{"id":70401,"date":"2023-04-14T09:40:51","date_gmt":"2023-04-14T07:40:51","guid":{"rendered":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/?p=70401"},"modified":"2023-05-30T16:18:41","modified_gmt":"2023-05-30T14:18:41","slug":"wissenschaftliche-expertise-in-den-faechern-physik-und-geowissenschaften","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/en\/unireport\/wissenschaftliche-expertise-in-den-faechern-physik-und-geowissenschaften\/","title":{"rendered":"Wissenschaftliche Expertise in den F\u00e4chern Physik und Geowissenschaften"},"content":{"rendered":"

Die Wilhelm-Heraeus-Stiftungsgastprofessur an der Goethe-Universit\u00e4t<\/h2>\n\n\n\n

Die Goethe-Universit\u00e4t vergibt seit 2015 den Titel Wilhelm-Heraeus-Stiftungsgastprofessur an eine*n <\/em>Wissenschaftler*in mit internationalem Renommee auf dem Gebiet der Physik und interdisziplin\u00e4ren Grenzgebieten. Gef\u00f6rdert wird die Professur aus Mitteln der 1963 gegr\u00fcndeten Wilhelm und Else Heraeus-Stiftung, die Forschung und Ausbildung in den Naturwissenschaften f\u00f6rdert. Der Preis wird f\u00fcr das bisherige Gesamtwerk von Wissenschaftlern vergeben, deren grundlegende Entdeckungen, Erkenntnisse oder neue Theorien ihre eigene wissenschaftliche Disziplin nachhaltig gepr\u00e4gt haben und von denen zu erwarten ist, dass sie ihre herausragenden Leistungen in der Zukunft fortsetzen werden. <\/p>\n\n\n\n

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Das Physik-Geb\u00e4ude am Campus Riedberg.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Vorgeschlagen werden k\u00f6nnen Wissenschaftler*innen aus dem In- und Ausland. Die Preistr\u00e4gerin oder der Preistr\u00e4ger wird eingeladen, in Kooperation mit dem Frankfurter Fachbereich f\u00fcr mindestens sechs Wochen zu einem Thema ihrer Wahl zu forschen und zu lehren. Zwei aktuelle Wilhelm-Heraeus-Stiftungsgastprofessoren sollen exemplarisch im Folgenden vorgestellt werden: der Physiker Gunther M. Roland und der Geologe Philippe Yamato.<\/p>\n\n\n\n

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Die gro\u00dfen Experimente der Teilchenphysik<\/strong><\/h4>\n\n\n\n

Spektakul\u00e4re wissenschaftliche Entdeckungen der j\u00fcngsten Vergangenheit nachzuvollziehen, indem man die originalen Messdaten analysiert, ist im Allgemeinen nicht das Thema einer \u00dcbung, die eine regelm\u00e4\u00dfig angebotene Vorlesung begleitet \u2013 dank Gunther M. Roland, Heraeus-Gastprofessor des Jahres 2023, k\u00f6nnen Physik-Studierende der Goethe-Universit\u00e4t jetzt diese Erfahrung machen: Harald Appelsh\u00e4user, in dessen Gruppe Roland im Sommersemester zu Gast sein wird, liest \u201eKern- und Teilchenphysik 4f: Das Higgs-Boson\u201c. Darin macht er die H\u00f6rerinnen und H\u00f6rer mit der Physik des \u201eGottesteilchens\u201c vertraut, und Roland \u2013 der seinerzeit an dessen Entdeckung beteiligt war \u2013 wird die Studierenden dabei betreuen, wenn sie die inzwischen vom europ\u00e4ischen Kernforschungszentrum Cern ver\u00f6ffentlichten Messdaten analysieren und den Prozess seiner Entdeckung im Detail nachzeichnen.<\/p>\n\n\n\n

Als Physik-Professor am Massachusetts Institute of Technology (Boston, USA) geh\u00f6rt Roland der Gruppe an, die sich mit Schwerionen bei extrem hohen, also relativistischen Energien besch\u00e4ftigt; er erforscht die Eigenschaften, die dann typisch f\u00fcr stark miteinander wechselwirkende Atomkerne und Elementarteilchen sind. Weil \u201erelativistisch\u201c bedeutet, dass sich die beteiligten Teilchen nahezu mit Lichtgeschwindigkeit bewegen, m\u00fcssen die entsprechenden Experimente an \u00e4u\u00dferst leistungsf\u00e4higen Teilchenbeschleunigern stattfinden, so etwa am Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) des Brookhaven National Laboratory (Long Island, USA), am Large Hadron Collider (LHC) des Cern (Genf, Schweiz) oder am GSI Helmholzzentrum in Darmstadt.<\/p>\n\n\n\n

