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Extreme Materie: Vom Heißesten, Kältesten und
Dichtesten im Universum
Carlo Ewerz
ExtreMe Matter Institute EMMI, GSI Darmstadt
& Universität Heidelberg
Saturday Morning Physics, TU Darmstadt, 8. Dezember 2012
Forschung bei EMMI
• Quark-Gluon-Plasma
• Kalte Quantengase und Atomphysik
• Neutronenmaterie
• elektromagnetische Plasmen
• ... und deren Zusammenhänge!
• Protonen und Neutronen bestehen aus Quarks!
• Gluonen halten sie fest zusammen. (Confinement)
• Sie haben heute selber up- und down-Quarks mitgebracht!
Wo sind die Quarks?
Quark-Gluon Plasma
Wie haben sich Quarks und Gluonen Mikrosekunden nach dem Urknall verhalten?
bei hoher Temperatur:Quark-Gluon Plasma
LHC
Large
Hadron
Collider
groß: 27 km Umfang
Protonen, Bleikerne
werden beschleunigt und kollidieren
Bose-EinsteinKondensat
300 K:Atome verhaltensich wie Kugeln
0.000 001 K:Wellennaturwird wichtig
0.000 000 01 K:Atome schwingen
im Gleichklang
Der Überrest kann zu einem Neutronenstern werden.
• kompakter Stern aus Neutronen• Radius ca. 10 km• 1-2 Sonnenmassen
dichtestes Material im Universum:1 ccm hat Gewicht wie
ein Eiswürfel mit 1 km Seitenlänge
Elementenentstehung
• Beim Urknall: nur H, He (+ wenig Li, Be)• In Sternen: Elemente bis Eisen (z.B. Kohlenstoff), wenig schwere Elemente• In Supernovae: Großteil der schweren Elemente
Wir sind alle Sternenstaub!
Neutronenreiche Materie -Untersuchung im Labor
• Elementenentstehung: viele neutronenreiche Kerne involviert
Viel mehr als man denkt!
wichtiger Aspekt:stark gekoppelte Vielteilchensysteme
gemeinsame theoretische Konzepte
Die kälteste und die heißesteMaterie im Universum
sind die perfektesten Flüssigkeiten!
➞ extrem kleine Viskosität(genauer: Viskosität/Entropie)
Livebild Webcam
siehehttp://smp.uq.edu.au/content/pitch-drop-experiment
kleine Viskosität: supraflüssiges Helium
Video unterhttp://www.youtube.com/watch?v=9pQwemGQ_gE
Viskosität und AusdehnungQuark-Gluon Plasma kaltes Quantengas
perfekteste je beobachtete Flüssigkeiten!
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