Archiv für Oktober 2013



Der Physik-Nobelpreis 2013 geht ans Higgs

„Congratulations! You’ve won! Click here to claim your Nobel Prize now!!“ Lautete so die freudige Nachricht an den 84-jährigen Schotten Peter Higgs? Telefonisch war der emeritierte Professor nicht erreichbar, weshalb ihm eine Mail geschickt wurde und wenig später kam eine kurze Nachricht zurück: „I am overwhelmed to receive this award and thank the Royal Swedish Academy. I would also like to congratulate all those who have contributed to the discovery of this new particle and to thank my family, friends and colleagues for their support.“ Auch der aus Belgien stammende Francois Englert freute sich über die Auszeichnung. Wie heute Mittag bekanntgegeben wurde, werden beide Physiker in diesem Jahr mit dem Nobelpreis ausgezeichnet. 50 Jahre liegen zwischen ihren Theorien und der erhofften höchsten Ehre. 1964 hatte Englert zusammen mit dem bereits 2011 verstorbenen Robert Brout einen theoretischen Mechanismus entdeckt, der auf 3 Seiten erklärt, wie die Elementarteilchen zu ihren beobachteten Massen kommen. Peter Higgs hatte unabhängig davon in Edinburgh auf nur 2 Seiten beschrieben, dass ein solches allgegenwärtiges Energiefeld mit einem Teilchen verbunden ist. Nach ihm wird heute vom Higgs-Mechanismus, Higgs-Feld und Higgs-Teilchen bzw. Higgs-Boson gesprochen. Und im Juli 2012 folgte schließlich der Höhepunkt der Hi(gg)story: Die Bekanntmachung einer bahnbrechenden Higgs-Covery des gesuchten Elementarteilchens.

Erst mit dem am CERN gebauten leistungsfähigsten Teilchenbeschleuniger der Welt, der LHC ist eine 6 Milliarden Euro teure Weltmaschine mit zwei 10.000 Tonnen schweren Teilchendetektoren, konnte mit Proton-Proton-Kollisionen von 14 TeV ein neues Teilchen erzeugt (und mit in Bonn entwickelten Chips „gesehen“) werden, das die Eigenschaften eines Higgs-Bosons (mit einer Masse/Energie von 125 GeV zerfällt es schon nach 10e-22 Sekunden) hatte. Erst mit diesen unvorstellbaren Energien konnte das universelle Higgs-Feld derart angeregt werden, dass die postulierten Higgs-Teilchen entstanden. „Dass ich erkenne, was die Welt Im Innersten zusammenhält“. Nach diesem berühmten Zitat aus Goethes Faust wurde der LHC gebaut und mit der Entdeckung wurde das Standardmodell der Teilchenphysik tatsächlich vervollständigt. Alle Elementarteilchen, aus denen unsere sichtbare Welt aufgebaut ist – auch die aus Quarks bestehenden Protonen und Neutronen in den Atomkernen -, erhalten ihre Masse durch das Higgs-Feld. Aus dem Postulat von 1964 und dem 2012 erbrachten Nachweis folgte eine bahnbrechende Entdeckung, die die Teilchenphysikerin und CERN-Bloggerin Pauline Gagnon z.b. mit dem „großen Schritt für die Menschheit“ auf dem Mond vergleicht. Bei einer CERN-Pressekonferenz, die vorhin kurz nach der Bekanntgabe (Begründung) des Nobel-Komitees stattfand, zog Generaldirektor Rolf-Dieter Heuer derweil Parallelen zur Entschlüsselung der DNS vor genau 60 Jahren. Die Nobelpreise werden wie jedes Jahr am 10. Dezember, dem Nobel-Tag, in Stockholm verliehen.

[Nachtrag] Die Zeilen von Higgs‘ Reaktion zur Nobelpreis-Auszeichnung waren offenbar schon vorab geschrieben – für den Fall das. Erst Ende der Woche kehrt der Physiker aus dem Urlaub nach Edinburgh zurück.