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Zustand wie nach dem Urknall<\/strong><\/h4>\n\n\n\n

Wenn Schwerionen (typischerweise: Kupfer-, Gold- oder Blei-Ionen) fast auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt werden und dann aufeinanderprallen, wirkt so unvorstellbar viel Energie auf sie ein, dass nicht einfach die \u201eklassischen\u201c Elementarteilchen, Protonen und Neutronen, \u00fcbrig bleiben, sondern dass diese ihrerseits in die Bestandteile Quarks und Gluonen zertr\u00fcmmert werden. F\u00fcr Sekundenbruchteile liegen sie dann in einem neuen Materie-Zustand vor \u2013 sie bilden ein \u201eQuark-Gluon-Plasma\u201c, so wie es Sekundenbruchteile nach dem Urknall existiert hat. Roland interessiert sich einerseits f\u00fcr die Eigenschaften des Quark-Gluon-Plasmas, f\u00fcr sein Verhalten in ganz bestimmten Situationen, ist aber andererseits auch damit befasst, gro\u00dfe Experimente der Teilchenphysik zu konzipieren, aufzubauen und durchzuf\u00fchren: so etwa das CMS-Experiment am Cern und das sPHENIX-Experiment am Brookhaven National Lab, dessen erste Messperiode im Mai 2023 beginnt.<\/p>\n\n\n\n

\u201eTechnologisch gibt es eine relativ gro\u00dfe \u00dcberlappung zwischen sPHENIX und dem ALICE-Experiment am Cern, an dem ja mein Gastgeber an der Goethe-Universit\u00e4t, Harald Appelsh\u00e4user, beteiligt ist\u201c, erl\u00e4utert Roland, \u201eviele Verfahren, die bei ALICE entwickelt wurden, kommen jetzt auch bei sPHENIX zum Einsatz. Davon werden wir profitieren.\u201c Umgekehrt werde auch das ALICE-Experiment von den Erfahrungen bei sPHENIX profitieren, wenn nach der Auswechslung zentraler Komponenten seine n\u00e4chste Messphase im September 2023 beginnt. \u201eDer verst\u00e4rkte Austausch mit der Gruppe Appelsh\u00e4user, den mir die Heraeus-Gastprofessur erm\u00f6glicht, ist also nicht nur f\u00fcr meine Forschung ausgesprochen n\u00fctzlich\u201c, kommentiert Roland, \u201esondern er kommt beiden Seiten zugute.\u201c Wichtige Impulse f\u00fcr seine Forschung erwartet er auch von der Zusammenarbeit mit Frankfurter Theoretikern, insbesondere mit der Arbeitsgruppe der Schwerionenund Elementarteilchen-Physikerin Hannah Elfner am FIAS: Elfner arbeitet an einem wichtigen Modell, das beschreibt, in welche Teilchen sich ein Quark-Gluon-Plasma nach der Kollision der Schwerionen entwickelt; Roland und sie nutzen ausgefeilte statistische Methoden, um Modelle und Theorien zum Quark-Gluon-Plasma mit den experimentellen Befunden zu vergleichen.<\/p>\n\n\n\n

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Nicht nur Roland, nicht nur 2023<\/strong><\/h4>\n\n\n\n

Der verst\u00e4rkte Austausch im Rahmen der Heraeus-Gastprofessur wird allerdings nicht auf Roland selbst beschr\u00e4nkt bleiben. Seine Studierenden sowie seine Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter sollen die M\u00f6glichkeit erhalten, nach Deutschland zu kommen, um sich nicht nur mit der Gruppe Appelsh\u00e4user, sondern auch mit der ALICE-Gruppe des GSI Helmholtzzentrums in Darmstadt auszutauschen. Und der Kontakt soll auch nicht mit dem Ablauf des Jahres 2023 enden, sondern ist auf mehrere Jahre angelegt: Nachdem es zun\u00e4chst darum geht, mit den verschiedenen Experimenten Messdaten zu erzeugen und aufzuzeichnen, soll anschlie\u00dfend die Diskussion \u00fcber die nachgewiesenen und untersuchten physikalischen Ph\u00e4nomene folgen.<\/p>\n\n\n\n

