Wissenschaftler der Kern- und Teilchenphysik erhalten 3,3 Millionen Euro durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung
Wissenschaftler der Institute für Kernphysik und für Theoretische Physik an der Westfälischen Wilhelms-Universität (WWU) Münster erhalten vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) eine Förderung in Höhe von 3,3 Millionen Euro. Damit unterstützt das Ministerium in den kommenden drei Jahren verschiedene Arbeiten zur Erforschung der Grundbausteine der Materie und des Universums, die die Forscherteams in Großprojekten an Teilchenbeschleunigern durchführen.
Wissenschaftler der beteiligten Gruppen bereiten Experimente für die neue Großforschungseinrichtung „FAIR“ (Facility for Antiproton and Ion Research) vor, wo zukünftig auch Experimente mit Antimateriestrahlen durchgeführt werden. Am Europäischen Forschungszentrum CERN in Genf experimentieren Wissenschaftler am dortigen Teilchenbeschleuniger „Large Hadron Collider“ (LHC). Hierfür werden an der WWU theoretische Vorhersagen für neue Teilchen und Präzisionsrechnungen durchgeführt.
Die münsterschen Physiker hatten für ihre Forschung der vergangenen zweieinhalb Jahre bereits 2,2 Millionen Euro vom BMBF erhalten. Die Zuwendung für die einzelnen Projekte wurde nun in der aktuellen Förderphase erhöht. Außerdem beinhaltet die aktuelle Förderung im Rahmen des „Aktionsplan ErUM-Pro“ ein zusätzliches Projekt. Ziel ist es, Kindern und Jugendlichen über den Austausch mit jungen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern Einblicke in Forschungsthemen der Physik zu geben. So möchten die Münsteraner das Interesse für die Wissenschaft fördern und Nachwuchs für die Grundlagenforschung an Großgeräten gewinnen.
Mit „ErUM-Pro“ fördert das BMBF die Vernetzung von Hochschulen mit innovativen Großgeräten, an denen Deutschland beteiligt ist. Es unterstützt beispielsweise Projekte mit Teleskopen, Röntgenlasern und Teilchenbeschleunigen. Das BMBF bindet die Hochschulen zudem in die Weiterentwicklung der Forschungsinfrastrukturen ein, um neue Ideen, Technologien und Anwendungen zu fördern.
Wissenschaftliche Artikel in der Physik sind meistens sehr kurz und befassen sich in der Regel mit einem sehr eng begrenzten Thema. Ein kürzlich von Physikern der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster (WWU) und der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) veröffentlichter Artikel bildet eine bemerkenswerte Ausnahme: Er hat eine Länge von 127 Seiten, zitiert insgesamt 1075 Quellen und behandelt von Biophysik bis Quantenmechanik ein breites Spektrum von Teilgebieten der Physik.
Bei dem Artikel, den die Physiker Michael te Vrugt und Prof. Dr. Raphael Wittkowski vom Institut für Theoretische Physik und Center for Soft Nanoscience der Universität Münster gemeinsam mit Prof. Dr. Hartmut Löwen vom Institut für Theoretische Physik II der Universität Düsseldorf verfasst haben, handelt es sich um einen Übersichtsartikel. Das Ziel von solchen auch als Review-Artikel bezeichneten Arbeiten ist es, eine Einführung in ein bestimmtes Themengebiet zu geben und den aktuellen Forschungsstand in diesem Bereich für andere Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler zusammenzufassen und zu bewerten. „In unserem Fall handelt es sich um eine in sehr vielen Bereichen eingesetzte Theorie – die sogenannte dynamische Dichtefunktionaltheorie (DDFT). Da wir alle Aspekte des Themas behandeln, wurde der Artikel sehr lang und vielfältig“, erklärt Letztautor Raphael Wittkowski.
Bei der DDFT handelt es sich um eine Methode zur Beschreibung von Systemen aus einer großen Anzahl wechselwirkender Teilchen, wie man sie beispielsweise in Flüssigkeiten findet. Das Verständnis solcher Systeme ist in zahlreichen Forschungsgebieten wie Chemie, Festkörperphysik oder Biophysik wichtig. Das führt wiederum zu einer sehr weiten Anwendbarkeit der DDFT, etwa in den Materialwissenschaften und der Biologie. „Die DDFT und verwandte Methoden sind von verschiedenen Wissenschaftlern in unterschiedlichen Kontexten entwickelt und angewendet worden. Wir haben herausgearbeitet, welche Herangehensweisen es gibt und wie diese miteinander zusammenhängen – dazu war auch viel Historiker- und Detektivarbeit nötig“, berichtet Erstautor Michael te Vrugt.
Der Artikel ist in der Fachzeitschrift „Advances in Physics“ erschienen, welche mit einem Einflussfaktor – dem sogenannten „impact factor“ – von 30,91 die bedeutendste Zeitschrift für Review-Artikel im Bereich „Physik der kondensierten Materie“ ist. Sie veröffentlicht nur vier bis sechs Artikel im Jahr. Der historisch erste Artikel mit Bezug zur DDFT, welcher 1979 von Robert Evans veröffentlicht wurde, ist ebenfalls in „Advances in Physics“ erschienen. „Insofern ist es besonders schön, dass unser Review nun auch in dieser Zeitschrift erschienen ist“, betont Zweitautor Hartmut Löwen. „Er behandelt alle wichtigen theoretischen Aspekte und Anwendungsgebiete der DDFT und wird sich damit wahrscheinlich zu einem Standardwerk in unserem Forschungsgebiet entwickeln.“
Förderung
Die Arbeitsgruppe Wittkowski wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) finanziert (WI 4170/3-1). Die Arbeitsgruppe Löwen erhält ebenfalls finanzielle Unterstützung von der DFG (LO 418/25-1).
Originalpublikation
Michael te Vrugt, Hartmut Löwen & Raphael Wittkowski (2020) Classical dynamical density functional theory: from fundamentals to applications, Advances in Physics, 69:2,121-247, DOI: 10.1080/00018732.2020.1854965
Die Deutsche Forschungsgemeinschaft bewilligt den Münsteraner Teilchenphysikern Prof. Dr. Anton Andronic, Prof. Dr. Michael Klasen und PD Dr. Karol Kovarik für vier Jahre rund 300.000 Euro zur Beteiligung am Heidelberger SFB 1225 "Isolierte Quantensysteme und Universalität unter extremen Bedingungen". Extreme Bedingungen herrschen in vielen physikalischen Systemen, inbesondere bei Kollisionen schwerer Kerne am Large Hadron Collider (LHC) am CERN in Genf, wo ähnliche Temperaturen wie im frühen Universum beobachtet werden.
Die Wissenschaftler vom Institut für Theoretische Physik und Institut für Kernphysik wollen in diesem System ab 1. Juli 2020 mit Hilfe schwerer Quarks Phasenübergänge in der starken Wechselwirkung untersuchen. "Uns interessieren besonders der anfängliche Übergang von kalter Kernmaterie in das heiße Quark-Gluon-Plasma und das abschließende Ausfrieren der Quarks und Gluonen in Hadronen. Bindungszustände von Charm- und Bottom-Quarks können hierzu wichtige neue Informationen liefern", erklärt Prof. Dr. Michael Klasen, einer der Hauptantragsteller. "Hierzu hat der LHC schon viele präzise Daten erzeugt, die wir nun in globale theoretische Analysen einbauen wollen", ergänzt Pit Duwentäster, der zu diesem Thema seine Doktorarbeit schreiben wird.
