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Der Deutsche Akademische Austauschdienst (DAAD) fördert ab heute (15.10.2015) den Auslandsaufenthalt von Dr. Martin Eibach am National Superconducting Cyclotron Laboratory (NSCL) http://www.nscl.msu.edu/index.php an der Michigan State University. Sie zählt zu den besten staatlichen Universitäten der USA; die Kernphysik gehört dabei zu ihren besonders forschungsstarken Bereichen. Dr. Eibach möchte in den USA exotische Kerne so genau wiegen, dass nur eine Unsicherheit von unter 0.0001 Prozent bleibt. Das entspricht gerade einmal einer Getränkedose mehr oder weniger in der Ladung eines großen Passagierflugzeugs.
Dr. Martin Eibach hatte sich für das P.R.I.M.E.-Programm (Postdoctoral Researchers International Mobility Experience) http://www.daad.de/ausland/studieren/stipendium/de/22346-postdoctoral-researchers-international-mobility-experience/ des DAAD beworben. P.R.I.M.E. ermöglicht es jungen Wissenschaftlern, Erfahrung im Ausland zu sammeln und internationale Kontakte zu knüpfen, und fördert so auch den wissenschaftlichen Austausch auf internationaler Ebene. Die geförderten Vorhaben umfassen praktisch alle akademischen Bereiche, das heißt neben den naturwissenschaftlichen unter anderem auch gesellschaftswissenschaftliche und medizinische Themen. An Stelle des sonst üblichen Stipendiums wird eine Anstellung an einer deutschen Universität finanziert. Außerdem reicht die Förderung über die einjährige Auslandsphase hinaus. Das ermöglicht den Nachwuchsforschern einen leichteren Wiedereinstieg in das deutsche Wissenschaftssystem.
Dr. Eibach konnte sich mit seinem Projektentwurf als einer von 27 unter 199 Bewerberinnen und Bewerbern durchsetzen (Förderquote 14 Prozent). Er wird als wissenschaftlicher Angestellter der Universität Greifswald von seinem deutschen Mentor Prof. Lutz Schweikhard betreut. Nach der einjährigen Forschung am NSCL bei Prof. Georg Bollen wird sich eine sechsmonatige Rückkehrphase nach Deutschland anschließen, während der er als Mitglied der Greifswalder Arbeitsgruppe http://www.physik.uni-greifswald.de/arbeitsgruppen/schweikhard.html an Experimenten des Helmholtzzentrums für Schwerionenforschung GSI http://www.gsi.de/start/aktuelles.htm in Darmstadt beteiligt sein wird.
Der Nachwuchswissenschaftler Dr. Martin Eibach interessiert sich besonders für den Aufbau und die Entstehung der Atomkerne. Schon während seiner Promotion an der Universität Heidelberg hat er dazu die Kernmassen bestimmter Isotope untersucht. Über Einsteins berühmte Formel E=mc2, die jeder Masse m mittels der Lichtgeschwindigkeit c eine entsprechende Energie E zuordnet, kann man durch Vergleich mit den Massen der Bestandteile der Atomkerne, den Protonen und Neutronen, auf die Bindungsenergien dieser Kernteilchen und damit auf die Kernstruktur schließen. Diese Werte haben auch entscheidenden Einfluss auf die Entstehung der verschiedenen Atomkerne, also die Herkunft der chemischen Elemente. Die dazu notwendigen Kernreaktionen finden in den Sternen statt, oft bei explosionsartigen Ereignissen wie Supernovae. Nach dem Urknall gab es zunächst praktisch nur Wasserstoff und Helium. Alle anderen Elemente, aus denen auch wir Menschen bestehen, sind damit „Sternenstaub“.
Um die Details der Kernstrukturen und der Reaktionen zur Elemententstehung genauer zu untersuchen, muss man zu den exotischsten Kernen gehen. Sie können nur in kleinsten Mengen erzeugt werden und zerfallen wieder nach kurzer Zeit, oft nur in Bruchteilen von Sekunden. Dr. Eibach hat sich zum Ziel gesetzt, diese exotischen Kerne sehr genau zu wiegen, mit einer Unsicherheit von unter 0.0001 Prozent. Das entspricht gerade einmal einer Getränkedose mehr oder weniger in der Ladung eines großen Passagierflugzeugs. Um einen Atomkern zu wiegen, ionisiert man ein entsprechendes Atom und fängt es in einer sogenannten Penningfalle http://de.wikipedia.org/wiki/Penning-Falle ein. Dort wird das Ion durch ein sehr starkes Magnetfeld auf kreisförmige Bahnen gezwungen. Man kann nun sehr genau messen, wie viele Umläufe das Ion pro Sekunde zurücklegt und daraus seine Masse bestimmen. Wenn nur einige wenige dieser Kerne pro Tag erzeugt werden, muss die Messmethode sehr effizient sein. Während bei heute eingesetzten Techniken noch einige hundert Ionen für eine Messung benötigt werden, will Dr. Eibach am NSCL eine neue Methode weiterentwickeln und einsetzten, die mit einem einzigen Ion auskommt. Dabei wird dessen „Bildladung“ http://de.wikipedia.org/wiki/Spiegelladung auf den Elektroden der Falle gemessen, um die Ionenbewegung zu rekonstruieren. Die Methode soll an der Facility for Rare Isotope Beams (FRIB) http://www.frib.msu.edu/ zum Einsatz kommen, die sich zurzeit noch im Bau befindet.
Die Entwicklungen in Michigan werden auch für die Untersuchungen bei SHIPTRAP http://www.gsi.de/en/work/research/appa_pni/atomic_physics/research/experimental_facilities/shiptrap.htm an der GSI/Darmstadt und bei ISOLTRAP http://isoltrap.web.cern.ch/isoltrap/ am CERN von Interesse sein, an denen Prof. Schweikhard beteiligt ist. Dabei wird an der GSI vor allem an den schwersten bekannten Atomkernen geforscht, während am CERN, ähnlich wie am NSCL, Fragen der Kernstrukturen und der Kernentstehung nachgegangen wird.
Weitere Informationen
Foto: Prof. Dr. Georg Bollen (links) und Dr. Martin Eibach vor einer Forschungsanlage an der an der Michigan State University
Foto: Dr. Stefan Schwarz
Das Foto und die Abbildungen können für redaktionelle Zwecke im Zusammenhang mit dieser Medieninformation kostenlos heruntergeladen und genutzt werden. Dabei ist der Name der Autoren oder des Fotografen zu nennen. Download: http://tinyurl.com/qxh85e3
Ansprechpartner
Prof. Dr. Lutz Schweikhard
Institut für Physik
Felix-Hausdorff-Str. 6, 17489 Greifswald
Tel.: +49 3834 86-4700
lschweik@physik.uni-greifswald.de
Dr. Martin Eibach
National Superconducting Cyclotron Laboratory
640 South Shaw Lane
East Lansing, MI 48824, USA
Tel: +01 517 908-7678
eibach@nscl.msu.edu
Prof. Dr. Georg Bollen
Facility for Rare Isotope Beams
640 South Shaw Lane
East Lansing, MI 48824, USA
Tel: +01 517 908-7714
bollen@frib.msu.edu
Prof. Dr. Georg Bollen (links) und Dr. Martin Eibach vor einer Forschungsanlage an der an der Michig ...
Foto: Dr. Stefan Schwarz
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Journalists, Scientists and scholars, Students
Physics / astronomy
transregional, national
Miscellaneous scientific news/publications
German
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