F\u00fcr Gunther Roland schlie\u00dft sich damit ein Kreis: Nicht nur, weil er in der Vergangenheit schon jedes Jahr mehrmals zu Stippvisiten in Frankfurt war, um mit seinen Kolleginnen und Kollegen um Harald Appelsh\u00e4user gemeinsame Projekte zu er\u00f6rtern, sondern weil er auch an der Goethe-Universit\u00e4t studiert und 1993 schlie\u00dflich promoviert hat. Deshalb kommentiert er: \u201eEin bisschen f\u00fchle ich mich jetzt, als ob ich nach Hause k\u00e4me.\u201c<\/p>\n\n\n\n

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Erforschen, wie die Gesteine entstehen<\/strong><\/h4>\n\n\n\n

Der franz\u00f6sische Geologe Philippe Yamato befasst sich in seiner Forschung damit, wie die Erde ihre heutige Gestalt bekommen hat \u2013 zu Hause, an der Universit\u00e4t der westfranz\u00f6sischen Stadt Rennes, seit Ende 2022 und bis Ende 2023. Aber auch als Heraeus-Gastprofessor an der Goethe-Universit\u00e4t. Yamato geht es um die Lithosph\u00e4re, die Gesteinsh\u00fclle der Erde, und um die Entstehung von Gesteinen, die vor zig Millionen Jahren im Inneren der Erde gebildet worden sind, bei einer Temperatur von 600 Grad Celsius und einem Druck von rund 2,5 Gigapascal = 2,5 \u00b7 109 Pascal (nur zum Vergleich: Am tiefsten Punkt des Weltmeeres, am Boden des Marianengrabens in 11 000 Metern Wassertiefe, herrscht ein Druck von rund 1100 bar, das entspricht gerade einmal 0,11 Gigapascal). Und Yamato interessiert sich nicht nur f\u00fcr die Entstehung der Gesteine, sondern auch daf\u00fcr, wie sich ihre Struktur ver\u00e4ndert, wenn sie dann tief ins Erdinnere abtauchen und was passiert, wenn sie schlie\u00dflich wieder zur\u00fcck an die Erdoberfl\u00e4che gelangen.<\/p>\n\n\n\n

\u201eDabei kann sich das Aussehen eines Gesteinsbrockens drastisch ver\u00e4ndern\u201c, erl\u00e4utert Yamato, \u201edas k\u00f6nnen Sie sich so vorstellen, wie wenn Sie eine mit Kuchenteig gef\u00fcllte Backform in den Ofen stellen.\u201c Dadurch \u00e4nderten sich f\u00fcr den Teig die Umgebungsbedingungen und folglich auch seine Konsistenz und sein Aussehen, sagt er, genauso wie f\u00fcr einen Gesteinsbrocken, der \u2013 zum Beispiel in einer \u201eSubduktionszone\u201c, an der Grenze einer tektonischen Platte \u2013 tiefer ins Innere der Erde gedr\u00fcckt werde und dementsprechend von einem h\u00f6heren Druck und h\u00f6herer Temperatur umgeben sei. \u201eDabei interessiert es mich nicht nur, einen Gesteinsbrocken nach der Transformation mit seiner urspr\u00fcnglichen Gestalt zu vergleichen\u201c, sagt Yamato, \u201esondern ich m\u00f6chte erfahren, wie diese Transformation genau vor sich geht.\u201c Gewisserma\u00dfen wolle er also nicht nur wissen, wie der fertige Kuchen aussieht, f\u00fcgt er hinzu, \u201esondern ich m\u00f6chte gewisserma\u00dfen durch die Backofent\u00fcr schauen und beobachten, wie der Kuchen aufgeht und wie sich seine Oberfl\u00e4che allm\u00e4hlich in eine knusprige, goldbraune Kruste verwandelt.\u201c<\/p>\n\n\n\n

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Feldforschung und Simulationen<\/strong><\/h4>\n\n\n\n

Seinem Ziel n\u00e4hert sich Yamato auf verschiedenen Wegen: Er begibt sich \u201eins Feld\u201c \u2013 auf Exkursionen, zu den norwegischen Kaledoniden ebenso wie in die franz\u00f6sischen Alpen. Dort untersucht er das Aussehen und die innere Struktur der Gesteine, sammelt Gesteinsproben, die er nach seiner Heimkehr analysiert, sei es mit dem normalen Lichtmikroskop, sei es mit dem Rasterelektronenmikroskop, sei es mithilfe des Elektronenstrahlmikrosonden-Verfahrens.<\/p>\n\n\n\n

