Max-Planck-Institut für Physik

Daten des ehemaligen Rosat Röntgensatelliten haben ein Netz aus 68 Galaxienhaufen im nahen Universum offen gelegt, das sich über 1,4 Milliarden Lichtjahre erstreckt 

Mögliche Hinweise auf neue Physik jenseits des Standardmodells der Teilchenphysik

Der Neubau des Max-Planck-Instituts für Physik wurde feierlich am Campus Garching bei München eingeweiht

Die Wissenschaftler und ihre Forschungsteams erhalten rund 40 Millionen Euro Förderung für ihre Arbeiten

Hochempfindlicher Detektor auf den Spuren des Ungleichgewichts zwischen Materie und Antimaterie im Universum
 

Lea Heckmann vom Max-Planck-Institut für Physik arbeitet für zwei Monate an den Magic-Teleskopen auf der Kanarischen Insel La Palma. Sie berichtet von unvergesslichen Sonnenuntergängen und erklärt, was La Palma mit Irland gemeinsam hat.

Varianten auf. Eines der häufigsten Teilchen im Universum, das Neutrino, existiert in drei Formen, die sich ständig ineinander umwandeln – sie oszillieren.

Mit dem Nachweis des Higgs-Teilchens gelang am Teilchenbeschleuniger Large Hadron Collider ein großer Wurf. Andere erwartete oder unerwartete Entdeckungen, mit denen die Physik das Erscheinungsbild unserer Welt erklären wollte, blieben dagegen aus. Nun suchen auch Hermann Nicolai, Direktor am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik in Potsdam, und Siegfried Bethke, Direktor am Max-Planck-Institut für Physik in München, neue Perspektiven für die Teilchenphysik.

Sie sahen aus wie überdimensionierte Garnrollen, steckten voller Technik aus mehreren Max-Planck-Instituten und sollten unser Verständnis der Sonne und des interplanetaren Mediums erheblich erweitern: Vor mehr als 40 Jahren wurden die beiden Helios-Sonden gestartet und auf eine gewagte Mission in die Hitze unseres Heimatsterns geschickt. Die beiden Raumfahrzeuge stehen aber auch für eine erfolgreiche wissenschaftliche Zusammenarbeit über Ländergrenzen hinweg.

Die Dunkle Materie ist eines der faszinierendsten Themen in der modernen Teilchenphysik. Sie hinterlässt ihre Spuren im Universum: Verschiedene astronomische Beobachtungen deuten darauf hin, dass sie tatsächlich existiert. Allerdings können wir sie bisher nicht nachweisen und wissen auch nicht, woraus sie besteht. Wie viele andere sucht auch unsere Forschungsgruppe nach dieser rätselhaften Substanz. 

Für Kollisionsexperimente in der Teilchenphysik zeichnet sich eine neue Ära ab. Forschende entwickeln derzeit eine neue Technologie, die große Beschleunigeranlagen wie den Large Hadron Collider (LHC) eines Tages ablösen könnte: Die Plasmabeschleunigung, bei der Teilchen auf einer Welle reiten und so Energie für die Kollision „tanken“. 

Die Stringtheorie verbindet zwei unvereinbare Konzepte: Die Quantenphysik beschreibt das Verhalten von subatomaren Elementarteilchen und ihren Austauschkräften – übersichtlich sortiert auf den Regalbrettern des Standardmodells der Teilchenphysik. Die Gravitationstheorie erklärt die Raumzeit im Universum mit seinen unermesslichen Entfernungen. Das Problem: Sie lässt sich nicht quantenphysikalisch beschreiben und in das Standardmodell der Teilchenphysik integrieren.

Das Neutrino: Kaum ein anderes Teilchen beschert der Physik mehr aufregende Fragestellungen. Warum ist es so viel leichter als seine Geschwister im Teilchenzoo – und welche Masse hat es genau? Ist es identisch mit seinem eigenen Antiteilchen? Gibt es neben den bekannten drei Neutrino-Arten noch weitere? Entsprechend viele Experimente versuchen, die Natur dieses Teilchens zu entschlüsseln. Meine Gruppe ist am KATRIN-Experiment am Karlsruhe Institut für Technologie (KIT) beteiligt. Dort versuchen etwa 150 Forschende, die Masse des Neutrinos zu ergründen. 

Das Standardmodell der Teilchenphysik beschreibt die Elementarteilchen und ihre Wechselwirkungen. Seit der Entdeckung des Higgs-Bosons gilt es als komplett. Allerdings werfen einige Eigenschaften des Higgs-Bosons neue Fragen auf; genauso wie viele andere Phänomene, die sich nicht mit dem Standardmodell erklären lassen. Mit Beschleunigerexperimenten wie dem Large Hadron Collider sucht die Teilchenphysik nach Antworten. Der Erfolg dieser Projekte hängt wesentlich von präzise berechneten Vorhersagen ab.