08.10.2013

Mrk 421: Fernes Blazar-Licht im 3-Zöller

Wie weit kann man eigentlich mit 80mm Öffnung in die Tiefen des Himmels schauen? Als erstes fällt mir da der Coma-Galaxienhaufen Abell 1656 ein, wobei die beiden Riesenellipsen NGC 4889 und NGC 4874 um die 300 Millionen Lichtjahre entfernt sind. Aber es geht noch weiter. Dank des Hinweises von Quasar-Freund Klaus Wenzel habe ich mir heute früh den fernen Blazar Mrk 421 vorgenommen; die am Wochenende gelesene Zeile lockte schon sehr: „Mrk 421 ist weiterhin sehr hell und ein leichtes Objekt auch für kleinere Optiken.“ Wie angekündigt riss die Hochnebeldecke noch vor Mitternacht auf, aber der Herbst ist die denkbar schlechteste Zeit für ein Objekt im südlichen Teil des Großen Bären. Ich bin kurz nach 5 aufgewacht, hab mir schnell was übergezogen und bin direkt raus auf die Terrasse. Mit dem 40mm-Übersichtsokular in meinem 80/400-Fernrohr war die Zielregion im Hinterlauf des Großen Bären in 5 Sekunden eingestellt. Ich vergrößerte das Bild um den 51 UMa bis auf 82x. Erst mit dem 4,9mm hatte ich eine Chance nur 2 Bogenminuten neben dem hellen 6,0mag-Stern ein Objekt der 12. Größenklasse indirekt wahrzunehmen. Lange Zeit sah ich nichts, bis ich schließlich den Kniff mit dem indirekten Sehen raus hatte. Ich musste einen Punkt in größerem Abstand (so um 10 Bogenminuten) anvisieren und schon tauchte tatsächlich direkt neben 51 UMa ein schwacher Sternpunkt auf: Mrk 421.

Feldsterne mit vergleichbarer Helligkeit waren im Gesichtsfeld nicht auszumachen, doch dann fand ich noch zwei Sterne mit 12,1 und 12,3mag ganz in der Nähe. 12,3mag passt schon sehr gut mit dem indirekten Eindruck von Mrk 421 überein. Da der Große Bär zurzeit – selbst in den frühen Morgenstunden – eben nicht sonderlich hoch kommt und so die Beobachtung durch den horizontnahen Lichtschmutz beeinflusst wird, war es schon eine Herausforderung mit dem 3-Zöller. Wesentlich höher stehende Objekte gleicher Helligkeit sind kein Problem für 80mm Öffnung am 6,0mag-Gartenhimmel. Außerdem störte der helle 51 UMa schon sehr, aber letztlich hatte es doch mit der Sichtung geklappt. Fazit der Beobachtung: Der veränderliche Blazar Mrk 421 gehört zu den fernsten Objekten, die man mit einem kleinen 3-Zoll-Fernrohr sehen kann. Ein ferner „Stern“ mit 100 Milliarden Sonnenleuchtkräften in 400 Millionen Lichtjahren Entfernung (Rotverschiebung von 0,031)! Normalerweise ist er um die 13,0mag hell, mit der aktuellen Aktivitätsphase liegt die Helligkeit allerdings schon seit Anfang des Jahres nahe 12,0mag.

Die Größe des Emissionsgebietes, in dem die sichtbare Strahlung entsteht, beträgt lediglich rund 1.000 AE (0,01 Lichtjahre), wodurch bei 400 Millionen Lichtjahren Entfernung der stellare Eindruck im Okular entsteht. Und was dort strahlt ist nicht etwa heißes Gas oder sehr viele Sterne auf einem Haufen, sondern sich mit nahezu Lichtgeschwindigkeit bewegende Elektronen. Im Jet des supermassereichen Schwarzes Lochs werden Elektronen bis auf Energien im GeV-Bereich beschleunigt und geben im optischen Licht sog. Synchrotronstrahlung ab. Und wenn man durch das ferne Leuchten indirekt ultrarelativistische Elektronen mit eigenen Augen sieht, dann ist das einfach extreme Astrophysik im Okular.

07.10.2013

Galaxienentstehung in 11 Milliarden Jahre altem Quasarlicht

Materieflüsse zur Entstehung einer Galaxie mit Quasar im Vordergrund; MPIA

Erst vor drei Monaten hatte die ESO ähnliche Forschungsergebnisse präsentiert (Fachartikel): Dabei war es Astronomen gelungen, eine 10,8 Milliarden Lichtjahre entfernte Galaxie zu beobachten, auf die Gas aus der Umgebung zuströmt. Natürlich ließ sich das Verschlingen und das Galaxienwachstum nicht direkt beobachten, es war die Schlussfolgerung aus Absorptionslinien im Licht eines 16,5mag hellen Quasars im südlichen Sternbild Tukan. Von uns aus betrachtet steht der Quasar mit einer Entfernung von rund 11,5 Milliarden Lichtjahren hinter der hungrigen Galaxie, die bestimmte Anteile des Quasarlichts absorbiert. Die Galaxie ist eigentlich unsichtbar, Chemie (über 10 Elemente schwerer als Wasserstoff und Helium wurden nachgewiesen) und Bewegungen des Gases verraten jedoch die Anwesenheit eines Absorbers im Vordergrund des Quasars. Eine heute vorgestellte Veröffentlichung (Fachartikel) geht nun noch einen Schritt weiter.

