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Vom Beginn des Lebens zum Ursprung des Weltalls:
Förderung für Wuppertaler Astroteilchenphysiker*innen

Gibt es Leben nur auf der Erde? Wie ist das Universum, in dem wir leben, entstanden? Und was hält die Materie im Innersten zusammen? Diesen Fragestellungen gehen Wuppertaler Forscher*innen unter Leitung der Astroteilchenphysiker Prof. Dr. Karl-Heinz Kampert und Prof. Dr. Klaus Helbing anhand verschiedener Großexperimente auf den Grund. Für ihre Vorhaben erhalten die Wissenschaftler*innen der Bergischen Universität eine Förderung von insgesamt rund zwei Millionen Euro.

Prof. Dr. Karl-Heinz Kampert und Prof. Dr. Klaus Helbing mit den Teilprojektleiter*innen (v.l.n.r.): Prof. Dr. Karl-Heinz Kampert, Dr. Eric Mayotte, Dr. Anna Pollmann, Dr. Christian Pauly, Dr. Pia Friend, Prof. Dr. Klaus Helbing, Dr. Enrico Ellinger und Dr. Julian Rautenberg.
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Eine Mission ins äußere Sonnensystem soll klären, ob sich dort Leben entwickelt hat. Im Rahmen eines vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) initiierten Projekts erarbeiten die Forscher*innen der Bergischen Universität neue Techniken zur Radar-basierten Navigation im Eis. Diese Methoden sollen bei einer möglichen Mission zum Eismond Europa zum Einsatz kommen.

In der Galaxis jenseits unseres Sonnensystems spielen Supernovae, also massereiche Sterne, eine wichtige Rolle bei der Entstehung der chemischen Elemente, die das Leben bei uns erst ermöglichen. Welche Kräfte wirken dabei und wie verhält sich die Materie unter extremen Bedingungen, wie sie beispielsweise im Inneren von Neutronensternen existieren? Dieser Fragestellung gehen die Forscher*innen im CBM Experiment nach, das sich gerade an der neuen Schwerionen-Beschleunigeranlage FAIR in Darmstadt im Aufbau befindet.

Um höchstenergetische Teilchen riesiger Galaxien fernab der Milchstraße geht es in einem weiteren Projekt. Wie erreichen sie die extremen Energien und wie kommen sie über Millionen von Jahren durch die extra-galaktischen Magnetfelder bis zu uns auf die Erde? Dazu werden die verschiedenen Teilchen mit dem Pierre-Auger-Observatorium auf der Erde gemessen und mit kosmologischen Simulationen verglichen. Der Nachweis von Photonen, die diese riesigen Distanzen zurücklegen, gibt zudem wichtige Hinweise auf die Raum-Zeit-Struktur.  

Unser heutiges Universum besteht überwiegend aus Materie und nicht aus Antimaterie. Die Ursachen für diese Dominanz sind bislang völlig unverstanden. Ein Schlüssel zum Verständnis könnte das sogenannte „Geisterteilchen“-Neutrino sein. Mit dem KATRIN-Experiment soll die Masse des Neutrinos bestimmt werden, die ein Schlüssel zu diesem Rätsel sein könnte. Auch Teilchen, die als sogenannte „Dunkle Materie“ mit den Neutrinos in Wechselwirkung treten, könnten in diesem Rahmen nachgewiesen werden.  

Das Neutrino wird seit einigen Jahren auch in der Astronomie und Kosmologie genutzt. Mit dem IceCube-Teleskop, das in der Antarktis direkt am Südpol steht, suchen die Wuppertaler Forscher*innen nach Teilchen, die kurz nach dem Urknall entstanden sein sollen. Aus ihren Eigenschaften lassen sich die Abläufe bei der Entstehung des Universums rekonstruieren. Derzeit wird an einem Upgrade für den weltgrößten Teilchendetektor gearbeitet. Die Wuppertaler Wissenschaftler*innen entwickeln dafür mit internationalen Kolleg*innen neue Sensoren.

Die Astroteilchenphysiker*innen erhalten für ihre Forschung eine Förderung durch das Bundesministerium für Wissenschaft und Forschung, das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie, vertreten durch die Projektträger DLR und PT-DESY (Deutsches Elektronen-Synchrotron), und durch das GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung in Darmstadt.

Kontakt:
Prof. Dr. Klaus Helbing
Fakultät für Mathematik und Naturwissenschaften
Telefon 0202/439-2829
E-Mail helbing{at}uni-wuppertal.de

Prof. Dr. Karl-Heinz Kampert
Fakultät für Mathematik und Naturwissenschaften
Telefon 0202/439-2856
E-Mail kampert{at}uni-wuppertal.de