{"id":38363,"date":"2019-07-24T13:00:43","date_gmt":"2019-07-24T11:00:43","guid":{"rendered":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/?p=38363"},"modified":"2019-07-24T12:10:20","modified_gmt":"2019-07-24T10:10:20","slug":"als-das-universum-die-groesse-einer-melone-hatte","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/en\/forschung\/als-das-universum-die-groesse-einer-melone-hatte\/","title":{"rendered":"Als das Universum die Gr\u00f6\u00dfe einer Melone hatte"},"content":{"rendered":"
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Ulrich Heinz<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Humboldt-Forschungspreis bringt Theoretiker Ulrich Heinz nach Frankfurt zur\u00fcck.<\/em><\/strong><\/p>\n\n\n\n

Als an der Ohio State University Anfang Mai die Semesterferien begannen, packte Ulrich Heinz seine Koffer, um fast vierzig Jahre nach dem Ende seiner Doktorarbeit an die Goethe-Universit\u00e4t zur\u00fcckzukehren. Hier realisiert er mit seinem Humboldt-Forschungspreis \u00fcber 60 000 Euro ein Projekt in der Theoretischen Physik. Sein Gastgeber ist Prof. Dirk Rischke, mit dem er schon seit vielen Jahren quer \u00fcber den Atlantik zusammenarbeitet. <\/p>\n\n\n\n

Mit dem Humboldt-Forschungspreis zeichnet die Humboldt-Stiftung Forscher aus, deren grundlegende Entdeckungen, Erkenntnisse oder neue Theorien das eigene Fachgebiet nachhaltig gepr\u00e4gt haben und von denen auch in der Zukunft weitere Spitzenleistungen erwartet werden k\u00f6nnen. Ulrich Heinz ist einer der weltweit wichtigsten Theoretiker auf dem Gebiet des Quark-Gluon- Plasmas \u2013 jener extrem dichten und extrem hei\u00dfen Form der Materie, aus der das gesamte Universum kurz nach dem Urknall hervorgegangen ist. <\/p>\n\n\n\n

\u201eHeute sehen wir die Asche, in die dieser Feuerball zerfallen ist\u201c, erkl\u00e4rt der Physik-Professor. Alle Materie steckte wenige Millisekunden nach dem Urknall zusammengepresst in einer vierdimensionalen Kugel mit einem Durchmesser von sch\u00e4tzungsweise zehn bis hundert Zentimetern (d. h. irgendwo zwischen einem Apfel und einer Wassermelone). Die Materie darin war so dicht, dass Quarks \u2013 die elementaren Bausteine der Materie \u2013 und ihre \u201eKlebeteilchen\u201c, die Gluonen, in Form einer nahezu perfekten Fl\u00fcssigkeit vorlagen. <\/p>\n\n\n\n

Als Ulrich Heinz 1980 an der Goethe-Universit\u00e4t bei dem Theoretiker Walter Greiner promoviert wurde, hatte er noch nicht viel vom Quark-Gluon-Plasma geh\u00f6rt. Aber gegen Ende seines Studiums erfuhr er davon, als er bei einer Winterschule in Schladming die Quantenfeldtheorie kennenlernte. Insbesondere faszinierte ihn die Quantenchromodynamik, mit der man die sogenannte starke Wechselwirkung zwischen Quarks und Gluonen beschreibt.<\/p>\n\n\n\n

Er ging f\u00fcr zwei Jahre an die renommierte Yale University, um die Theorie gr\u00fcndlich zu studieren. Dann kehrte er nach Frankfurt zur\u00fcck. Nachdem er innerhalb nur eines Jahres seine Habilitationsschrift eingereicht hatte, zog es ihn wieder in die Staaten, dieses Mal als \u201evisiting professor\u201c an die Vanderbilt University. 1987 nahm er dann einen Ruf an die Universit\u00e4t Regensburg an. \u201eAls junger Professor in Regenburg lernte ich Dirk Rischke kennen. Rischke hatte w\u00e4hrend seiner Dissertation in Frankfurt ein hydrodynamisches Modell f\u00fcr Schwerionenst\u00f6\u00dfe entwickelt und ich stellte fest: Das ist ein ausgezeichneter junger Mann\u201c, erinnert sich Heinz. <\/p>\n\n\n\n

Das von Rischke entwickelte Modell war ein entscheidender Schritt, um vorhersagen zu k\u00f6nnen, woran man ein Quark- Gluon-Plasma im Labor erkennen w\u00fcrde. Direkt beobachten kann man es n\u00e4mlich nicht. Aber man hatte schon Ende der 1970er Jahre die Idee, Schwerionen (etwa Blei- Kerne) in Teilchenbeschleunigern mit nahezu Lichtgeschwindigkeit aufeinanderprallen zu lassen, um den hei\u00dfen Feuerball aus Quarks und Gluonen zu erzeugen. Dieser w\u00fcrde sich nach Bruchteilen von Sekunden explosionsartig ausdehnen, und die Bestandteile der Ursuppe w\u00fcrden sich zu Teilchen verbinden, die man im Detektor nachweisen kann. <\/p>\n\n\n\n