Unter der Leitung von Neil Crighton, der bis zum August 2013 Astronom am Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA) in Heidelberg war, wurde ebenfalls sehr altes Quasarlicht analysiert. Dieser Quasar, ein 16,4mag schwacher Punkt im Sternbild Bootes, ist mehr als 11 Milliarden Jahre entfernt und wieder verriert sein Spektrum etwas von dramatischen Vorgängen in der Sichtlinie zu uns. Gewissermaßen in seiner Nachbarschaft – nur 190.000 Lichtjahre vor ihm – wurde intergalaktischen Gas beobachtet, das als Baumaterial für die Entstehung einer neuen Galaxie dient. Hierbei verrieten die Spektrallinien, dass der Absorber im Vordergrund des Quasars stark metallarm ist und Deuterium enthält. Deuterium, allgemein als schwerer Wasserstoff bezeichnet, kann nicht in Sternen erzeugt werden; es ist ursprüngliches Gas, das im Urknall entstand. Die Gruppe um Crighton setzte schließlich alle bekannten Puzzleteile zusammen:  In 11 Milliarden Lichtjahren Entfernung fließt ursprüngliches Gas in einem kalten Materiestrom auf eine junge Galaxie, in der bereits die Sternentstehung eingesetzt hat. So etwas hat man noch nicht beobachtet; die Beobachtungsergebnisse sind zudem sehr gut mit der Theorie der Galaxienentstehung durch solche kalten Zuströme vereinbar. „Wie Rinnsale aus der Schneeschmelze, die einen Bergsee speisen, findet auf diese Weise immer wieder neues Rohmaterial für die Sternentstehung seinen Weg in die Galaxien“ – so wird das Szenario in der Pressemitteilung des MPIA beschrieben.

02.10.2013

Zwei spannende Weltraumthriller im Oktober

 

 

Gemeint ist allerdings nicht der 8 Millionen Euro teure TV-Katastrophen-Murks von RTL, der am 03. Oktober ausgestrahlt wird. Beworben wird dieser „Wir spielen Gott“-Streifen auch noch mit den markigen Worten „Dies ist keine Science-Fiction“, wobei seltsamerweise seit November 2009, als nämlich die ersten Proton-Proton-Kollisionen im LHC stattfanden, noch kein uminöses Schwarzes Loch in der Weltmaschine das Licht der Welt erblickte und ausgerechnet Deutschland (mit Kanzler Heiner Lauterbach) an den Kragen will. Stattdessen soll der diesjährige Physik-Nobelpreis neben Peter Higgs auch an das CERN gehen. Am 08. Oktober werden wir es wissen, ob die Entdeckung des von Peter Higgs vor fast 50 Jahren vorhergesagten Elementarteilchens tatsächlich mit dem Nobelpreis ausgezeichnet wird.

Wer hingegen einen packenden Weltraumthriller sehen will, sollte unbedingt ab morgen ein Kinoticket für „Gravity“ lösen; den lang erwarteten neuen Streifen von Alfonso Cuarón, der schon 2006 mit „Children of Men“ eine vielbeachtete Zukunftsvision schuf. Bereits bei den ersten Trailern offenbarte sich eine quasi atemlose Spannung im Vakuum der Erdumlaufbahn. Und James Cameron war sich vor einem Monat bereits sicher, als er das „Lost in Space“-Thema des Mexikaners als „the best space film ever done“ bezeichnete; einen Film, auf den er schon immer gewartet hat. Auch von der Redaktion von filmstarts.de, die die volle Punktzahl nur sehr selten vergibt, erhielt der Weltraumthriller mit einer Wertung von 5 von 5 das Prädikat Meisterwerk. Und vielleicht wird der „visuell herausragendste Film des Jahres“ im Januar tatsächlich mit einer Oscar-Nominierung bedacht.

Und wer dann immer noch Lust auf Weltraumspannung hat, der sollte sich „Europa Report“ auf DVD ansehen. Ob die bemannte Forschungsreise zum Jupitermond Europa mehr Sci-Fi-Drama à la „Moon“ und „Solaris“ oder eher -Horror wie zuletzt in „Apollo 18“ ist, kann man ab 22. Oktober begutachten. Das Portal space.com beschreibt ihn jedenfalls als „eine der spannendsten und realistischsten Weltraumerkundungen seit „Moon“ oder „2001““. Mit an Bord ist auch Sharlto Copley, der schon in Südafrika – im „District 9“ – mit Aliens in Kontakt kam.

02.10.2013


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