Die Helmholtz-Allianz "Kosmische Materie im Labor"

Heiße und kalte Materie besser verstehen

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Helmholtz-Allianz "Kosmische Materie im Labor" erforschen am ExtreMe Matter Institut, kurz: EMMI, das Verhalten von Materie bei extrem hohen und niedrigen Temperaturen und bei sehr hoher Dichte.

Sie untersuchen dabei die heißesten und kältesten Formen der Materie im Universum. Das moderne Verständnis all dieser Materieformen basiert auf gemeinsamen Konzepten, die innerhalb von EMMI weiterentwickelt werden.

  • Laufzeit: April 2008 bis März 2014
  • Fördersumme: 18,75 Mio. Euro
  • Federführung: GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung
  • Sprecher: Prof. Dr. Peter Braun-Munzinger
  • Beteiligte Helmholtz-Zentren: GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung, Forschungszentrum Jülich
  • Universitäten: Darmstadt, Frankfurt, Heidelberg, Münster, Marie et Pierre Curie - Paris VI (Frankreich), Tokyo (Japan)
  • Partner-Institute: FIAS Frankfurt Institute for Advanced Studies, Max-Planck-Institut für Kernphysik Heidelberg, Joint Institute for Nuclear Astrophysics JINA (USA), Lawrence Berkeley National Laboratory LBNL (USA), RIKEN (Japan)

Programm

Die bei EMMI untersuchten Arten der Materie sind sehr vielfältig. Die heißeste bekannte Form der Materie ist das Quark-Gluon-Plasma, das für Bruchteile von Sekunden nach dem Urknall das Universum ausfüllte. Es kann heute nur in Schwerionenkollisionen kurzzeitig erzeugt und untersucht werden, zum Beispiel im ALICE Experiment am Large Hadron Collider am CERN. Während Quarks und Gluonen, die elementaren Bausteine der Atomkerne, bei alltäglichen Temperaturen beispielsweise in Protonen oder Neutronen eingeschlossen sind, bilden sie bei den in Schwerionenkollisionen erzeugten Temperaturen eine Art Flüssigkeit - das Quark-Gluon-Plasma. Die kälteste Form der Materie sind ultrakalte Quanten-Gase, wie man sie seit kurzem im Labor erzeugen kann. Die dichteste Form der Materie dagegen findet sich im Inneren von Neutronensternen. Weitere bei EMMI untersuchte Materieformen sind Atome in starken elektromagnetischen Feldern sowie Plasmen, die durch starke Laser erzeugt werden.

Diesen so verschiedenen Formen der Materie ist gemeinsam, dass sehr viele Teilchen stark miteinander wechselwirken, was die theoretische Beschreibung erschwert. In EMMI erarbeiten Experten neue interdisziplinäre Forschungsansätze und Methoden, um Materie unter solch extremen Bedingungen besser zu verstehen. Hierzu tragen zahlreiche Workshops bei, deren Durchführung eine Kernaktivität von EMMI ist. Die bei EMMI gewonnenen Erkenntnisse werden auch in die Planung der Experimente an der zukünftigen Beschleunigeranlage FAIR eingehen.

Weitere Informationen:

Zur Website der Helmholtz-Allianz "Kosmische Materie im Labor"

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Koordination

    • Dr. Heidrun Bojahr
    • Koordinatorin der Helmholtz-Allianz "Kosmische Materie im Labor", ExtreMeMatter Institute EMMI
      GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung