Photonen

Big Data - Kleine Teilchen. Triggersysteme zur Untersuchung von Teilchenkollisionen im LHC.

Fr, 13.11.2015 - 07:00 — Manfred Jeitler

Manfred JeitlerIcon MINTWenn Pakete hochenergetischer Elementarteilchen am Teilchenbeschleuniger „Large Hadron Collider“ (LHC) des CERN zur Kollision gebracht werden, können neue Teilchen entstehen (z. B. das Higgs-Teilchen) und daraus fundamentale Erkenntnisse über den Aufbau der Materie gewonnen werden. Um derartige Prozesse aus einer ungeheuren Datenflut verlässlich herauszufiltern zu können, wurden – unter entscheidender Mitwirkung des Instituts für Hochenergiephysik (HEPHY) der ÖAW – elektronische Triggersysteme entwickelt. Der daran beteiligte Hochenergiephysiker Manfred Jeitler (HEPHY/CERN) veranschaulicht hier die Funktionsweise derartiger Trigger.

Das Element Zufall in der Evolution

Icon PhysikDie Bedingungen, die zur Entstehung und Entwicklung von Leben führten, sind eng mit der Entwicklung des gesamten Kosmos verknüpft. Wie sieht ein theoretischer Physiker die Aussage, die Evolution sei zufällig verlaufen.

Peter Christian AichelburgNach der allgemein anerkannten Urknall-Theorie hat sich das Universum aus einer dichten, sehr heißen Urphase über nahezu 14 Milliarden Jahre zum heutigen Zustand in Form von Milliarden von Sternen zusammengeballt zu Galaxien und Galaxienhaufen, Superhaufen und Filamenten entwickelt, eingebettet in einen Kosmos der mit zunehmender Geschwindigkeit expandiert. Die heute beobachtbaren Strukturen des Universums sind also erst allmählich entstanden (Abbildung 1).

UrknallAbbildung 1. Urknall-Modell: Entstehung und Expansion des Weltalls. Das anfänglich sehr dichte und heißere Universum enthielt im kosmischen Plasma Photonen, die vorerst an den geladenen Teilchen gestreut wurden, Nach der Abkühlung und Entstehung von Atomen konnten sich die Photonen nahezu ungehindert ausbreiten = Hintergrundstrahlung. Danach begann allmählich unter der Wirkung der Gravitation die Kondensation der Materie zu den Strukturen wie wir sie heute beobachten.

Die biologische Evolution auf der Erde ist eng mit der Evolution des ganzen Kosmos verknüpft. Voraussetzung für das Leben auf der Erde war die Existenz von Kohlenstoff. Dieser kann aber nur im Inneren von Sternen durch Kernfusion entstanden sein: Waren in den ersten Sekunden nach der „Geburt des Kosmos“ aus der „Ursuppe“ von Elementarteilchen nur die leichtesten Atomkerne – Wasserstoff und Helium (und Spuren von Lithium, Beryllium) entstanden, so wurden die schwereren Elemente durch Kernfusionsprozesse im Innern der ersten, aus kollabierten Gaswolken entstandenen Sterne erzeugt. Somit ist die Entstehung von Leben erst nach dem Ausbrennen und Explodieren der ersten Sterne (Supernovae), das heißt erst ab der zweiten Sterngeneration möglich.

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