Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Was die Welt zusammenhält: "Klebeteilchen" für die Stabilität der Materie

22.07.2009
Physiker untersuchen das Verhalten von Gluonen bei einem kurzlebigen Materiezustand

Das Verhalten von Gluonen - das sind die Trägerteilchen der starken Wechselwirkung, die auf sub­atomarer Ebene für die Stabilität aller Materie sorgen - haben Physiker der Universität Heidelberg un­tersucht.

Dabei ist es ihnen gelungen, die Eigenschaften eines kurzlebigen Materiezustandes genauer zu beschreiben, der nach dem Beschleunigen schwerer Ionen auf sehr hohe Energien und dem Auf­einanderprallen der Partikel für extrem kurze Zeitintervalle auftritt. Die Ergebnisse dieser Forschun­gen, die auch theoretische Vorhersagen für künftige Experimente mit Bleiionen am Teilchenbeschleu­niger LHC in Genf (Schweiz) erlauben, wurden in den "Physical Review Letters" veröffentlicht.

Die Kerne der Atome sind aus Protonen und Neutronen aufgebaut. Diese sogenannten Baryonen be­stehen aus je drei Quarks als Elementarbausteinen. Zwischen den Quarks gibt es eine starke Wech­selwirkung - eine von vier Grundkräften in der Natur. Sie wird durch die sogenannten Gluonen ge­tra­gen. Als subatomare Klebeteilchen sind sie verantwortlich für die Anziehung der Quarks untereinander und damit indirekt auch für den Zusammenhalt von Neutronen und Protonen in den Atomkernen, also letztlich für die Stabilität der Materie. Vor 30 Jahren konnten Wissenschaftler am Forschungszentrum DESY in Hamburg die Existenz der Gluonen - von englisch glue für Klebstoff - nachweisen.

Inzwischen ist bekannt, dass die Dichte der Gluonen unter bestimmten Voraussetzungen - dazu gehören sehr hohe Energien der kollidierenden Partikel - stark anwächst. Dieser Effekt beruht auf der Selbstwechselwirkung der Klebeteilchen. Gluonen können sich jedoch nicht nur vermehren, sondern sich bei sehr hoher Dichte auch wieder vereinigen. In theoretischen Annahmen geht die Wissenschaft deshalb davon aus, dass dabei kurzfristig eine Sättigung erreicht wird: Es entsteht für ein Zeitintervall von 10-23 Sekunden - zum Vergleich: eine Nanosekunde sind 10-9 Sekunden - ein neuer Materiezu­stand, das Gluonenkondensat. Yacine Mehtar-Tani und Georg Wolschin vom Institut für Theo­retische Physik der Universität Heidelberg haben Anzeichen für das Gluon-Sättigungsverhalten untersucht.

Ihre Forschungen basieren auf den Arbeiten zahlreicher Wissenschaftler, die in den vergangenen Jah­ren das Verhalten der Gluonen im Detail studiert haben. Im Mittelpunkt der aktuellen Untersuchung stehen Baryonenverteilungen in Schwerionen-Reaktionen von Gold- und Bleikernen bei sehr hohen "relativistischen" Energien. Ein neu entwickeltes theoretisches Modell wurde dabei mit experimentellen Daten des europäischen Forschungszentrums CERN und des Brookhaven-Nationallaboratoriums in den USA verglichen.

Bei einer Kollision von Schwerionen entstehen aus der vorhandenen Energie Tausende stark wech­selwirkender Teilchen und ihre Antiteilchen. Die Differenz von Baryonen- und Antibaryonenverteilung wird als Funktion des Streuwinkels gemessen. Dabei sind die Ereignisse bei kleinen Winkeln, soge­nannten Vorwärtswinkeln, von besonderer Bedeutung. Bei bestimmten Streuwinkeln hat die Bary­onenverteilung Maxima, deren Lage von der Bildung des Gluonenkondensats abhängt. Durch eine präzise Lage-Messung lässt sich im Prinzip bestimmen, ob die Gluonen-Sättigung erreicht wird. Mit ihren Forschungen ist es den Heidelberger Physikern zugleich gelungen, die Eigenschaften des Gluonenkon­densats genauer zu bestimmen.

Die bisherigen Experimente ermöglichen bislang jedoch bei sehr hohen Energien keine komplette Messung der Maxima. Georg Wolschin: "Zwar können auf der Basis unserer Forschungsergebnisse auch aus den Messdaten für Baryonen bei großen Winkeln von etwa 90 Grad einige Rückschlüsse auf das Gluonenverhalten gezogen werden, aber die Messung der Maxima bei kleinen Winkeln wäre sehr viel aussagekräftiger." Sie wird allerdings auch bei künftigen Untersuchungen am LHC, so der Heidel­berger Wissenschaftler, nur nach einer Erweiterung der jetzigen Apparaturen möglich sein. Ziel der For­schungen ist der indirekte Nachweis des Gluonenkondensats, um so eine zentrale Frage der Teilchenphysik zu klären.

