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 Heiß & kalt – Gegensätze ziehen sich an
25.04.2017 | Universität Wien

nachricht Astronomen-Team findet Himmelskörper mit „Schmauchspuren“
25.04.2017 | Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

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: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Im Focus: Leichtbau serientauglich machen

Immer mehr Autobauer setzen auf Karosserieteile aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Dennoch müssen Fertigungs- und Reparaturkosten weiter gesenkt werden, um CFK kostengünstig nutzbar zu machen. Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) hat daher zusammen mit der Volkswagen AG und fünf weiteren Partnern im Projekt HolQueSt 3D Laserprozesse zum automatisierten Besäumen, Bohren und Reparieren von dreidimensionalen Bauteilen entwickelt.

Automatisiert ablaufende Bearbeitungsprozesse sind die Grundlage, um CFK-Bauteile endgültig in die Serienproduktion zu bringen. Ausgerichtet an einem...

Im Focus: Making lightweight construction suitable for series production

More and more automobile companies are focusing on body parts made of carbon fiber reinforced plastics (CFRP). However, manufacturing and repair costs must be further reduced in order to make CFRP more economical in use. Together with the Volkswagen AG and five other partners in the project HolQueSt 3D, the Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) has developed laser processes for the automatic trimming, drilling and repair of three-dimensional components.

Automated manufacturing processes are the basis for ultimately establishing the series production of CFRP components. In the project HolQueSt 3D, the LZH has...

Im Focus: Wonder material? Novel nanotube structure strengthens thin films for flexible electronics

Reflecting the structure of composites found in nature and the ancient world, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have synthesized thin carbon nanotube (CNT) textiles that exhibit both high electrical conductivity and a level of toughness that is about fifty times higher than copper films, currently used in electronics.

"The structural robustness of thin metal films has significant importance for the reliable operation of smart skin and flexible electronics including...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

„Microbiology and Infection“ - deutschlandweit größte Fachkonferenz in Würzburg

25.04.2017 | Veranstaltungen

Berührungslose Schichtdickenmessung in der Qualitätskontrolle

25.04.2017 | Veranstaltungen

Forschungsexpedition „Meere und Ozeane“ mit dem Ausstellungsschiff MS Wissenschaft

24.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

„Microbiology and Infection“ - deutschlandweit größte Fachkonferenz in Würzburg

25.04.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Auf dem Weg zur lückenlosen Qualitätsüberwachung in der gesamten Lieferkette

25.04.2017 | Verkehr Logistik

Digitalisierung bringt Produktion zurück an den Standort Deutschland

25.04.2017 | Wirtschaft Finanzen