Zusammenarbeit bei ELEMENTS

Wie mikroskopische und makroskopische Effekte gemeinsam entschlüsselt werden

1. Pfeiler: Theorie & Simulation

Prof. Norbert Pietralla (TU Darmstadt), Prof. Luciano Rezzolla (Goethe-Universität) und Prof. Tetyana Galatyuk (GSI) leiten ELEMENTS gemeinsam. Hier diskutieren sie anhand eines Modells die Kollision zweier Neutronensterne, bei der beträchtliche Mengen schwerer Elemente ins All geschleudert werden. Rezzolla simuliert diese makroskopischen Ereignisse basierend auf Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie. Andere Theoretiker*innen des Clusterprojekts befassen sich auf mikroskopischer Ebene beispielsweise mit Beschreibung von stark wechselwirkender Materie unter extremen Bedingungen. 

Im Clusterprojekt ELEMENTS arbeiten Physiker*innen verschiedenster Fachgebiete eng mit einander zusammen, um die Entstehung schwerer Elemente im Universum zu erforschen. Nur durch diese interdisziplinäre Kollaboration kann das komplexe Zusammenspiel mikroskopischer und makroskopischer Ereignisse entschlüsselt werden. Dabei bilden Theorie, Experiment und Beobachtung die drei großen Pfeiler des Forschungsvorhabens.

https://elements.science/

2. Pfeiler: Experimentalphysik

Die sogenannten Schwerionenkollision werden bei ELEMENTS auch experimentell untersucht. Hier erläutert Tetyana Galatyuk das Modell des »HADES«-Spektrometers (Maßstab 1:20), welches bei der GSI zur Untersuchung von Reaktionen mit verschiedenen Schwerionenstrahlen, wie etwa Gold, dient. Diese Gold-Ionen kollidieren mit hoher Geschwindigkeit mit einem Gold-Target (»Ziel«), um heiße und dichte Kernmaterie zu erzeugen und schließlich die Eigenschaften der Materie in ihren »Trümmern« zu bestimmen. 

Im Gegensatz zu den verhältnismäßig schweren Ionen werden am S-DALINAC an der TU Darmstadt die sehr viel leichteren Elektronen nahezu auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigt. Mit ihnen kann Norbert Pietralla die Kerne von Atomen spalten, was weitere Rückschlüsse auf die Entstehung der schweren Elemente im Universum erlaubt.

3. Pfeiler: Astronomische Beobachtungen

Astronomische Aufnahmen bilden ein weiteres Puzzleteil bei der Erforschung der Elemententstehung. Dr. Linda Lombardo und Prof. Camilla Hansen (Goethe-Universität) analysieren die Spektren von Sternen, um Rückschlüsse auf die dort entstehenden Elemente zu ziehen. Im Hintergrund abgebildet ist das »Very Large Telescope« der Europäischen Südsternwarte ESO in Chile, mit dem die Daten gewonnen werden.

Phyllis Mania

Weiterführende Links:

Wenn die Schwerkraft Wellen schlägt | Aktuelles aus der Goethe-Universität Frankfurt
Materie am Limit | Aktuelles aus der Goethe-Universität Frankfurt
Mit recycelter Energie auf den Spuren schwerer Elemente | Aktuelles aus der Goethe-Universität Frankfurt
Das Very Large Telescope | ESO Deutschland

ExStra – die Exzellenzstrategie des Bundes und der Länder

Mit vier neuen Clustern bewirbt sich die Goethe-Universität Frankfurt für die anstehende Runde der Exzellenzstrategie des Bundes und der Länder: Es sind die Forschungsthemen Vertrauen im Konflikt (CONTRUST), Infektion und Entzündung (EMTHERA), Ursprung der Schweren Elemente (ELEMENTS) und zelluläre Architekturen (SCALE). Die Anträge vereinen die Kompetenzen und zukunftsweisenden Ideen der Goethe-Universität mit denen der Kolleg:innen des Verbunds der Rhein-Main-Universitäten (RMU) und weitere Partner der vier großen Organisationen der außeruniversitären Forschung. Der seit 2019 bestehende Exzellenzcluster Cardiopulmonary Institute (CPI) wird im kommenden Jahr direkt einen Vollantrag einreichen.

Fotos: Stefanie Wetzel, S-DALINAC: Klaus Mai/TUDa, Simulation: Luciano Rezzolla

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