Physik

Sternenstaub und Kollisionen

Sie testen Einsteins Relativitätstheorie, erforschen die Entstehung von Planeten oder suchen nach unbekannten Teilchen. Drei junge Forschende der UZH erzählen von ihrer Arbeit und ihrer Begeisterung für die Physik.

Claudio Zemp

Michelle Galloway, Postdoc, Teilchen-Astrophysik
Will Teilchen der dunklen Materie nachweisen: Michelle Galloway, Postdoc, Teilchen-Astrophysikerin. (Bild: Stefan Walter)

Das Funkeln im Dunkeln

Michelle Galloway ist fasziniert vom Unsichtbaren im Universum. Nach ihrem PhD mit Schwerpunkt Gammastrahlenspektroskopie und Bildgebung für Nukleare Physik kam Galloway an die Universität Zürich. 2014 stiess sie zur Xenon-Gruppe von Laura Baudis. Diese Stelle sei für sie der perfekte Job am perfekten Ort gewesen. Am Xenon-Experiment sind mehrere Forscherteams aus verschiedenen Ländern beteiligt. Das Labor befindet sich in Italien, östlich von Rom, tief im Berg, um das kosmische Rauschen auszuschalten. Die zylinderförmige Anlage, die 161 Kilogramm Xenon fasst, ist kaum grösser als ein Waschküchen-Tumbler. Nun haben die Forscherinnen und Forscher eine neue Anlage konstruiert, die 3,5 Tonnen Xenon fasst. Michelle Galloways Traum ist es, Teilchen der dunklen Materie direkt nachzuweisen. Die Physiker jagen im Experiment kleinste Lichtsignale, es funkt wieder – und Michelle Galloway ist mit dabei.

 

Andreas Schärer, Doktorand, Theoretische Physik
Will Vulkanausbrüche vorhersagen: Andreas Schärer, Doktorand, Theoretische Physik. (Bild: Stefan Walter)

Das Ticken der Atomuhr

Auf seiner Homepage posiert Andreas Schärer lässig neben der Wachsfigur von Albert Einstein. 100 Jahre ist es her, seit Einstein seine Arbeiten zur «Allgemeinen Relativitätstheorie» publizierte. Seine epochale Theorie ist bis heute die Arbeitsgrundlage vieler Physiker. So auch die von Andreas Schärer. Der 28-jährige Thurgauer Doktorand arbeitet an Experimenten, um die so gennannte Gravitations-Rotverschiebung im All zu testen. Als Spezialist für Atomuhren ist er in eine geplante Satellitenmission involviert. Der Theoretische Physiker beschäftigt sich aber auch mit irdischeren Anwendungen, genau genommen mit unterirdischen. Kürzlich publizierte er mit anderen Physikern der UZH sowie Geophysikern der ETH eine Idee, wie man mit Hilfe der Theoretischen Physik einen Vulkanausbruch voraussagen könnte. Die Umsetzung ist zwar noch Zukunftsmusik, aber im Prinzip möglich, so Schärer: «Mit einer Atomuhr auf dem Vulkan und einer Referenzuhr ausserhalb könnte man Magmaverschiebungen im Erdinnern rechtzeitig messen.»

Rafael Silva Coutinho Postdoc, Teilchenphysik
Rafael Silva Coutinho ist Teilchenphysiker und arbeitet am Cern. (Bild: Stefan Walter)

Das Rätsel der Materie

Rafael Coutinhos Vater war Meeresbiologe. Als Kind wurde der Brasilianer von dessen Entdeckerfreude angesteckt. Die raren Perlen, nach denen Coutinho taucht, sind extrem instabile subatomare Teilchen wie etwa Hadronen. Diese werden im grossen Teilchenbeschleuniger im Genfer Cern produziert, der «Large Hadron Collider» heisst, kurz LHC. Seit 2008 arbeitet Coutinho am Cern.

Coutinho ist ein Crack im Analysieren von gigantischen Datensätzen. Das Spezialgebiet des Brasilianers ist die CP-Verletzung. Das Phänomen wurde schon 1964 entdeckt, gibt der Wissenschaft aber immer noch Rätsel auf. Dieses zu lösen, ist das Ziel des Experiments LHCb, an dem Coutinho beteiligt ist. Das «b» steht für «beauty experiment».

Das Experiment sucht nach seltenen Zerfällen von Hadronen, die das schwere Bottom-Quark enthalten. Dahinter stellt sich die grosse theoretische Frage, weshalb in unserem Universum die Materie dominiert. Es sei eine der ungelösten Fragen der Physik, wie kurz nach dem Urknall diese Asymmetrie in Gang kam, erklärt Coutinho: «Wir suchen nach noch unentdeckten Phänomenen, die dafür sorgten, dass Materie und Antimaterie sich unterschiedlich verhalten.» Die Doktorarbeit des Brasilianers wurde als beste LHCb-Thesis in England ausgezeichnet.

Claudio Zemp ist freier Journalist und Autor.

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