Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Den magnetischen Sonnenfeldern auf der Spur

20.06.2001


Auf der Sonne entladen sich gewaltige Magnetfelder, was auch Auswirkungen auf das Leben auf der Erde hat. Eine Nachwuchsforschergruppe der RUB, die seit 1998 von der VolkswagenStiftung gefördert wird, entwickelt am Computer mathematische Modelle, um die Funktionsweise der Magnetfelder zu beschreiben. Mit ersten Erfolgen: Ihr ist es bereits gelungen, einige der bisherigen Formeln zu verbessern.

Gewaltige Energieausbrüche auf der Sonne ...
... beeinflussen auch unser Leben auf der Erde


VW-Stiftung fördert Nachwuchsforschergruppe an der RUB

Wenn das Fernsehbild flimmert und die Telefonleitung gestört ist, muss nicht unbedingt die Technik versagt haben - gewaltige Energieausbrüche auf der Sonne, so genannte solar flares, könnten die Ursache dafür sein. Auf unserem Tagesgestirn entladen sich Magnetfelder, wobei soviel Energie freigesetzt wird wie bei der Detonation mehrerer Millionen Atombomben. Eine Nachwuchsforschergruppe der RUB, die seit 1998 von der VolkswagenStiftung gefördert wird, entwickelt am Computer mathematische Modelle, um die Funktionsweise der Magnetfelder zu beschreiben ("Topologische Struktur elektromagnetischer Felder in leitenden Fluiden", Leitung: Dr. Gunnar Hornig, Institut für Theoretische Physik). Mit ersten Erfolgen: Ihr ist es bereits gelungen, einige der bisherigen Formeln zu verbessern.

Selbstorganisation der Materie

Wo der Sonnenwind auf das Magnetfeld der Erde trifft, werden Teilchen beschleunigt, die wiederum in den Polarregionen zu den Nordlichtern (Aurora) und so genannten geomagnetischen Stürmen führen. Auch in entfernteren Objekten, z. B. Pulsaren, Galaxien und protogalaktischen Wolken, mehren sich die Hinweise, dass Magnetfelder nach der Gravitation den größten Einfluss haben auf die Selbstorganisation der Materie. Diesem Phänomen ist die Nachwuchsforschergruppe der RUB auf der Spur: Sie will die Funktionsweise dieser Magnetfelder untersuchen und damit einer der größten Kraftquellen des Universums eine höhere Aufmerksamkeit zukommen lassen.

Verknotungen und Verknüpfungen

Der Schlüssel dazu liegt in ionisierter Materie, dem Plasma, das mit wenigen Ausnahmen überall im Universum vorliegt, wenn auch in sehr verschiedenen Zuständen - von extrem heißen und dichten Plasmen bis zu stark verdünnten, nur teilweise ionisierten Plasmen. Darin sind die Magnetfelder eingebettet. Eine Fluid-Theorie, die so genannte Magnetohydrodynamik, beschreibt das Plasma als ein elektrisch gut leitendes Fluid, in dem durch die Strömung magnetische Felder erzeugt werden können, die dann wiederum durch Kräfte, die so genannten Lorentz-Kräfte, auf das Plasma rückwirken. Durch diese Wechselwirkung zwischen Plasma und Magnetfeld kann eine beeindruckende Vielfalt von Strukturen entstehen, die oft Verknotungen oder Verknüpfungen des magnetischen Flusses zeigen. Diese komplexen Feldstrukturen können enorme Mengen an Energie speichern.

Dramatische Eruptionen

Eine typische Eigenschaft astrophysikalischer Plasmen ist, dass die Dynamik dieser Strukturen aus einem Wechselspiel besteht von idealem Verhalten, bei dem sich das Plasma nur unter Erhaltung aller Verknüpfungen (Erhaltung der Topologie) bewegt, und einer Art Aufreißen der magnetischen Struktur, der so genannten magnetischen Rekonnexion. Dabei bricht der magnetische Fluss auf und verbindet sich neu (engl. "re-connects") - ein Prozess, der oft von dramatischen Eruptionen begleitet ist und der große Energiemengen freisetzen kann. Solche Vorgänge lassen sich sehr gut auf der Oberfläche unsere Sonne verfolgen, wie die jüngsten, beeindruckenden Beobachtungen durch die Satelliten Yohkoh, SOHO und TRACE zeigen. Sie spielen auch eine zentrale Rolle für die unmittelbare Umgebung der Erde.

Mathematische Modelle entwickeln ...

In der Gruppe arbeiten junge Forscher interdisziplinär auf einem Gebiet zwischen Mathematik und Physik. Für die Bochumer Wissenschaftler scheint die Sonne allerdings im Computer. Im Gegensatz zu den klassischen Astronomen beobachten sie die Sonne nicht direkt. Ihre Aufgabe ist, mathematische Modelle zu entwickeln, mit deren Hilfe sich die Funktionsweise der Magnetfelder beschreiben lässt. Sie bedienen sich dabei einer Theorie, deren Anfänge auf den berühmten Mathematiker Gauss im Jahr 1833 zurückreichen: der mathematischen Knotentheorie. Neu ist, dass sie diese mit Ansätzen der Differentialgeometrie kombinieren und anwenden auf die magnetischen Felder in astrophysikalischen Plasmen.

... und optimieren

Mit ersten Erfolgen: Den Forschern ist es bereits gelungen, einige der bisherigen Formeln zu verbessern. Die Nachwuchsgruppe will einen kompletten Satz an mathematischen Berechnungsgrößen entwickeln. Dabei haben sie auch eine Möglichkeit gefunden, eine Invariante darzustellen, die einen bestimmten Typ von Verknotung magnetischer Feldlinien misst.

