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Auch wenn es großen Spass macht, Experimente für die Experimentalphysik-Vorlesung "Rumms-Wumms-Schmackes" der NOS2019 vorzubereiten, widmen wir uns im Forschungs-Alltag zwar genauso spannenden aber doch etwas ernsthafteren Themen.

Unsere Arbeitsgruppen sind an einem Experiment am Large-Hadron-Collider, dem zur Zeit leistungsstärksten Teilchenbeschleuniger der Welt, am Europäischen Kernforschungszentrum CERN in der Nähe von Genf beteiligt. Umgangssprachlich wird der LHC auch häufig die "Weltmaschine" genannt, weil es einen so großen Beschleuniger nur einmal auf der Welt gibt und Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus sehr vielen verschiedenen Ländern am LHC zusammenarbeiten und gemeinsam versuchen, mehr über wichtige Fragen der aktuellen Physik herauszufinden.

Wenn Sie mehr über den LHC erfahren wollen, empfehlen wir die
Webseite www.weltmaschine.de.

Die Frankfurter Weltmaschine (LHC)-Gruppen arbeiten am ALICE-Experiment mit, einem der vier großen Experimente am LHC. Bei ALICE versuchen mehr als 1500 Physikerinnen und Physiker aus 30 Ländern mehr über Eigenschaften eines Materie-Zustands zu lernen, den wir heute das Quark-Gluon-Plasma nennen.

(Foto: CERN)

Als Materie bezeichnen wir zusammengefasst alles, woraus unsere Welt aufgebaut ist. Die kleinsten Bausteine dieser Materie nennen wir Quarks und die Klebe-Teilchen, die die Quarks zusammenhalten, nennen wir Gluonen. Ein Quark-Gluon Plasma entsteht, wenn man die Materie sehr stark erhitzt oder stark komprimiert. Wir glauben, dass es ein Quark-Gluon-Plasma beispielsweise kurz nach dem Urknall gegeben hat; wenn wir mehr über die Eigenschaften des Quark-Gluon Plasmas wissen, lernen wir die Auswirkungen der sogenannten starken Kraft, die alle kleinen Teilchen, aber auch die Atomkerne zusammenhält, besser zu verstehen.

Ein gutes Analogon ist das sogenannte Physendiagramm von Wasser. In diesem Phasendiagramm werden die unterschiedlichen Aggregatzustände des Wassers (fest, flüssig, gasförmig - Eis, flüssiges Wasser, Wasserdampf) als Funktion der Temperatur und des Drucks aufgetragen. Bei unterschiedlichen Temperatur-Druck-Kombinationen ist das Wasser z.B. entweder fest oder es ist flüssig. Erhitzt man beispielsweise Eis und ändert den Druck nicht, so schmilzt das Eis. Im ALICE-Experiment versuchen wir nun mehr über die verschiedenen Phasen der Materie zu lernen. Was passiert mit einem Blei-Atom, wenn man es sehr sehr stark erhitzt?

Dazu müssen große Mengen von gemessenen Daten des Experiments analysiert werden um physikalische Signale zu finden und wissenschaftliche Schlüsse zu ziehen und es müssen die Nachweisgeräte mit denen am CERN-LHC gemessen wird, entwickelt, gebaut und betrieben werden. An beiden Seiten der wissenschaftlichen Arbeit am CERN sind unsere Frankfurter Arbeitsgruppen stark beteiligt.

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