Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Die Tür zu einer neuen Physik öffnen

16.05.2018

Physiker der Universität Jena an internationalem Erstversuch zur Erzeugung von Materie aus Licht in Oxford beteiligt

Sag niemals nie, das gilt in der Wissenschaft genauso wie in vielen anderen Lebenslagen. Und doch glaubten die Vordenker der Quantenelektrodynamik (QED), dass man ihre theoretischen Feststellungen niemals praktisch nachweisen könnte.


Masterstudent Harsh Harsh überprüft die Justage des Astra Gemini-Lasers in der Experimentierkammer.

(Foto: Christian Rödel/FSU)


Dominik Hollatz bei "seinen" Magneten, die die Elektronen-Positronen-Paare ablenken und ohne die das Experiment nicht möglich wäre.

(Foto: Christian Rödel/FSU)

So beschrieben Gregory Breit und John A. Wheeler 1934 erstmals, wie sich Licht durch Erzeugung eines Elektronen-Positronen-Paares in Materie umwandeln ließe; Nobelpreisträger Julian Schwinger führte dies in den 1960er Jahren fort, indem er postulierte, dass man bei sehr hoher Feldstärke Elektronen und Positronen aus dem Vakuum herausreißen könnte.

Diese sogenannte Theorie der Quantenelektrodynamik ist weltweit akzeptiert, einzig ihre Gültigkeit bei hohen Feldstärken und der direkte Nachweis von Paarerzeugung aus dem Vakuum steht aus – bis jetzt.

„Wir sind gerade mitten im Versuch, die Tür zu einer neuen Physik zu öffnen“, sagt Dr. Christian Rödel von der Friedrich-Schiller-Universität Jena, „der Schwinger-Physik.“ Erstmals haben sich dazu internationale Wissenschaftlerteams zusammengetan, um am Rutherford Appleton Laboratory in der Nähe von Oxford, England, das neuartige Experiment zu wagen. Fünf Physiker vom Jenaer Institut für Optik und Quantenelektronik arbeiten dazu mit rund 30 weiteren Wissenschaftlern vom Imperial College London (England), der Queen‘s University Belfast (Nordirland), der University of California, Berkeley (USA) und vom Deutschen Elektronen-Synchrotron DESY in der Helmholtz-Gemeinschaft (Hamburg) Hand in Hand.

Durch Licht-Licht-Wechselwirkung Materie erzeugen

„Durch moderne Lasertechnologie und extrem intensive Laserstrahlung ist das früher Unmögliche denkbar geworden – dass wir durch Licht-Licht-Wechselwirkung Materie erzeugen“, erzählt Dr. Rödel. In einer vier Quadratmeter großen Vakuumkammer lassen die Forscher dafür hochenergetische Photonen, also Lichtteilchen, mit einem Hochintensitätslaserstrahl kollidieren. Bei der Kollision sollten nach der QED-Theorie einige Elektronen-Positronen-Paare entstehen, also Materie und Antimaterie, die als geladene Teilchen von mehreren Magneten abgelenkt und dann von einem extrem empfindlichen Detektorsystem gemessen werden können.

Zentralen Anteil am Versuchsaufbau haben Doktoranden von der Universität Jena: „Dominik Hollatz hat wesentlich zur Entwicklung der Magneten beigetragen, die die Elektronen-Positronen-Paare ablenken und ohne die das Experiment nicht möglich wäre. Andreas Seidel hat außerdem eine spezielle Plasmalinse mitentwickelt, die eine größere Photonendichte im Experiment sicherstellt.“

Beide werden Aspekte des Experiments in ihren Dissertationen auswerten und beschreiben. Auch die weiteren Wissenschaftler werden sich in den kommenden Monaten mit der Analyse der riesigen Menge an Daten befassen.

