Einmal Urknall und zurück

Frühjahrstagung der Deutschen Physikalischen Gesellschaft in Aachen

Rund 400 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, darunter Gäste aus dem europäischen Ausland und den USA, treffen sich vom 10. – 13. März 2003 an der RWTH Aachen, um über neueste Erkenntnisse der Teilchenphysik zu diskutieren. Im Mittelpunkt dieser Frühjahrstagung der Deutschen Physikalischen Gesellschaft (DPG) stehen insbesondere der Urknall, die kosmische Strahlung, die flüchtigen „Neutrinos“ und eine ganz besondere „Substanz“: die Anti-Materie.

Das Programm bietet neben zahlreichen Fachvorträgen auch einen öffentlichen Abendvortrag (Eintritt frei): Unter dem Titel „Elementarteilchen aus dem Urknall“ startet der Aachener Teilchenforscher Thomas Hebbeker am 12. März zu einer Zeitreise in die Geburtstunde des Universums. Startpunkt ist Hörsaal F01 des Kármán-Auditoriums der RWTH Aachen (Templergraben/Eilfschornsteinstraße). Startzeit: 20:00 Uhr.

Zum Auftakt der Tagung laden wir Sie herzlich zu einem Pressegespräch ein: Der Termin:
Montag, 10. März 2003, 11:00 Uhr
RWTH Aachen / Hauptgebäude
Sitzungszimmer des Rektorats (rechter Seitenflügel, Hochparterre)
Templergraben 55

Was für Juristen das Gesetzbuch ist für Teilchenphysiker das „Standardmodell“. Diese Theorie der elementaren Naturkräfte und Teilchen gehört zum festen Repertoire der modernen Physik. Doch in jüngster Zeit mehren sich die Anzeichen dafür, dass das Formelwerk Lücken aufweist. Hinweise kommen insbesondere vonseiten so genannter Neutrinos: Eigentümliche Elementarteilchen, die etwa aus dem All kommend, meist ungehindert die Erde durchqueren. Für diese Geisterteilchen ist Materie ähnlich durchlässig wie Glas für einen Lichtstrahl. Diese Tatsache ist gar nicht einmal so erstaunlich, verblüffend ist vielmehr der unstete Charakter der Neutrinos: Sie können zwischen einzelnen Teilchenfamilien hin und her wechseln – ein Verstoß gegen den Codex des Standardmodells. Diese erst kürzlich nachgewiesenen „Neutrino-Oszillationen“ werden nun von Daten des japanischen KAMLAND-Experiments bestätigt, die in Aachen vorgestellt werden.

Der Wankelmut der Neutrinos hat weitreichende Folgen: Anders als lange Zeit angenommen, sind diese Teilchen keineswegs masselos. Und da sie zu riesigen Mengen im gesamten Universum vertreten sind, könnten sie einen wichtigen Anteil der so genannten Dunklen Materie ausmachen. Deren Natur ist immer noch rätselhaft. Die Bewegungen von Galaxien deuten jedoch darauf hin, dass das Universum neben leuchtender Materie in Form von Sternen und glühenden Gaswolken außerdem – und zwar in erheblichem Maße – noch dunkle Materie enthält.

Science-Fiction-Fans ist sie wohl vertraut, sorgt sie nicht zuletzt auf der „Enterprise“ für den nötigen Schub: die Anti-Materie. Für die Physik hält sie noch manche Frage parat. Denn bei der Geburt des Universums, dem so genannten Urknall, sollte nach heutiger Auffassung gleich viel Materie und Anti-Materie entstanden sein. Damit steht die Wissenschaft vor einem Rätsel: Weil sich Teilchen und Antiteilchen beim Aufeinandertreffen zu reiner Energie vernichten, hätte aus dem dichten Gedränge des Urfeuers eine Welt ohne Materie hervorgehen müssen. Durchflutet von Licht – und ohne Menschen. Dies ist offensichtlich nicht der Fall. Heutzutage ist die Materie in der Überzahl. Was steckt dahinter? Es wird vermutet, dass die „CP-Verletzung“ – ein feiner Unterschied zwischen Materie und Antimaterie – ihre Finger im Spiel hat. In Japan und in den USA sind Experimente im Gange, die dieses Phänomen anhand künstlich erzeugter Zwillingspaare aus Teilchen und Antiteilchen unter die Lupe nehmen. Vom Stand der Forschung wird in Aachen berichtet.

Untersuchungen an Anti-Wasserstoff, dem Gegenstück des Wasserstoffs, stehen ebenfalls auf dem Tagungsprogramm. Am Genfer Teilchenlabor CERN ist es kürzlich gelungen, solche Anti-Atome in größerer Stückzahl zu produzieren. Gemäß Theorie besitzen Anti-Wasserstoff und gewöhnlicher Wasserstoff im Grunde genommen identische Eigenschaften. Ob dies zutrifft, wird sich nun zeigen.

Viele Einblicke in die Welt der Elementarteilchen verdanken wir Experimenten mit Beschleunigern, bei denen die mitunter kurzlebigen Partikel künstlich hergestellt werden. Seit einigen Jahren blickt die Teilchenphysik jedoch immer häufiger gen Himmel. Denn aus den Tiefen des Alls erreichen uns manche Teilchen, die so energiereich sind, dass keine irdische Teilchenschleuder mithalten kann. Als Ursprung dieser Teilchenschauer sind unter anderem Schwarze Löcher im Gespräch. Zum Glück für das Leben auf unserem Planeten wird der überwiegende Teil der „kosmischen Strahlung“ von der Atmosphäre zurückgehalten. Strahlungsreste können allerdings auch am Erdboden aufgezeichnet werden, wofür weltweit mehrere Oberservatorien in Betrieb sind. Beobachtungsposten sind unter anderem in der argentinischen Pampa, auf den Kanaren, aber auch im heimischen Karlsruhe zu finden. Selbst die internationale Raumstation ist als Messstation vorgesehen. Die Astro-Teilchenphysik ist ein weiterer Schwerpunkt des Aachener Tagungsprogramms.