Zugleich will Yamato anhand mathematischer Gleichungen beschreiben, wie sich ge\u00e4nderte Umgebungsbedingungen \u2013 insbesondere: andere Druck- und Temperaturverh\u00e4ltnisse \u2013 auf Struktur und Zusammensetzung der Gesteine auswirken. Auf der Basis der Gleichungen schreibt Yamato dann Simulationsprogramme, welche die Eigenschaften und das Verhalten der Gesteinsproben m\u00f6glichst exakt wiedergeben sollen, \u201edenn das zeigt uns, dass wir korrekt erfassen, was in den Gesteinen vor sich geht\u201c, f\u00fcgt Yamato noch hinzu.<\/p>\n\n\n\n

Er genie\u00dft es, dass er als Gastprofessor der Wilhelm und Else Heraeus-Stiftung mehrmals ausgedehnte Arbeitsbesuche in der Gruppe seines Gastgebers, des Geologen Thibault Duretz, verbringen kann: \u201eHier kann ich mich ganz auf die gemeinsamen Forschungsprojekte mit Thibault Duretz konzentrieren, ohne dass ich Lehrveranstaltungen halten und administrative Aufgaben erledigen muss\u201c, sagt Yamato, \u201eau\u00dferdem habe ich als Gastprofessor die Mittel, Mitglieder meiner Gruppe hierher an die Goethe-Universit\u00e4t mitzubringen \u2013 f\u00fcr meine Studierenden und Promovierenden ist das eine wunderbare Gelegenheit, wissenschaftliche Kontakte zu kn\u00fcpfen.\u201c<\/p>\n\n\n\n

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Kontaktpflege und Kursprogramm<\/strong><\/h4>\n\n\n\n

Auch er selbst will wissenschaftliche Kontakte ausbauen und pflegen: Sowohl in Frankfurt, beispielsweise mit den Gruppen f\u00fcr Geochemie und f\u00fcr Seismologie, als auch mit einer Mineralogin aus Heidelberg. Zudem plant er, im Sommer eine Exkursion nach Norwegen mit den Mitgliedern der Arbeitsgruppe von Thibault Duretz zu unternehmen, nicht nur um Gel\u00e4nde zu kartieren und Gesteinsproben zu sammeln, sondern auch, um direkt vor Ort \u00fcber wissenschaftliche Fragestellungen zu diskutieren. Und auch wenn er es genie\u00dft, sich w\u00e4hrend der Wochen, die er im Geozentrum auf dem Riedberg-Campus verbringt, vor allem der Forschung zu widmen: Ganz ohne universit\u00e4re Lehre ist die Zeit als Heraeus-Gastprofessor f\u00fcr Philippe Yamato bislang nicht vergangen: Zusammen mit Thibault Duretz hat er soeben in den Semesterferien einen viert\u00e4gigen Block-Kurs gegeben, in dem Bachelor- und Masterstudierende sowie Promovierende etwas dar\u00fcber erfahren haben, wie sie die Transformation von Gesteinen durch Gleichungen erfassen und in Computermodellen simulieren k\u00f6nnen. Backen f\u00fcr Fortgeschrittene sozusagen.<\/p>\n\n\n\n

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Texte: Stefanie Hense<\/em><\/p>\n\n\n\n

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Wilhelm und Else Heraeus-Stiftungsgastprofessuren<\/strong>

2015<\/em>
Prof. Anatoli Kheifets<\/strong>, Australian National University, Physik

2016<\/em>
Prof\u2019in Renata M. M. Wentzcovich<\/strong>, Columbia University, Geowissenschaften

2017<\/em>
Prof. Dr. Michael Wiescher<\/strong>, University of Notre Dame, Physik

2018<\/em>
Prof. Triantaphyllos Akylas<\/strong>, Massachusetts Institute of Technology, Geowissenschaften

2019<\/em>
Dr. Igor I. Mazin<\/strong>, Center f\u00fcr Computational Materials Science Washington D.C., Physik

2020<\/em>
Prof. Glenn A. Gaetani<\/strong>, Woods Hole Oceanographic Institution, Woods Hole, Geowissenschaften

2021<\/em>
Dr. Christoph Geibel<\/strong>, MPI f\u00fcr Chemische Physik fester Stoffe Dresden, Physik

2022<\/em>
Prof. Philippe Yamato<\/strong>, Universit\u00e9 de Rennes, Rennes Cedex, Frankreich, Geowissenschaften

2023<\/em>
Prof. Gunther Roland<\/strong>, MIT Cambridge, MA, USA, Physik<\/p>\n<\/div>\n<\/div>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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