Den Nachwuchs fördern

Mit ihrem Programm "Nachwuchsgruppen an Universitäten" gibt die Volkswagenstiftung jungen, herausragend qualifizierten Wissenschaftlern die Möglichkeit, frühzeitig eigenständige Forschung zu betreiben - auf vorwiegend neuen Gebieten, die zwischen den Disziplinen angesiedelt sind. Charakteristikum dieser Förderinitiative ist, dass die jungen Forscherinnen und Forscher ihre Arbeitsgruppen selbständig leiten.

Weitere Informationen

Dr. Gunnar Hornig, Topologische Fluiddynamik, Institut für Theoretische Physik, Fakultät für Physik und Astronomie der RUB, NB 7/31, Tel. 0234/32-23799, Fax: 0234/32-14177, E-Mail: gh@tp4.ruhr-uni-bochum.de

Dr. Josef König | idw
Weitere Informationen:
http://www.tp4.ruhr-uni-bochum.de/vw/Projekt.html

Weitere Berichte zu: Magnetfeld Nachwuchsforschergruppe Plasma RUB

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Waschen für die Mikrowelt – Potsdamer Physiker entwickeln lichtempfindliche Seife
02.12.2016 | Universität Potsdam

nachricht Quantenreibung: Jenseits der Näherung des lokalen Gleichgewichts
01.12.2016 | Forschungsverbund Berlin e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Shape matters when light meets atom

Mapping the interaction of a single atom with a single photon may inform design of quantum devices

Have you ever wondered how you see the world? Vision is about photons of light, which are packets of energy, interacting with the atoms or molecules in what...

Im Focus: Greifswalder Forscher dringen mit superauflösendem Mikroskop in zellulären Mikrokosmos ein

Das Institut für Anatomie und Zellbiologie weiht am Montag, 05.12.2016, mit einem wissenschaftlichen Symposium das erste Superresolution-Mikroskop in Greifswald ein. Das Forschungsmikroskop wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem Land Mecklenburg-Vorpommern finanziert. Nun können die Greifswalder Wissenschaftler Strukturen bis zu einer Größe von einigen Millionstel Millimetern mittels Laserlicht sichtbar machen.

Weit über hundert Jahre lang galt die von Ernst Abbe 1873 publizierte Theorie zur Auflösungsgrenze von Lichtmikroskopen als ein in Stein gemeißeltes Gesetz....

Im Focus: Durchbruch in der Diabetesforschung: Pankreaszellen produzieren Insulin durch Malariamedikament

Artemisinine, eine zugelassene Wirkstoffgruppe gegen Malaria, wandelt Glukagon-produzierende Alpha-Zellen der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) in insulinproduzierende Zellen um – genau die Zellen, die bei Typ-1-Diabetes geschädigt sind. Das haben Forscher des CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit mit modernsten Einzelzell-Analysen herausgefunden. Ihre bahnbrechenden Ergebnisse werden in Cell publiziert und liefern eine vielversprechende Grundlage für neue Therapien gegen Typ-1 Diabetes.

Seit einigen Jahren hatten sich Forscher an diesem Kunstgriff versucht, der eine simple und elegante Heilung des Typ-1 Diabetes versprach: Die vom eigenen...

Im Focus: Makromoleküle: Mit Licht zu Präzisionspolymeren

Chemikern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es gelungen, den Aufbau von Präzisionspolymeren durch lichtgetriebene chemische Reaktionen gezielt zu steuern. Das Verfahren ermöglicht die genaue, geplante Platzierung der Kettengliedern, den Monomeren, entlang von Polymerketten einheitlicher Länge. Die präzise aufgebauten Makromoleküle bilden festgelegte Eigenschaften aus und eignen sich möglicherweise als Informationsspeicher oder synthetische Biomoleküle. Über die neuartige Synthesereaktion berichten die Wissenschaftler nun in der Open Access Publikation Nature Communications. (DOI: 10.1038/NCOMMS13672)

Chemische Reaktionen lassen sich durch Einwirken von Licht bei Zimmertemperatur auslösen. Die Forscher am KIT nutzen diesen Effekt, um unter Licht die...

Im Focus: Neuer Sensor: Was im Inneren von Schneelawinen vor sich geht

Ein neuer Radarsensor erlaubt Einblicke in die inneren Vorgänge von Schneelawinen. Entwickelt haben ihn Ingenieure der Ruhr-Universität Bochum (RUB) um Dr. Christoph Baer und Timo Jaeschke gemeinsam mit Kollegen aus Innsbruck und Davos. Das Messsystem ist bereits an einem Testhang im Wallis installiert, wo das Schweizer Institut für Schnee- und Lawinenforschung im Winter 2016/17 Messungen damit durchführen möchte.

Die erhobenen Daten sollen in Simulationen einfließen, die das komplexe Geschehen im Inneren von Lawinen detailliert nachbilden. „Was genau passiert, wenn sich...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

Experten diskutieren Perspektiven schrumpfender Regionen

01.12.2016 | Veranstaltungen

Die Perspektiven der Genom-Editierung in der Landwirtschaft

01.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Forscher finden «Krebssignatur» in Proteinen

05.12.2016 | Biowissenschaften Chemie

Wichtiger Prozess für Wolkenbildung aus Gasen entschlüsselt

05.12.2016 | Geowissenschaften

Frühwarnsignale für Seen halten nicht, was sie versprechen

05.12.2016 | Ökologie Umwelt- Naturschutz