Helmholtz-Gemeinschaft

Neutrinojagd am Südpol

Die Bohrungen für IceCube werden mit heissem Wasser in das antarktische Eis geschmolzen. Foto: J. Bolmont
Die Bohrungen für IceCube werden mit heissem Wasser in das antarktische Eis geschmolzen. Foto: J. Bolmont

Es ist das südlichste Großexperiment der Welt: „IceCube“ liegt am Südpol und besteht aus rund 5000 optischen Sensoren, an Drahtseilen bis zu 2,5 Kilometer tief ins Eis der Antarktis versenkt.

Die basketballgroßen Glaskugeln registrieren die Lichtsignale, die entstehen, wenn Neutrinos, geisterhafte Elementarteilchen, eine ihrer extrem seltenen Reaktionen mit normaler Materie eingehen. IceCube fungiert als Teleskop und soll Neutrinos aus fernen Winkeln des Weltalls beobachten.

Im Januar 2011 wird das Großprojekt nach jahrelangen Bauarbeiten fertig sein. Maßgeblich beteiligt sind Astroteilchenphysiker von DESY in Zeuthen.

Insgesamt 86 kilometertiefe Löcher müssen die Forscher mit einem speziellen Heißwasser-Bohrer bohren, um die mit Sensoren gespickten Drahtseile im antarktischen Eispanzer zu versenken. 79 Löcher sind seit Anfang 2010 fertig. Die restlichen sieben wollen die Physiker gegen Ende des Jahres schaffen, zu Beginn des antarktischen Sommers. „Doch schon mit dem halbfertigen Detektor konnten wir viele Messdaten nehmen“, sagt DESY-Physiker Dr. Christian Spiering.

Über zehntausend Neutrinos hat IceCube bisher registriert. Sie stammen aus der Erdatmosphäre, wo sie durch das Bombardement mit kosmischer Strahlung entstehen. In Zukunft hat es IceCube auch auf extraterrestrische Neutrinos abgesehen, die aus der Ferne des Weltalls kommen. „Ihr Nachweis würde neue Erkenntnisse über kosmische Extremereignisse bringen“, sagt Spiering. „Wir wollen erfahren, was in der Nähe schwarzer Löcher geschieht, wie sich eine Supernova-Explosion abspielt und wie kosmische Teilchenbeschleuniger funktionieren, die Kernteilchen auf ungeheure Energien bringen können.“

Einblicke in die Forschung: Struktur der Materie

Im Teilchendetektor ALICE sollen Bleiatomkerne kollidieren, um einen Blick in das frühe Universum zu ermöglichen. Foto: CERN

Blick in die kosmische Ursuppe

Ende 2010 kommt ALICE: Der  büro-hausgroße, 10.000 Tonnen schwere Teilchendetektor ist darauf spezialisiert, die energiereichen Kollisionen der schnellen Bleikerne am CERN haarklein zu analysieren. Maßgeblich beteiligt sind Physiker des GSI Helmholtzzentrums für Schwerionenforschung in Darmstadt.

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Einblicke in die Forschung: Struktur der Materie

Mit Röntgenabsorptionsspektroskopie untersuchen die HZB-Forscher die chemische Zusammensetzung der Magnetschichten. Foto: HZB/M. Setzpfand
Mit Röntgenabsorptionsspektroskopie untersuchen die HZB-Forscher die chemische Zusammensetzung der Magnetschichten. Foto: HZB/M. Setzpfand

Daten am Ende des Tunnels

Dr. Sergio Valencia und Dr. Florian Kronast vom Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) für Materialien und Energie sind genau wie Dr. Manuel Bibes und seine Kollegen von der französischen Forschungsorganisation CNRS zeigen mit ihrer Arbeit über die elektrische Steuerung von Elektronen-Spins einen Weg zur Entwicklung
schnell startender Computer mit niedrigem Stromverbrauch.

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Einblicke in die Forschung: Struktur der Materie

Am Experimentierplatz des Berliner Forschungsreaktors durchleuchten Physiker die Proben mit Neutronen. Foto: HZB/A. Rouvière
Am Experimentierplatz des Berliner Forschungsreaktors durchleuchten Physiker die Proben mit Neutronen. Foto: HZB/A. Rouvière

Magnetische Monopole im Spin-Eis

In der Natur sind magnetische Monopole bislang nicht aufgefallen. Anders als elektrische Ladungen treten magnetische „Ladungen“ grundsätzlich nur als Dipole mit einem Nord- und einem Südpol auf. Die Entdeckung von magnetischen Monopolen im Herbst 2009 war daher eine Sensation.

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Einblicke in die Forschung: Struktur der Materie

Flash erkundet neue Zustände von Materie

Gewöhnlich schimmert es silbrig matt – typisch Aluminium eben. Doch unter extremen Umständen kann das  Leichtmetall durchsichtig werden, zwar nicht für normales Licht, aber für weiche Röntgenstrahlung. Das hat ein internationales Physikerteam am Forschungszentrum DESY in Hamburg mit der Lichtquelle FLASH entdeckt.

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Einblicke in die Forschung: Struktur der Materie

An der Ionenfalle SHIPTRAP wurde die Masse des künstlichen Elements 102, Nobelium, mit höchstmöglicher Präzision gemessen. Foto: GSI/G. Otto
An der Ionenfalle SHIPTRAP wurde die Masse des künstlichen Elements 102, Nobelium, mit höchstmöglicher Präzision gemessen. Foto: GSI/G. Otto

Schwere Elemente

Das bislang schwerste, offiziell anerkannte chemische Element besitzt die Ordnungszahl 112 und wurde am GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung in Darmstadt entdeckt. Seit Februar 2010 trägt es endlich einen Namen: Copernicium, chemisches Symbol „Cn“, benannt nach dem Astronomen Nikolaus Kopernikus.

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09.01.2013