Neuland betreten

Christian Rödel ist begeistert, dass das Jenaer Team von Prof. Dr. Matthäus Zepf an dem Gemeinschaftsexperiment in England mitwirkt. „Ob der Versuch glückt oder nicht, wir betreten hier komplettes Neuland. Das könnte die Teilchenphysik revolutionieren.“ Er verdeutlicht: „Die Effekte, die wir untersuchen, könnten wichtige Prozesse sein, die in den ersten 100 Sekunden nach dem Urknall abgelaufen sind – als allein aus Licht Materie entstanden ist.“

Auch deshalb entstehen derzeit in Europa drei große Forschungszentren, die QED-Effekte in starken Laserfeldern untersuchen und die Physik im Sinne Julian Schwingers – und des Erstversuchs – vorantreiben werden.

Kontakt:
Dr. Christian Rödel
Institut für Optik und Quantenelektronik der Universität Jena
Fröbelstieg 3, 07743 Jena
E-Mail: christian.roedel[at]uni-jena.de

Juliane Dölitzsch | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Tanz mit dem Feind
12.12.2018 | ESO Science Outreach Network - Haus der Astronomie

nachricht Bose-Einstein-Kondensate können Gravitationswellen derzeit wohl kaum nachweisen
12.12.2018 | 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: Tödliche Kombination: Medikamenten-Cocktail dreht Krebszellen den Saft ab

Zusammen mit einem Blutdrucksenker hemmt ein häufig verwendetes Diabetes-Medikament gezielt das Krebswachstum – dies haben Forschende am Biozentrum der Universität Basel vor zwei Jahren entdeckt. In einer Folgestudie, die kürzlich in «Cell Reports» veröffentlicht wurde, berichten die Wissenschaftler nun, dass dieser Medikamenten-Cocktail die Energieversorgung von Krebszellen kappt und sie dadurch abtötet.

Das oft verschriebene Diabetes-Medikament Metformin senkt nicht nur den Blutzuckerspiegel, sondern hat auch eine krebshemmende Wirkung. Jedoch ist die gängige...

Im Focus: Lethal combination: Drug cocktail turns off the juice to cancer cells

A widely used diabetes medication combined with an antihypertensive drug specifically inhibits tumor growth – this was discovered by researchers from the University of Basel’s Biozentrum two years ago. In a follow-up study, recently published in “Cell Reports”, the scientists report that this drug cocktail induces cancer cell death by switching off their energy supply.

The widely used anti-diabetes drug metformin not only reduces blood sugar but also has an anti-cancer effect. However, the metformin dose commonly used in the...

Im Focus: New Foldable Drone Flies through Narrow Holes in Rescue Missions

A research team from the University of Zurich has developed a new drone that can retract its propeller arms in flight and make itself small to fit through narrow gaps and holes. This is particularly useful when searching for victims of natural disasters.

Inspecting a damaged building after an earthquake or during a fire is exactly the kind of job that human rescuers would like drones to do for them. A flying...

Im Focus: Neuartige Lasertechnik für chemische Sensoren in Mikrochip-Größe

Von „Frequenzkämmen“ spricht man bei speziellem Laserlicht, das sich optimal für chemische Sensoren eignet. Eine revolutionäre Technik der TU Wien erzeugt dieses Licht nun viel einfacher und robuster als bisher.

Ein gewöhnlicher Laser hat genau eine Farbe. Alle Photonen, die er abstrahlt, haben genau dieselbe Wellenlänge. Es gibt allerdings auch Laser, deren Licht...

Im Focus: Topological material switched off and on for the first time

Key advance for future topological transistors

Over the last decade, there has been much excitement about the discovery, recognised by the Nobel Prize in Physics only two years ago, that there are two types...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

ICTM Conference 2019 in Aachen: Digitalisierung als Zukunftstrend für den Turbomaschinenbau

12.12.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Januar und Februar 2019

11.12.2018 | Veranstaltungen

Eine Norm für die Reinheitsbestimmung aller Medizinprodukte

10.12.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Biofilme generieren ihre Nährstoffversorgung selbst

12.12.2018 | Interdisziplinäre Forschung

Tanz mit dem Feind

12.12.2018 | Physik Astronomie

Künstliches Perlmutt nach Mass

12.12.2018 | Materialwissenschaften

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics