"Der kürzeste Film der Welt": Videoclip in Yoctosekunden-Länge

TU-Physiker simulierten Prozess im Quark-Gluon-Plasma

 Sekundenbruchteile nach dem Urknall bestand das Universum aus sogenanntem Quark-Gluon-Plasma. Bei Temperaturen Hunderttausend mal heißer als das Zentrum der Sonne fanden Elementarteilchen wie Quarks und Gluonen noch nicht zu Protonen und Neutronen zusammen, sondern bewegten sich frei. Heute kann man so einen Materiezustand an Teilchenbeschleunigern reproduzieren - oder man simuliert ihn am Computer. Wiener Physiker haben einen bestimmten Teil dieses Zustands nun untersucht und visualisiert. In Originalgeschwindigkeit abgespielt würde das Simulationsvideo nur einige Quadrillionstel Sekunden dauern.

Sorten

Viele Fragen zum Quark-Gluon-Plasma sind noch offen. Ein Schlüssel zum Verständnis könnten sogenannte Plasma-Instabilitäten sein, das sind spontan auftretende Ströme im Plasma: Andreas Ipp vom Institut für Theoretische Physik der TU Wien vergleicht das mit elektrischen Strömen, "allerdings gibt es im Quark-Gluon-Plasma gleich acht verschiedene Sorten davon". Und ähnlich wie elektrischer Strom mit elektromagnetischen Feldern zusammenhängt, sind die Ströme im Plasma mit "Gluonen-Feldern" gekoppelt.

In aufwändigen Computersimulationen konnten die TU-Forscher nun erstmals visualisieren, wie sich bestimmte Plasma-Instabilitäten entwickeln. "Der Prozess, den der Computer in Wochen ausrechnete, und der in einem rund 30-Sekunden-Video visualisiert wurde, dauerte selbst nur einige Yoctosekunden", so Ipp am Dienstag in einer Aussendung. Eine Yoktosekunde (Zehn hoch minus 24 Sekunden) ist ein Millionstel eines Milliardstels einer Milliardstelsekunde. Die TU spricht deshalb auch vom "kürzesten Film der Welt".

Pfeile

Zur Unterstützung der Analysen wurde das Simulationsergebnis auch als Video mit Ton aufbereitet: Die Stärke der Gluonen-Felder sind grafisch durch Pfeile dargestellt, ihre verschiedenen Ladungen durch Farben dargestellt, und die Wellenlängen wurden in hörbaren Ton umgewandelt. Von der detaillierten Analyse dieser Turbulenzen erhoffen sich die Physiker Erklärungen für die experimentellen Beobachtungen, die bei Kollisionen von Schwerionen am Europäischen Kernforschungszentrum CERN gemacht werden. (APA)