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Wir haben vielversprechende Anzeichen dafür, dass uns die Reproduktion von Urmaterie, wie sie im Universum unmittelbar nach dem Urknall bestand, geglückt ist.
Jüngste Ergebnisse eines groß angelegten Experiments, an dem 460 Physiker aus 57 Forschungsinstituten in 12 Ländern beteiligt sind, weisen stark darauf hin, dass den Wissenschaftlern die Erzeugung von Urmaterie, dem so genannten Quark-Gluon-Plasma gelang. Das PHENIX-Experiment, das am National Laboratory in Brookhaven, New York, durchgeführt wurde, brachte Physiker aus Brasilien, China, Deutschland, Frankreich, Indien, Israel, Japan, Schweden, Südkorea, Russland, Ungarn und den Vereinigten Staaten zusammen. Das israelische Team von Prof. Itzhak Tserruya, dem Leiter der Abteilung Teilchenphysik des Weizmann Instituts, entwickelte und konstruierte einzigartige Teilchendetektoren, die im Detektorsystem des PHENIX-Experimentes eine zentrale Rolle spielen.
In der ersten Millionstel Sekunde nach dem Urknall gab es noch keine Atome der verschiedenen Elemente, wie wir sie heute kennen. Die Hauptbestandteile der Atome - Protonen und Neutronen - waren ebenfalls noch nicht "geboren". Die Ströme der brodelnden Ursuppe, die in den ersten Sekundenbruchteilen des Weltalls in alle Richtungen auseinander stoben, enthielten eine Mischung aus freien Quarks und Gluonen, das so genannte Quark-Gluon-Plasma. Später, nachdem sich das Universum ein wenig abgekühlt hatte und seine extreme Dichte abnahm, "organisierten" sich die Quarks und Gluonen in verschiedene Kombinationen und bildeten komplexere Teilchen wie Protonen und Neutronen. Seither kommen Quarks oder Gluonen nicht mehr als freie Teilchen im Universum vor.
Wissenschaftler, die die einzigartigen physikalischen Eigenschaften des Quark-Gluon-Plasmas erforschen, versuchen diese Urmasse mit Hilfe des extra dafür in Brookhaven konstruierten Teilchenbeschleunigers RHIC neu zu schaffen. Der Beschleuniger lässt zwei Strahlen aus Gold-Ionen aufeinanderprallen. Die Wucht der Kollision (etwa 40 Trillionen Elektronvolt oder auch 40 Tera-Elektronvolt) wandelt einen Teil der kinetischen Energie in Hitze um, während der andere Teil neue, verschiedene Teilchen erzeugt (ein Prozess, der in der bekannten Relativitätsgleichung von Einstein E=mc2 beschrieben wird). Es wird angenommen, dass diese erste Phase in der Entstehung neuer Teilchen, ebenso wie die erste Phase während der Entstehung der Materie im Urknall, aus dem Quark-Gluon-Plasma besteht.
Eine Möglichkeit zur Identifizierung des Quark-Gluon-Plasma ist die Beobachtung des Verhaltens von Teilchen, die in das Plasma eindringen. Wenn sich ein einzelnes Quark durch normale Materie (bestehend aus Protonen und Neutronen) bewegt, sendet es Strahlung aus, die sein Vorwärtskommen etwas abbremst. Im Gegensatz dazu verlangsamt sich das Quark in einem
sehr dichten Medium wie dem Quark-Gluon-Plasma ungleich stärker. Genau dieses Phänomen wurde kürzlich im PHENIX-Experiment beobachtet und analysiert. Nach Angaben von Physikern, die an dem Experiment teilnahmen, weisen die Ergebnisse darauf hin, dass die Herstellung des Quark-Gluon-Plasma erfolgreich war.
Die Detektoren, die Prof. Tserruya entwickelt und konstruiert hat, liefern dreidimensionale Information über die präzise Lage der Teilchen, die aus dem Kollisionsbereich ausgestoßen werden. Ihre Identität, zusammen mit ihrer Bewegungsrichtung und Energie, gibt Aufschluss über die Eigenschaften der Materie im Kollisionsbereich. Zu dem Weizmann-Team, das die Detektoren entwickelt hat, gehörten außer Prof. Tserruya auch Prof. Zeev Fraenkel, Dr. Ilia Ravinovich, Postdoktorand Dr. Wei Xie und die Studenten Alexandre Kozlov, Alexander Milov und Alexander Cherlin.
Prof. Tserruyas Forschung wird vom Nella-und-Leon-Benoziyo-Zentrum für Hochenergiephysik unterstützt.
Prof. Tserruya ist Inhaber des Samuel-Sheba-Lehrstuhls für Reine und Angewandte Physik.
Das Weizmann Institut in Rehovot, Israel, gehört weltweit zu den führenden multidisziplinären Forschungseinrichtungen. Seine 2500 Wissenschaftler, Studenten, Techniker und anderen Mitarbeiter sind in einem breiten Spektrum naturwissenschaftlicher Forschung tätig. Zu den Forschungszielen des Instituts gehören neue Möglichkeiten im Kampf gegen Krankheit und Hunger, die Untersuchung wichtiger Fragestellungen in Mathematik und Informatik, die Erforschung der Physik der Materie und des Universums und die Entwicklung neuer Werkstoffe und neuer Strategien für den Umweltschutz.
Die Nachrichten des Weizmann-Instituts sind im World Wide Web unter http://www.weizmann.ac.il hinterlegt und ebenfalls unter http://www.eurekalert.org abrufbar.
Presseanfragen richten Sie bitte an: Yivsam Azgad, Tel: 972-8-934-3856/52
Merkmale dieser Pressemitteilung:
Biologie, Chemie, Ernährung / Gesundheit / Pflege, Informationstechnik, Medizin
überregional
Forschungsergebnisse, Forschungsprojekte
Deutsch
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