorin Tanja Brühl. „Sie würdigt die Synergien zwischen herausragender universitärer und außeruniversitärer Forschung. Die hier verankerte, weltweit einmalige Infrastruktur an Teilchenbeschleunigern inklusive der künftigen FAIR-Anlage wird zu einer erfolgreichen Zukunft beitragen.“ Brühl fügte hinzu, dass das Projekt auch die von den Universitäten Mainz, Frankfurt und Darmstadt gebildete Allianz der Rhein-Main-Universitäten stärke.
ELEMENTS wird Neutronensterne studieren, die gerade noch sichtbaren, kleinen Brüder von Schwarzen Löchern. Sie entstehen nach dem Ausbrennen eines Sterns, wenn dieser nicht massereich genug war, um nach seinem Ende durch den eigenen Gravitationsdruck zu einem Schwarzen Loch zusammengepresst zu werden. Neutronensterne sind, wie auch Schwarze Löcher, Ursache für extreme Raum-Zeit-Krümmungen, und wenn Neutronensterne oder Schwarze Löcher verschmelzen, entstehen nachweisbare Gravitationswellen. Wegen ihrer kosmischen Auswirkungen und extremen Bedingungen sind beide Phänomene für Forschende auf der ganzen Welt sehr spannend. Neutronensterne erlauben, anders als Schwarze Löcher, sogar Rückschlüsse auf ihr Inneres.
So sind Neutronensternverschmelzungen als extrem lichtstarke Vorgänge, Kilonovae, am Himmel sichtbar, bei denen durch Kernreaktionen unter extremen Bedingungen die schwersten chemischen Elemente erzeugt werden. Das Projekt ELEMENTS erforscht die Dynamik in der Verschmelzung zweier Neutronensterne und untersucht dabei auch das Gravitationsfeld, die Kernmaterie und – Schwerpunktthema der Physiker*innen bei GSI/FAIR und an der TU Darmstadt – die dabei entstehenden schweren chemischen Elemente. Das Leuchten einer Kilonova als Fingerabdruck für die Produktion schwerer Elemente wurde von in Darmstadt tätigen Forschenden vor einigen Jahren erfolgreich vorhergesagt. (HMWK / TUD / BP)