Originalveröffentlichung:
Y. Mehtar-Tani, G. Wolschin: Baryon Stopping as a New Probe of Geometric Scaling, PRL 102, 182301 (2009), DOI: 10.1103/PhysRevLett.102.182301
Kontakt:
Georg Wolschin
Institut für Theoretische Physik
Tel. 06221 549415
wolschin@uni-hd.de
Allgemeine Rückfragen von Journalisten bitte an:
Universität Heidelberg
Kommunikation und Marketing
Dr. Michael Schwarz, Pressesprecher
michael.schwarz@rektorat.uni-heidelberg.de
Irene Thewalt
presse@rektorat.uni-heidelberg.de

Dr. Michael Schwarz | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-heidelberg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Max-Planck-Princeton-Partnerschaft in der Fusionsforschung bestätigt
23.11.2017 | Max-Planck-Institut für Plasmaphysik

nachricht Magnetfeld-Sensor Argus „sieht“ Kräfte im Bauteil
23.11.2017 | Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf

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: Reibungswärme treibt hydrothermale Aktivität auf Enceladus an

Computersimulation zeigt, wie der Eismond Wasser in einem porösen Gesteinskern aufheizt

Wärme aus der Reibung von Gestein, ausgelöst durch starke Gezeitenkräfte, könnte der „Motor“ für die hydrothermale Aktivität auf dem Saturnmond Enceladus sein....

Im Focus: Frictional Heat Powers Hydrothermal Activity on Enceladus

Computer simulation shows how the icy moon heats water in a porous rock core

Heat from the friction of rocks caused by tidal forces could be the “engine” for the hydrothermal activity on Saturn's moon Enceladus. This presupposes that...

Im Focus: Kleine Strukturen – große Wirkung

Innovative Schutzschicht für geringen Verbrauch künftiger Rolls-Royce Flugtriebwerke entwickelt

Gemeinsam mit Rolls-Royce Deutschland hat das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS im Rahmen von zwei Vorhaben aus dem...

Im Focus: Nanoparticles help with malaria diagnosis – new rapid test in development

The WHO reports an estimated 429,000 malaria deaths each year. The disease mostly affects tropical and subtropical regions and in particular the African continent. The Fraunhofer Institute for Silicate Research ISC teamed up with the Fraunhofer Institute for Molecular Biology and Applied Ecology IME and the Institute of Tropical Medicine at the University of Tübingen for a new test method to detect malaria parasites in blood. The idea of the research project “NanoFRET” is to develop a highly sensitive and reliable rapid diagnostic test so that patient treatment can begin as early as possible.

Malaria is caused by parasites transmitted by mosquito bite. The most dangerous form of malaria is malaria tropica. Left untreated, it is fatal in most cases....

Im Focus: Transparente Beschichtung für Alltagsanwendungen

Sport- und Outdoorbekleidung, die Wasser und Schmutz abweist, oder Windschutzscheiben, an denen kein Wasser kondensiert – viele alltägliche Produkte können von stark wasserabweisenden Beschichtungen profitieren. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben Forscher um Dr. Bastian E. Rapp einen Werkstoff für solche Beschichtungen entwickelt, der sowohl transparent als auch abriebfest ist: „Fluoropor“, einen fluorierten Polymerschaum mit durchgehender Nano-/Mikrostruktur. Sie stellen ihn in Nature Scientific Reports vor. (DOI: 10.1038/s41598-017-15287-8)

In der Natur ist das Phänomen vor allem bei Lotuspflanzen bekannt: Wassertropfen perlen von der Blattoberfläche einfach ab. Diesen Lotuseffekt ahmen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Kinderanästhesie aktuell: Symposium für Ärzte und Pflegekräfte

23.11.2017 | Veranstaltungen

IfBB bei 12th European Bioplastics Conference mit dabei: neue Marktzahlen, neue Forschungsthemen

22.11.2017 | Veranstaltungen

Zahnimplantate: Forschungsergebnisse und ihre Konsequenzen – 31. Kongress der DGI

22.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Kinderanästhesie aktuell: Symposium für Ärzte und Pflegekräfte

23.11.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Seminar „Leichtbau im Automobil- und Maschinenbau“ im Haus der Technik Berlin am 16. - 17. Januar 2018

23.11.2017 | Seminare Workshops

Biohausbau-Unternehmen Baufritz erhält von „ Capital“ die Auszeichnung „Beste Ausbilder Deutschlands“

23.11.2017 | Unternehmensmeldung