Damals gab es aber weder Teilchenbeschleuniger, die leistungsf\u00e4hig genug waren, um ein Quark-Gluon-Plasma zu erzeugen, noch gab es Computer, mit denen man die komplexen Gleichungen der relativistischen Hydrodynamik ohne drastische N\u00e4herungen in vertretbarer Zeit h\u00e4tte l\u00f6sen k\u00f6nnen. Eine dieser N\u00e4herungen war die Annahme einer idealen (also reibungsfreien) Fl\u00fcssigkeit. Obwohl diese Annahme weitgehend als \u201ehaneb\u00fcchen\u201c abgetan wurde, wurde sie in nahezu allen Arbeiten gemacht, der Not gehorchend. <\/p>\n\n\n\n

Im Jahr 2000 ging am Brookhaven National Laboratory auf Long Island der Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) in Betrieb, der alle bis dahin verf\u00fcgbaren Sto\u00dfenergien um mehr als einen Faktor 10 \u00fcbertraf. Im selben Jahr nahm Ulrich Heinz einen Ruf auf einen Lehrstuhl an der Ohio State University an. Wider Erwarten best\u00e4tigten die am RHIC durchgef\u00fchrten Experimente die von Prof. Heinz und seinen Studenten gemachten Vorhersagen, die auf der Annahme einer idealen Fl\u00fcssigkeit beruhten! <\/p>\n\n\n\n

Bereits kurze Zeit sp\u00e4ter verdichteten sich allerdings Hinweise darauf, dass das Quark- Gluon-Plasma innere Reibung besitzt, die zwar extrem gering, aber (im Gegensatz zum fr\u00fchen Universum) in Schwerionenst\u00f6\u00dfen dennoch zu messbaren Abweichungen von der idealen Fl\u00fcssigkeit f\u00fchrt. Folglich musste eine neue Theorie her. \u201eDirk Rischke und ich haben seit meiner Zeit an der Ohio State University parallel und in einem freundlichen Wettbewerb miteinander daran gearbeitet\u201c, sagt Heinz. <\/p>\n\n\n\n

Die Zusammenarbeit intensivierte sich, als Ulrich Heinz 2007 bis 2008 ein Sabbatjahr am Europ\u00e4ischen Kernforschungszentrum CERN bei Genf verbrachte. Heinz hatte gerade mit seiner Studentin Huichao Song den ersten Code f\u00fcr reibungsbehaftete relativistische Hydrodynamik entwickelt, deren komplizierte Gleichungen dank zwischenzeitlicher dramatischer Fortschritte in der Computertechnologie jetzt numerisch l\u00f6sbar geworden waren. In dieser Zeit besuchte ihn Rischke f\u00fcr einige Wochen, und sie arbeiteten gemeinsam an der weiteren Verbesserung der zugrundeliegenden Gleichungen. <\/p>\n\n\n\n

\u201eMan hatte bereits Mitte der 1990er Jahren Hinweise f\u00fcr das Quark-Gluon-Plasma in Schwerionen-Experimenten am CERN und auch am Brookhaven National Laboratory gefunden\u201c, erkl\u00e4rt Heinz. \u201eAber wir waren damals, aufgrund der noch etwas fragmentarischen Datenlage, in unseren Schlussfolgerungen sehr vorsichtig. R\u00fcckblickend wissen wir, dass wir zu vorsichtig waren.\u201c <\/p>\n\n\n\n

Das stellte sich heraus, nachdem vor etwa zehn Jahren am RHIC Sto\u00dfexperimente auch bei niedrigeren Energien durchgef\u00fchrt wurden, um die \u00e4lteren Experimente am CERN-SPS (Super Proton Synchrotron) zu \u00fcberpr\u00fcfen und weiter zu verbessern. \u201eEigentlich hoffte man, mit dieser Prozedur das Quark-Gluon-Plasma kontrolliert abzuschalten, aber dieser Versuch misslang: Auch bei SPS-Energien zeigte es immer noch seine (in den nun viel umfangreicheren Datens\u00e4tzen unmissverst\u00e4ndlichen) Signaturen!\u201c, so Heinz. <\/p>\n\n\n\n

Bis Ende August wird Ulrich Heinz dieses Jahr noch an der Goethe-Universit\u00e4t bleiben und dann in den beiden n\u00e4chsten Jahren jeweils w\u00e4hrend der Sommerpause seiner Universit\u00e4t wiederkommen. \u201eDie Stadt hat sich seit meiner Studienzeit sehr zu ihrem Vorteil ver\u00e4ndert\u201c, findet der ehemalige Frankfurter, der sechs Jahre in Sachsenhausen gelebt hat und noch in der Robert-Mayer-Stra\u00dfe studierte. In den ersten Wochen seiner R\u00fcckkehr lud ihn das Goethe Welcome Center zu einer F\u00fchrung durch die neue historische Altstadt ein. Die hat ihm sehr gefallen. <\/p>\n\n\n\n

Autorin: Anne Hardy<\/em><\/p>\n\n\n\n

Dieser Artikel ist in der Ausgabe 4.19 des UniReport<\/a> erschienen.<\/em><\/strong><\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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