Etwa zehn Millionstel Sekunden dauerte es, bis die Bausteine der Materie unserer heutigen Alltagswelt entstanden, so die gängige Annahme von Experten: Nach dem Urknall vor 13,7 Milliarden Jahren bewegten sich Quarks und Gluonen, zwei Arten von Elementarteilchen, in den allerersten Augenblicken des Universums frei in einem Quark-Gluon-Plasma.
Dann, in einem Phasenübergang, vereinigten sich diese Teilchen und bildeten Hadronen, darunter die Bausteine von Atomkernen – Protonen und Neutronen.
Ein internationales Forscherteam präsentiert nun eine Analyse der Ergebnisse langjähriger Experimente an Teilchenbeschleunigern, die Licht auf die Natur dieses Phasenübergangs wirft. Sie wurden unter anderem mit dem ALICE-Detektor am Large Hadron Collider des Europäischen Kernforschungszentrums CERN bei den weltweit höchsten Energien durchgeführt. Unter anderem bestimmten die Forscher mit Präzision die Übergangstemperatur und erhielten neue Erkenntnisse zu dem Mechanismus, wie ein Quark-Gluon-Plasma beim Abkühlen in die normalen Materiebausteine wie Protonen, Neutronen oder Atomkerne ausfriert. Das Forscherteam besteht aus Wissenschaftlern des GSI Helmholtzzentrums für Schwerionenforschung in Darmstadt sowie der Universitäten Heidelberg, Münster und Breslau (Polen). Ihre Ergebnisse veröffentlichten sie in „Nature“.
Kern- und Teilchenphysik an der Universität Heidelberg
Die Heidelberger Forschungsgruppe am Physikalischen Institut der Universität Heidelberg unter Leitung von Prof. Dr. Johanna Stachel ist seit 1996 Mitglied von ALICE und hat sowohl im Aufbau des Experiments als auch im Betrieb und in der Datenanalyse eine Schlüsselfunktion inne. Prof. Stachel ist Leiterin einer der Hauptkomponenten von ALICE, des TRD-Projekts (Übergangsstrahlungsdetektor), und war stellvertretende Leiterin des TPC-Projekts (Spurendriftkammer). Mit ihrer Gruppe hat sie entscheidenden Anteil am erfolgreichen ALICE-Experiment. In Deutschland ist die Förderung für die LHC-Experimente in vier Forschungsschwerpunkten (FSP) des Bundesministeriums für Bildung und Forschung strukturiert. Die Wissenschaftlerin ist seit Beginn der FSPs Sprecherin des FSP202-ALICE. Die phänomenologischen Untersuchungen zur Interpretation der ALICE-Daten, die im Zentrum der aktuellen „Nature“-Veröffentlichung stehen, wurden im Rahmen des Sonderforschungsbereichs „Isolierte Quantensysteme und Universalität unter extremen Bedingungen“ (SFB1225/ISOQUANT) der Ruperto Carola durchgeführt. Prof. Stachel ist stellvertretende Sprecherin des von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderten SFB 1225.